Epoksidinės kapsulės senėjimo reiškiniai ir jų įtaka LED našumui

 

LED (šviesos diodas), kaip naujo tipo didelio efektyvumo, energiją taupantis ir ilgaamžis šviesos šaltinis, buvo plačiai taikomas tokiose srityse kaip apšvietimas ir ekranas. Dėl savo gerų optinių savybių, elektros izoliacijos savybių ir mechaninių savybių epoksidinė derva tapo dažniausiai naudojama medžiaga epoksidinė kapsulė LED. Tačiau ilgalaikio naudojimo metu epoksidinė derva neišvengiamai susidurs su senėjimo reiškiniais, kurie turės didelės įtakos šviesos diodų veikimui. Nuodugniai epoksidinės dervos senėjimo reiškinių ir jų įtakos LED veikimui tyrimai yra labai svarbūs gerinant LED gaminių kokybę ir patikimumą.

Epoksidinių kapsulių šviesos diodų sandara ir principas

LED lustas yra pagrindinis šviesos diodo komponentas, skleidžiantis šviesą, o jo sukuriama šviesa turi būti apsaugota ir optiškai optimizuota per kapsuliavimo medžiagą. An epoksidinė kapsulė LED paprastai susideda iš LED lusto, elektrodų, atraminio rėmo ir epoksidinio kapsuliavimo sluoksnio. Epoksidinės kapsulės sluoksnis ne tik apsaugo lustą nuo išorinės aplinkos, bet ir gali pagerinti šviesos diodo optines charakteristikas, pavyzdžiui, padidinti šviesos ištraukimo efektyvumą ir spalvos nuoseklumą.

 

Epoksidinės dervos senėjimo reiškiniai ilgalaikio naudojimo metu

(1) Optinio senėjimo reiškiniai

1. Pagelsta: Ilgai naudojant, ypač veikiant ultravioletiniams spinduliams ir karščiui, epoksidinė derva pagelsta. Taip yra todėl, kad cheminiai ryšiai epoksidinės dervos molekulėse nutrūksta ir reorganizuojami, susidaro kai kurios chromoforinės medžiagos, dėl kurių epoksidinės dervos spalva pagelsta. Geltona sumažins epoksidinės dervos šviesos pralaidumą, paveikdama šviesos diodo šviesos efektyvumą ir spalvų charakteristikas.
2. Padidėjęs šviesos sklaida: Senstant, epoksidinės dervos viduje gali susidaryti nedideli įtrūkimai, burbuliukai arba priemaišų dalelės. Dėl šių defektų padidės šviesos sklaida epoksidinėje dervoje. Padidėjus šviesos sklaidai, šviesos diodo skleidžiama šviesa skirsis, sumažės šviesos kryptingumas ir ryškumas.

(2) Fizinio senėjimo reiškiniai

1. Kietumo ir stiprumo sumažėjimas: Dėl ilgalaikio terminio ciklų, mechaninio įtempio ir tt epoksidinės dervos molekulinės grandinės atsipalaiduos ir nutrūks, todėl sumažės jos kietumas ir stiprumas. Kietumo ir stiprumo sumažėjimas susilpnins LED lusto epoksidinio apvalkalo sluoksnio apsaugines savybes, todėl padidės rizika, kad lustą mechaniškai sugadins išorinis pasaulis.
2. Matmenų pasikeitimas: Epoksidinė derva išsiplės ir susitrauks esant skirtingoms temperatūros ir drėgmės sąlygoms. Ilgalaikiai šiluminio plėtimosi ir susitraukimo ciklai sukels vidinį įtempimą epoksidinio apvalkalo sluoksnyje, todėl pasikeis matmenys. Dėl matmenų pasikeitimų sąsajose tarp kapsuliavimo sluoksnio, lusto ir atraminio rėmo gali atsirasti tarpų, o tai turi įtakos šviesos diodo elektrinei charakteristikai ir sandarumui.

