Epoksidinės dervos vaidmens įkapsuliuotų šviesos diodų atsparumo smūgiams ir vibracijai charakteristikos tyrimai 

LED (Light Emitting Diode), kaip naujo tipo didelio efektyvumo, energiją taupantis ir ilgaamžis šviesos šaltinis, buvo plačiai naudojamas daugelyje sričių, pavyzdžiui, apšvietimas, ekranas, automobilių elektronika ir kt. Tačiau faktinio naudojimo procese šviesos diodai neišvengiamai bus paveikti įvairių smūgių ir vibracijų, tokių kaip smūgiai transportavimo metu ir šviesos diodai gali sukelti smūgius ir mechaninius smūgius, naudojant vibracijas ir pan. kapsulės struktūros plyšimas, taip paveikdamas jos šviesos efektyvumą ir tarnavimo laiką. Epoksidinė derva, kaip dažniausiai naudojama LED kapsuliavimo medžiaga, ne tik pasižymi geromis optinėmis ir izoliacinėmis savybėmis, bet ir atlieka svarbų vaidmenį gerinant šviesos diodų atsparumą smūgiams ir vibracijai. Nuodugnus epoksidinės dervos vaidmens mechanizmo tyrimas šiuo atžvilgiu yra labai svarbus siekiant pagerinti šviesos diodų patikimumą ir stabilumą.

Šviesos diodų sandara ir veikimo principas

Šviesos diodus daugiausia sudaro komponentai, tokie kaip lustai, elektrodai, laikikliai ir kapsuliavimo medžiagos. Lustas yra pagrindinė šviesos diodo dalis ir sukuria šviesos spinduliavimo reiškinį per puslaidininkinių medžiagų elektroninį perėjimą. Elektrodai naudojami lustui prijungti prie išorinės grandinės ir suteikti lustui srovę. Laikiklis atlieka lusto palaikymą ir tvirtinimą. Inkapsuliacinėje medžiagoje dažniausiai naudojamos polimerinės medžiagos, pvz epoksidinė derva, o pagrindinė jo funkcija yra apsaugoti lustą nuo išorinės aplinkos poveikio ir tuo pačiu pagerinti šviesos diodo optines charakteristikas.

Dirbant, srovei tekant per LED lustą, puslaidininkinėje medžiagoje rekombinuojasi elektronai ir skylės, išskirdami energiją ir ją išskirdami fotonų pavidalu, taip pasiekdami šviesos emisiją. Šviesos diodo našumas yra glaudžiai susijęs su jo lusto kokybe, kapsulės struktūra ir kapsuliavimo medžiagos našumu.

 

Smūgio ir vibracijos aplinka, su kuria susiduria šviesos diodai praktiniuose pritaikymuose

Transportavimo metu šviesos diodai gali būti paveikti smūgių važiuojant transporto priemone, susidūrimų pakrovimo ir iškrovimo metu ir pan. Montavimo proceso metu, pvz., naudojant montavimo įrankius arba sumontuojant su kitais komponentais, šviesos diodai taip pat gali mechaniniai pažeisti. Naudojimo proceso metu kai kuriose specialiose aplinkose, tokiose kaip pramoninės gamybos aikštelės ir transporto priemonių interjeras, atsiranda stiprūs vibracijos ir smūgių šaltiniai, dėl kurių šviesos diodų patikimumui keliami aukštesni reikalavimai.

Pavyzdžiui, automobilių apšvietimo sistemose šviesos diodai turi atlaikyti vibraciją ir smūgius važiuojant transporto priemone bei variklio vibraciją ir pan.; lauko apšvietimo įrenginiuose šviesos diodus gali paveikti natūralūs veiksniai, tokie kaip vėjas ir kruša. Todėl šviesos diodų atsparumo smūgiams ir vibracijai gerinimas yra raktas į normalų jų veikimą įvairiose sudėtingose ​​aplinkose.

 

Epoksidinės dervos medžiagos savybės

Epoksidinė derva yra termoreaktyvi polimerinė medžiaga, turinti šias puikias savybes:

