תופעות הזדקנות של אפוקסי מובלע והשפעותיהן על ביצועי LED

 

LED (דיודה פולטת אור), כסוג חדש של מקור אור בעל יעילות גבוהה, חיסכון באנרגיה ואורך חיים ארוך, יושם באופן נרחב בתחומים כמו תאורה ותצוגה. בשל הביצועים האופטיים הטובים שלו, ביצועי הבידוד החשמלי והביצועים המכניים, שרף אפוקסי הפך לחומר נפוץ עבור LED מכוסה אפוקסי. עם זאת, במהלך שימוש ארוך טווח, שרף אפוקסי יעבור בהכרח תופעות הזדקנות, שתהיה לה השפעה משמעותית על ביצועי נוריות הלד. ביצוע מחקר מעמיק על תופעות ההזדקנות של שרף אפוקסי והשפעותיהן על ביצועי LED היא בעלת משמעות רבה לשיפור האיכות והאמינות של מוצרי LED.

מבנה ועיקרון של נורות LED מכוסות אפוקסי

שבב ה-LED הוא מרכיב הליבה של LED לפליטת אור, והאור שהוא מייצר צריך להיות מוגן ומיטוב אופטי דרך חומר המעטפת. א LED מכוסה אפוקסי מורכב בדרך כלל משבב LED, אלקטרודות, מסגרת תמיכה ושכבת עטיפה אפוקסי. שכבת המעטפת אפוקסי לא רק משחקת תפקיד בהגנה על השבב מהסביבה החיצונית אלא גם יכולה לשפר את הביצועים האופטיים של ה-LED, כגון הגברת יעילות חילוץ האור ועקביות הצבע.

 

תופעות הזדקנות של שרף אפוקסי במהלך שימוש ארוך טווח

(1) תופעות הזדקנות אופטית

1. מצהיב: במהלך שימוש ארוך טווח, במיוחד בפעולה של גורמים כמו קרניים אולטרה סגולות וחום, שרף האפוקסי יעבור תופעה של הצהבה. הסיבה לכך היא שהקשרים הכימיים במולקולות שרף האפוקסי נשברים ומתארגנים מחדש, ויוצרים כמה חומרים כרומופוריים, הגורמים לצבע שרף האפוקסי להצהיב. הצהבה תפחית את העברת האור של שרף האפוקסי, וישפיע על יעילות האור ומאפייני הצבע של ה-LED.
2. פיזור אור מוגבר: ככל שההזדקנות מתקדמת, עשויים להיווצר סדקים זעירים, בועות או חלקיקי טומאה בתוך שרף האפוקסי. פגמים אלו יובילו לעלייה בפיזור האור בשרף האפוקסי. הגידול בפיזור האור יהפוך את האור הנפלט על ידי ה-LED לסטייה יותר, ותפחית את הכיווניות והבהירות של האור.

(2) תופעות הזדקנות פיזית

1. ירידה בקשיחות ובחוזק: הפעולה ארוכת הטווח של מחזורים תרמיים, מתח מכני וכו', תגרום לשרשרות המולקולריות של שרף האפוקסי להירגע ולהישבר, וכתוצאה מכך ירידה בקשיותו ובחוזקו. הירידה בקשיות ובחוזק תחליש את יכולת ההגנה של שכבת מעטפת האפוקסי לשבב ה-LED, תגביר את הסיכון שהשבב ייפגע מכנית מהעולם החיצון.
2. שינוי ממדים: שרף האפוקסי יתרחב ויתכווץ בתנאי טמפרטורה ולחות שונים. מחזורי ההתפשטות וההתכווצות התרמית ארוכי הטווח יגרמו ללחץ פנימי בשכבת המעטפת אפוקסי, ובכך יובילו לשינויים ממדיים. שינויים במידות עלולים לגרום להופעת פערים בממשקים בין שכבת המעטפת, השבב ומסגרת התמיכה, ומשפיעים על הביצועים החשמליים והאטימה של הנורית.