(3) Cheminio senėjimo reiškiniai

1. Hidrolizės reakcija: Drėgnoje aplinkoje cheminės jungtys, pvz., esterinės jungtys epoksidinėje dervoje, yra linkusios į hidrolizės reakcijas. Hidrolizės reakcija suardys epoksidinės dervos molekulines grandines, sumažindama jos molekulinę masę ir veikimą. Hidrolizės metu susidarančios rūgštinės medžiagos taip pat gali korozuoti LED lustą ir elektrodus, o tai turi įtakos šviesos diodo elektriniam veikimui.
2. Oksidacijos reakcija: epoksidinė derva, veikiant aukštai temperatūrai ir deguoniui, patirs oksidacijos reakciją, sukurdama kai kurias funkcines grupes, tokias kaip karbonilo ir karboksilo grupės. Oksidacijos reakcija pakeis epoksidinės dervos cheminę struktūrą ir veikimą, todėl ji taps trapesnė ir nestabilesnė.

 

Epoksidinės dervos senėjimo įtaka LED veikimui

(1) Poveikis optiniam našumui

1. Šviesos efektyvumo sumažėjimas: Dėl pageltusios ir padidėjusios epoksidinės dervos šviesos sklaidos bus sugerta ir išsklaidyta daugiau šviesos, todėl sumažės šviesos srautas, skleidžiamas iš LED, ir šviesos efektyvumas. Tyrimai rodo, kad esant stipriam epoksidinės dervos pageltimui, šviesos diodo šviesos efektyvumas gali sumažėti daugiau nei 10%.
2. Spalvų dreifas: Dėl epoksidinės dervos senėjimo pasikeis skirtingų bangos ilgių šviesos pralaidumas ir sklaidos charakteristikos, todėl šviesos diodo skleidžiamos šviesos spalva pasikeis. Spalvų poslinkis turės įtakos šviesos diodų spalvų nuoseklumui ir tikslumui apšvietimo ir ekrano programose.

(2) Poveikis elektros našumui

1. Elektros izoliacijos našumo sumažėjimas: Dėl senėjimo reakcijų, tokių kaip epoksidinės dervos hidrolizė ir oksidacija, joje susidarys kai kurios joninės medžiagos, dėl kurių sumažės epoksidinės dervos elektrinės izoliacijos savybės. Elektros izoliacijos efektyvumo sumažėjimas gali sukelti nuotėkį tarp LED lusto ir atraminio rėmo, o tai gali turėti įtakos normaliam šviesos diodo veikimui.
2. Kontaktinio pasipriešinimo padidėjimas: Dėl epoksidinės dervos senėjimo atsirandantys kapsuliavimo sluoksnio matmenų pokyčiai ir sąsajos tarpų susidarymas gali lemti prastą lusto ir elektrodų kontaktą, todėl padidės kontaktinė varža. Padidėjęs kontaktinis pasipriešinimas ne tik padidins šviesos diodo energijos suvartojimą, bet ir gali sukelti vietinį lusto perkaitimą, paspartindamas šviesos diodo senėjimą.

(3) Poveikis šiluminėms savybėms

1. Šilumos išsklaidymo efektyvumo pablogėjimas: Po epoksidinės dervos senėjimo gali būti pažeisti vidiniai šilumos laidumo keliai, todėl gali sumažėti šilumos laidumas. Dėl pablogėjusios šilumos išsklaidymo efektyvumo bus sunku efektyviai išsklaidyti LED lusto generuojamą šilumą, dėl to padidės lusto temperatūra, o tai turės įtakos šviesos efektyvumui ir šviesos diodo eksploatavimo trukmei.
2. Šiluminio streso padidėjimas: Matmenų pokyčiai ir kietumo sumažėjimas, kurį sukelia epoksidinės dervos senėjimas, sukels didesnį šviesos diodo šiluminį įtampą šiluminių ciklų metu. Dėl padidėjusio šiluminio įtempimo gali atsirasti įtrūkimų arba atsisluoksniavimo sąsajose tarp lusto, atraminio rėmo ir kapsuliavimo sluoksnio, o tai dar labiau pablogins šviesos diodo veikimą.