1. Geras sukibimas: Epoksidinė derva gali tvirtai susijungti su įvairiomis medžiagomis (pvz., metalais, keramika, puslaidininkiais ir kt.), užtikrinant patikimą LED lusto ir komponentų, tokių kaip laikiklis ir elektrodai, ryšį.
2. Didelis stiprumas ir tvirtumas: Sukietėjusi epoksidinė derva pasižymi dideliu stiprumu ir standumu, todėl gali užtikrinti tam tikrą mechaninę šviesos diodo apsaugą ir atsispirti išoriniams poveikiams bei vibracijai.
3. Puikus izoliacijos našumas: Epoksidinė derva yra gera izoliacinė medžiaga, kuri gali veiksmingai izoliuoti LED lustą nuo išorinės grandinės ir užkirsti kelią tokioms problemoms kaip elektros nuotėkis ir trumpieji jungimai.
4. Geras optinis našumas: Epoksidinė derva pasižymi dideliu šviesos pralaidumu, todėl gali sumažinti šviesos praradimą sklidimo proceso metu ir pagerinti šviesos diodo šviesos efektyvumą. Tuo pačiu metu jo optines charakteristikas galima reguliuoti pridedant įvairių optinių priedų, kad atitiktų skirtingų taikymo scenarijų poreikius.
5. Atsparumas cheminei korozijai: Epoksidinė derva turi gerą atsparumą daugeliui cheminių medžiagų, todėl gali apsaugoti LED lustą nuo cheminės korozijos ir prailginti jo tarnavimo laiką.

 

Epoksidinės dervos vaidmens gerinant šviesos diodų atsparumą smūgiams ir vibracijai mechanizmai

1. Buferio efektas: Kai šviesos diodas yra veikiamas smūgių ir vibracijų, epoksidinė derva gali sugerti ir išsklaidyti išorinę energiją, atlikdama buferinį vaidmenį. Kadangi epoksidinė derva turi tam tikrą elastingumo modulį, ji patirs tam tikrą deformaciją, kai bus veikiama išorinių jėgų, mechaninę energiją paversdama kitomis energijos formomis, tokiomis kaip šilumos energija, taip sumažinant tiesioginį poveikį LED lustui. Pavyzdžiui, veikiant momentinei smūgio jėgai, epoksidinės dervos deformacija gali sulėtinti smūgio jėgos perdavimą, o tai suteikia lustai pakankamai laiko prisitaikyti prie išorinės jėgos pasikeitimo ir sumažina drožlių pažeidimo riziką.
2. Struktūrinio stabilumo didinimas: Epoksidinė derva gali tvirtai sujungti LED lustą, elektrodus ir laikiklį bei kitus komponentus, kad sudarytų integruotą kapsuliavimo struktūrą. Šios konstrukcijos stabilumas gali veiksmingai atsispirti išoriniams poveikiams ir vibracijai bei užkirsti kelią komponentų atsipalaidavimui ir pasislinkimui. Pavyzdžiui, vibracinėje aplinkoje epoksidinės dervos sukibimo efektas gali užtikrinti, kad santykinė padėtis tarp lusto ir kronšteino išliks nepakitusi, išvengiant prastos elektros jungties arba lusto pažeidimo dėl komponentų atsipalaidavimo.
3. Streso dispersijos efektas: Šviesos diodo veikimo metu dėl tokių veiksnių, kaip temperatūros pokyčiai, susidarys tam tikri šiluminiai įtempiai. Epoksidinės dervos buvimas gali išsklaidyti šiuos šiluminius įtempius visoje kapsulės struktūroje, išvengiant įtempių koncentracijos ant lusto. Tuo pačiu metu, kai epoksidinė derva yra veikiama smūgių ir vibracijos, ji taip pat gali tolygiai paskirstyti išorines jėgas kiekvienam komponentui, sumažindama žalą, kurią sukelia per didelis vietinis įtempimas lustui. Pavyzdžiui, pagrįstai suprojektavus epoksidinės dervos kapsulės storį ir formą, galima optimizuoti įtempių pasiskirstymą ir pagerinti šviesos diodo atsparumą smūgiams ir vibracijai.
4. Saugokite lustą nuo mechaninių pažeidimų: Kaip tvirtas apvalkalas, epoksidinė derva gali užtikrinti fizinę LED lusto apsaugą, neleisdama lustui susidurti ir subraižyti išorinių kietų objektų. Praktiškai lustas yra labai trapus ir linkęs į mechaninius pažeidimus, dėl kurių sumažės veikimas arba suges. Epoksidinės dervos inkapsuliavimas gali efektyviai izoliuoti lustą nuo išorinės aplinkos ir sumažinti išorinių veiksnių įtaką lustai.

 

Eksperimentiniai tyrimai ir analizė

Siekiant patikrinti epoksidinės dervos vaidmenį gerinant šviesos diodų atsparumą smūgiams ir vibracijai, buvo atlikta daugybė eksperimentų. Buvo atrinkti LED pavyzdžiai, aplieti skirtingų tipų epoksidinėmis dervomis, sudaryta kontrolinė grupė (nekapsuliuoti LED lustai).