(3) תופעות הזדקנות כימית

1. תגובת הידרוליזה: בסביבה לחה, קשרים כימיים כגון קשרי אסטר בשרף האפוקסי נוטים לעבור תגובות הידרוליזה. תגובת ההידרוליזה תשבור את השרשראות המולקולריות של שרף האפוקסי, ותפחית את משקלו וביצועיו המולקולריים. החומרים החומציים הנוצרים מההידרוליזה עלולים גם לשתות את שבב ה-LED ואת האלקטרודות, ולהשפיע על הביצועים החשמליים של ה-LED.
2. תגובת חמצון: שרף האפוקסי יעבור תגובת חמצון תחת פעולת טמפרטורה גבוהה וחמצן, וייצור כמה קבוצות פונקציונליות כגון קבוצות קרבוניל וקבוצות קרבוקסיל. תגובת החמצון תשנה את המבנה הכימי ואת הביצועים של שרף האפוקסי, מה שהופך אותו לשביר ולא יציב יותר.

 

השפעות של הזדקנות שרף אפוקסי על ביצועי LED

(1) השפעות על ביצועים אופטיים

1. ירידה ביעילות האור: ההצהבה ופיזור האור המוגבר של שרף האפוקסי יובילו ליותר אור שייספג ופיזור, ובכך יקטין את שטף האור הנפלט מה-LED ויפחית את יעילות האור. מחקרים מראים שכאשר ההצהבה של שרף האפוקסי חמור, יעילות האור של ה-LED עשויה לרדת ביותר מ-10%.
2. צבע דריפט: ההזדקנות של שרף האפוקסי תשנה את מאפייני השידור והפיזור שלו לאור באורכי גל שונים, ותגרום לצבע האור הנפלט מה-LED להיסחף. סחף צבע ישפיע על עקביות הצבע והדיוק של ה-LED ביישומי תאורה ותצוגה.

(2) השפעות על ביצועים חשמליים

1. ירידה בביצועי בידוד חשמלי: תגובות הזדקנות כמו הידרוליזה וחמצון של שרף האפוקסי ייצרו בו כמה חומרים יוניים, שיפחיתו את ביצועי הבידוד החשמלי של שרף האפוקסי. הירידה בביצועי הבידוד החשמלי עלולה להוביל לדליפה בין שבב ה-LED למסגרת התמיכה, ולהשפיע על הפעולה הרגילה של ה-LED.
2. עלייה בהתנגדות למגע: השינויים הממדים של שכבת המעטפת ויצירת פערי ממשק הנגרמים מהזדקנות שרף האפוקסי עלולים להוביל למגע לקוי בין השבב לאלקטרודות, ולהגביר את התנגדות המגע. העלייה בהתנגדות למגע לא רק תגדיל את צריכת החשמל של ה-LED אלא גם עלולה לגרום להתחממות יתר מקומית של השבב, ולהאיץ את הזדקנות ה-LED.

(3) השפעות על ביצועים תרמיים

1. הידרדרות בביצועי פיזור חום: לאחר שהשרף האפוקסי מזדקן, נתיבי הולכת החום הפנימיים עלולים להינזק, וכתוצאה מכך לירידה במוליכות התרמית. ההידרדרות בביצועי פיזור החום תקשה על פיזור יעיל של החום שנוצר על ידי שבב ה-LED, תגביר את טמפרטורת השבב, ובכך ישפיע על יעילות האור ותוחלת החיים של ה-LED.
2. עלייה במתח תרמי: השינויים הממדים והירידה בקשיות הנגרמים מהזדקנות שרף האפוקסי יגרמו ללחץ תרמי גדול יותר ב-LED במהלך מחזורים תרמיים. העלייה במתח התרמי עלולה להוביל להופעת סדקים או דה למינציה בממשקים בין השבב, מסגרת התמיכה ושכבת המעטפת, ולהדרדר עוד יותר את ביצועי ה-LED.