 

Epoksidinės dervos senėjimo prevencijos ir mažinimo priemonės

(1) Epoksidinės dervos formulės optimizavimas

1. Senėjimą stabdančių agentų pridėjimas: Į epoksidinę dervą įdėjus anti-senėjimą stabdančių medžiagų, tokių kaip ultravioletinių spindulių absorbentai, antioksidantai ir antihidrolizės agentai, gali veiksmingai slopinti epoksidinės dervos senėjimo reakcijas. Pavyzdžiui, pridėjus atitinkamą ultravioletinių spindulių absorberių kiekį, galima sumažinti ultravioletinių spindulių žalą epoksidinei dervai ir sulėtinti pageltimą.
2. Tinkamo kietiklio pasirinkimas: Įvairūs kietikliai turės įtakos epoksidinės dervos kietėjimo laipsniui ir veikimui. Pasirinkus tinkamą kietiklį, galima padidinti epoksidinės dervos kryžminio sujungimo tankį ir stabilumą bei sustiprinti jos anti-senėjimą.

(2) Inkapsuliavimo proceso tobulinimas

1. Kietėjimo sąlygų kontrolė: tiksliai kontroliuojant epoksidinės dervos kietėjimo temperatūrą, laiką, slėgį ir kt., galima užtikrinti, kad epoksidinė derva būtų visiškai sukietėjusi ir sumažintų vidinių defektų atsiradimą. Optimizuotos kietėjimo sąlygos padeda pagerinti epoksidinio kapsuliavimo sluoksnio kokybę ir veikimą.
2. Inkapsuliacijos sandarinimo gerinimas: pažangių kapsuliavimo procesų ir sandarinimo medžiagų pritaikymas, siekiant pagerinti LED apvalkalo sandarumą, neleidžiant išoriniams aplinkos veiksniams, tokiems kaip drėgmė ir deguonis, patekti į epoksidinės kapsulės sluoksnį, taip sulėtinant epoksidinės dervos senėjimo greitį.

(3) Naudojimo aplinkos optimizavimas

1. Temperatūros ir drėgmės kontrolė: stenkitės reguliuoti LED darbo aplinkos temperatūrą ir drėgmę atitinkamame diapazone ir venkite LED ilgą laiką dirbti aukštos temperatūros ir drėgmės aplinkoje. Siekiant pagerinti šviesos diodo naudojimo aplinką, galima pritaikyti šilumos išsklaidymo dizainą ir drėgmei atsparias priemones.
2. Ultravioletinės spinduliuotės mažinimas: naudodami šviesos diodus, stenkitės sumažinti ultravioletinių spindulių apšvitinimą ant epoksidinės kapsulės sluoksnio. Pavyzdžiui, ant šviesos diodo paviršiaus galima uždėti ultravioletinių spindulių apsaugos sluoksnį arba panaudoti ultravioletiniams spinduliams atsparias kapsuliavimo medžiagas.

Išvada

Ilgai naudojant, epoksidinė kapsulė LED patirs įvairius senėjimo reiškinius, įskaitant optinius, fizinius ir cheminius aspektus. Šie senėjimo reiškiniai turės didelę įtaką šviesos diodų optinėms, elektrinėms ir šiluminėms savybėms. Taikant tokias priemones, kaip epoksidinės dervos formulės optimizavimas, kapsuliavimo proceso tobulinimas ir naudojimo aplinkos optimizavimas, galima veiksmingai užkirsti kelią epoksidinės dervos senėjimui ir jį sumažinti, taip pat pagerinti šviesos diodų patikimumą ir tarnavimo laiką. Ateityje, nuolat tobulinant LED technologijas, epoksidinių kapsulių medžiagų eksploatacinių savybių reikalavimai taps vis aukštesni. Norint patenkinti LED pramonės plėtros poreikius, būtina atlikti tolesnius nuodugnius epoksidinės dervos senėjimo mechanizmo ir anti-senėjimo technologijos tyrimus. Tuo pačiu metu taip pat būtina sustiprinti LED gaminių senėjimo stebėjimą ir vertinimą faktinio naudojimo metu, kad būtų galima tiksliau kontroliuoti LED gaminių kokybę ir optimizuoti jų veikimą.

Norėdami sužinoti daugiau apie geriausių epoksidinių kapsulių senėjimo reiškinių pasirinkimą ir jų poveikį LED našumui, galite apsilankyti DeepMaterial adresu https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ daugiau info.