1. Atsparumo smūgiams eksperimentas: Smūgio su nuleidžiamu plaktuku bandymo įtaisas buvo naudojamas skirtingos energijos smūgiams LED pavyzdžiams pritaikyti. Smūgio proceso metu šviesos diodų deformacijai ir pažeidimams užfiksuoti buvo naudojama didelės spartos kamera, matuoti šviesos diodų šviesos charakteristikų pokyčiai prieš ir po smūgio. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad epoksidine derva įkapsuliuotus LED pavyzdžius veikiant smūgiams, lustų pažeidimo laipsnis yra žymiai mažesnis nei neįkapsuliuotos kontrolinės grupės. Epoksidinė derva gali efektyviai sugerti smūgio energiją ir sumažinti drožlių deformaciją bei plyšimą.
2. Atsparumo vibracijai eksperimentas: Vibracijos lentelė buvo naudojama atliekant vibracijos bandymus su LED pavyzdžiais skirtingais dažniais ir amplitudėmis. Vibracijos proceso metu šviesos diodų pagreičio reakcijai matuoti buvo naudojamas pagreičio jutiklis, stebimi šviesos diodų šviesos charakteristikų pokyčiai. Eksperimento metu nustatyta, kad epoksidine derva įkapsuliuoti LED pavyzdžiai gali išlaikyti gerą struktūrinį stabilumą vibracijos proceso metu, o šviesos charakteristikos pokyčiai yra nedideli. Tačiau nekapsuliuoti lustai yra linkę į tokias problemas kaip atsipalaidavimas ir pasislinkimas vibracijos proceso metu, dėl ko sumažėja šviesos efektyvumas arba netgi sugenda.

Atlikdami eksperimentinių duomenų analizę, mes dar labiau išsiaiškinome svarbų epoksidinės dervos vaidmenį gerinant šviesos diodų atsparumą smūgiams ir vibracijai bei nustatėme kai kurių pagrindinių proceso parametrų ir medžiagų savybių įtaką šviesos diodų veikimui.

 

Praktinio taikymo atvejų analizė

1. Automobilių apšvietimo programa: Automobilių priekiniuose žibintuose šviesos diodai turi atlaikyti stiprią vibraciją ir smūgius važiuojant automobiliu. Automobilių gamintojas panaudojo aukštos kokybės epoksidinę dervą, kad gaubtų šviesos diodus. Po patikrinimo atliekant tikrus kelių bandymus ir modeliavimo eksperimentus, šis kapsuliavimo metodas efektyviai pagerino šviesos diodų patikimumą ir stabilumą. Ilgalaikio vairavimo metu šviesos diodų šviesos charakteristikos išliko stabilios, o smūgių ir vibracijos sukeltų pažeidimų neįvyko, o tai labai pagerino automobilių apšvietimo sistemos tarnavimo laiką ir saugumą.
2. Pramoninio apšvietimo taikymas: Kai kuriuose pramoninės gamybos cechuose yra stiprių mechaninių vibracijų ir smūgių šaltinių. Gamykla savo apšvietimo sistemoje panaudojo LED lempas, aptrauktas epoksidine derva. Po tam tikro naudojimo laikotarpio buvo nustatyta, kad šios lempos gali normaliai veikti atšiaurioje pramoninėje aplinkoje, efektyviai sumažindamos lempų pažeidimo laipsnį ir priežiūros išlaidas. Epoksidinės dervos atsparumas smūgiams ir vibracijai leidžia LED lempoms patenkinti specialius pramoninės gamybos poreikius ir yra patikimas gamyklos apšvietimo sprendimas.

Išvada

Epoksidinė derva, kaip svarbi LED kapsuliavimo medžiaga, atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį gerinant šviesos diodų atsparumą smūgiams ir vibracijai. Dėl savo mechanizmų, tokių kaip buferis, didinant konstrukcinį stabilumą, įtempių sklaidą ir lusto apsaugą, epoksidinė derva gali veiksmingai atsispirti išoriniams poveikiams ir vibracijai, apsaugoti LED lustą nuo pažeidimų ir užtikrinti normalų LED veikimą įvairiose sudėtingose ​​aplinkose. Tiek eksperimentiniai tyrimai, tiek praktiniai pritaikymo atvejai visiškai įrodė epoksidinės dervos veiksmingumą gerinant šviesos diodų patikimumą ir stabilumą.

Nuolat tobulėjant LED technologijoms ir nuolat plečiantis pritaikymo sritims, šviesos diodų atsparumo smūgiams ir vibracijai reikalavimai taip pat bus vis aukštesni. Ateityje turime toliau optimizuoti epoksidinės dervos medžiagų savybes ir kapsuliavimo procesą, atlikti nuodugnius jos ir LED lusto bei kitų komponentų sąveikos tyrimus, kad pagerintume bendrą šviesos diodų veikimą ir patikimumą bei suteiktų geresnę paramą šviesos diodų taikymui daugiau sričių.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie tai, kaip pasirinkti geriausius tyrimus apie epoksidinės dervos vaidmenį apšvitintų šviesos diodų atsparumui smūgiams ir vibracijai, galite apsilankyti DeepMaterial adresu https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ daugiau info.