 

אמצעי מניעה והפחתה של הזדקנות שרף אפוקסי

(1) ייעול נוסחת שרף האפוקסי

1. הוספת חומרים אנטי-אייג'ינג: הוספת חומרי אנטי-אייג'ינג כגון בולמי אולטרה סגול, נוגדי חמצון וחומרים אנטי-הידרוליזה לשרף האפוקסי יכולה לעכב ביעילות את תגובות ההזדקנות של שרף האפוקסי. למשל, הוספת כמות מתאימה של בולמי אולטרה סגול יכולה להפחית את הנזק של קרניים אולטרה סגולות לשרף האפוקסי ולדחות את התרחשות ההצהבה.
2. בחירת חומר הריפוי המתאים: חומרי ריפוי שונים ישפיעו על דרגת הריפוי והביצועים של שרף האפוקסי. בחירת חומר הריפוי המתאים יכולה להגביר את צפיפות ההצלבה והיציבות של שרף האפוקסי ולשפר את יכולת האנטי-אייג'ינג שלו.

(2) שיפור תהליך האנקפסולציה

1. שליטה על תנאי האיחוי: שליטה מדויקת על טמפרטורת האיפור, זמן ולחץ וכו' של שרף האפוקסי יכולה להבטיח שהשרף האפוקסי מתרפא במלואו ולהפחית את היווצרות פגמים פנימיים. תנאי אשפרה אופטימליים מועילים לשיפור האיכות והביצועים של שכבת המעטפת אפוקסי.
2. שיפור האיטום של המעטפת: אימוץ תהליכי עטיפה מתקדמים וחומרי איטום לשיפור האיטום של מעטפת ה-LED, מניעת כניסת גורמים סביבתיים חיצוניים כגון לחות וחמצן לשכבת עטיפה אפוקסי, ובכך להאט את קצב ההזדקנות של שרף האפוקסי.

(3) ייעול סביבת השימוש

1. בקרת טמפרטורה ולחות: נסו לשלוט על הטמפרטורה והלחות של סביבת העבודה של LED בטווח מתאים, והימנע מה-LED לעבוד בסביבת טמפרטורה גבוהה ולחות גבוהה במשך זמן רב. ניתן לאמץ תכנון פיזור חום ואמצעים חסיני לחות כדי לשפר את סביבת השימוש של ה-LED.
2. הפחתת הקרנה אולטרה סגולה: ביישום של נוריות, נסו להפחית את הקרינה של קרניים אולטרה סגולות על שכבת המעטפת אפוקסי. לדוגמה, ניתן להוסיף שכבת הגנה אולטרה סגולה על פני השטח של ה-LED או להשתמש בחומרי עטיפה בעלי עמידות אולטרה סגולה.

סיכום

במהלך שימוש ארוך טווח, LED מכוסה אפוקסי יחוו תופעות הזדקנות שונות, כולל היבטים אופטיים, פיזיים וכימיים. לתופעות ההזדקנות הללו תהיה השפעה משמעותית על הביצועים האופטיים, החשמליים והתרמיים של נורות LED. באמצעות אמצעים כגון אופטימיזציה של נוסחת שרף האפוקסי, שיפור תהליך העטיפה ואופטימיזציה של סביבת השימוש, ניתן למנוע ולהפחית ביעילות את הזדקנות שרף האפוקסי, ולשפר את האמינות וחיי השירות של נוריות ה-LED. בעתיד, עם התפתחות מתמשכת של טכנולוגיית LED, דרישות הביצועים לחומרי עטיפה אפוקסי יהפכו גבוהות יותר ויותר. יש צורך לבצע מחקר מעמיק נוסף על מנגנון ההזדקנות וטכנולוגיית האנטי-אייג'ינג של שרף אפוקסי כדי לענות על צורכי הפיתוח של תעשיית ה-LED. במקביל, יש צורך גם לחזק את ניטור ההזדקנות והערכת מוצרי LED במהלך השימוש בפועל כדי לספק בסיס מדויק יותר לבקרת האיכות ואופטימיזציית הביצועים של מוצרי LED.

למידע נוסף על בחירת תופעות ההזדקנות הטובות ביותר של אפוקסי מובלע והשפעותיהן על ביצועי LED, אתה יכול לבקר ב-DeepMaterial בכתובת https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ למידע נוסף.