Fenomenele de îmbătrânire ale epoxidice încapsulate și impactul acestora asupra performanței LED-urilor

 

LED (Light Emitting Diode), ca un nou tip de sursă de lumină de înaltă eficiență, economisire a energiei și de lungă durată, a fost aplicat pe scară largă în domenii precum iluminatul și afișajul. Datorită performanței sale optice bune, performanței de izolație electrică și performanței mecanice, rășina epoxidica a devenit un material utilizat în mod obișnuit pentru LED încapsulat epoxidic. Cu toate acestea, în timpul utilizării pe termen lung, rășina epoxidică va suferi în mod inevitabil fenomene de îmbătrânire, care vor avea un impact semnificativ asupra performanței LED-urilor. Efectuarea cercetărilor aprofundate asupra fenomenelor de îmbătrânire ale rășinii epoxidice și a impactului acestora asupra performanței LED-urilor este de mare importanță pentru îmbunătățirea calității și fiabilității produselor LED.

Structura și principiul LED-urilor încapsulate cu epoxid

Cipul LED este componenta de bază a unui LED pentru emiterea luminii, iar lumina pe care o generează trebuie protejată și optimizată optic prin materialul de încapsulare. Un LED încapsulat epoxidic de obicei constă dintr-un cip LED, electrozi, un cadru suport și un strat de încapsulare epoxidic. Stratul de încapsulare epoxidic nu numai că joacă un rol în protejarea cipul de mediul extern, dar poate și îmbunătăți performanța optică a LED-ului, cum ar fi creșterea eficienței extracției luminii și consistența culorii.

 

Fenomene de îmbătrânire ale rășinii epoxidice în timpul utilizării pe termen lung

(1) Fenomene de îmbătrânire optică

1. Ingalbenirea: În timpul utilizării pe termen lung, mai ales sub acțiunea unor factori precum razele ultraviolete și căldura, rășina epoxidica va suferi un fenomen de îngălbenire. Acest lucru se datorează faptului că legăturile chimice din moleculele de rășină epoxidică sunt rupte și reorganizate, generând unele substanțe cromoforice, care fac ca culoarea rășinii epoxidice să devină galbenă. Îngălbenirea va reduce transmisia luminii a rășinii epoxidice, afectând eficiența luminoasă și caracteristicile de culoare ale LED-ului.
2. Creșterea împrăștierii luminii: Pe măsură ce îmbătrânirea progresează, în interiorul rășinii epoxidice pot fi generate crăpături, bule sau particule de impurități. Aceste defecte vor duce la o creștere a împrăștierii luminii în rășina epoxidică. Creșterea împrăștierii luminii va face ca lumina emisă de LED să fie mai divergentă, reducând directivitatea și luminozitatea luminii.

(2) Fenomene de îmbătrânire fizică

1. Scăderea durității și a rezistenței: Acțiunea de lungă durată a ciclurilor termice, a stresului mecanic etc., va face ca lanțurile moleculare ale rășinii epoxidice să se relaxeze și să se rupă, rezultând o scădere a durității și rezistenței acesteia. Scăderea durității și rezistenței va slăbi capacitatea de protecție a stratului de încapsulare epoxidic pentru cipul LED, crescând riscul ca cipul să fie deteriorat mecanic de lumea exterioară.
2. Schimbarea Dimensională: Rășina epoxidică se va extinde și se va contracta în diferite condiții de temperatură și umiditate. Ciclurile de dilatare și contracție termică pe termen lung vor provoca stres intern în stratul de încapsulare epoxidic, ducând astfel la modificări dimensionale. Modificările dimensionale pot cauza apariția unor goluri la interfețele dintre stratul de încapsulare, cip și cadrul suport, afectând performanța electrică și etanșarea LED-ului.

(3) Fenomene de îmbătrânire chimică

1. Reacția de hidroliză: Într-un mediu umed, legăturile chimice, cum ar fi legăturile esterice din rășina epoxidică, sunt predispuse să sufere reacții de hidroliză. Reacția de hidroliză va rupe lanțurile moleculare ale rășinii epoxidice, reducând greutatea moleculară și performanța acesteia. Substanțele acide generate de hidroliză pot coroda, de asemenea, cipul LED și electrozii, afectând performanța electrică a LED-ului.
2. Reacția de oxidare: Rășina epoxidica va suferi o reacție de oxidare sub acțiunea temperaturii ridicate și a oxigenului, generând unele grupări funcționale precum grupări carbonil și grupări carboxil. Reacția de oxidare va schimba structura chimică și performanța rășinii epoxidice, făcând-o mai fragilă și instabilă.

 

Impactul îmbătrânirii rășinii epoxidice asupra performanței LED-urilor

(1) Impactul asupra performanței optice

1. Scăderea eficienței luminoase: Îngălbenirea și împrăștierea crescută a luminii a rășinii epoxidice va duce la absorbția și împrăștierea mai multă lumină, reducând astfel fluxul luminos emis de LED și scăzând eficiența luminoasă. Cercetările arată că atunci când îngălbenirea rășinii epoxidice este severă, eficiența luminoasă a LED-ului poate scădea cu mai mult de 10%.
2. Deriva de culoare: Îmbătrânirea rășinii epoxidice își va modifica caracteristicile de transmisie și împrăștiere pentru lumina de lungimi de undă diferite, determinând ca culoarea luminii emise de LED să se deplaseze. Derivarea culorii va afecta consistența culorii și acuratețea LED-ului în aplicațiile de iluminare și afișare.

(2) Impactul asupra performanței electrice

1. Scăderea performanței izolației electrice: Reacțiile de îmbătrânire precum hidroliza și oxidarea rășinii epoxidice vor genera unele substanțe ionice în ea, ceea ce va reduce performanța de izolare electrică a rășinii epoxidice. Scăderea performanței izolației electrice poate duce la scurgeri între cipul LED și cadrul suport, afectând funcționarea normală a LED-ului.
2. Creșterea rezistenței de contact: Modificările dimensionale ale stratului de încapsulare și generarea de goluri de interfață cauzate de îmbătrânirea rășinii epoxidice pot duce la un contact slab între cip și electrozi, crescând rezistența de contact. Creșterea rezistenței de contact nu numai că va crește consumul de energie al LED-ului, dar poate provoca și supraîncălzirea locală a cipului, accelerând îmbătrânirea LED-ului.

(3) Impactul asupra performanței termice

1. Deteriorarea performanței de disipare a căldurii: După îmbătrânirea rășinii epoxidice, căile interne de conducere a căldurii pot fi deteriorate, rezultând o scădere a conductibilității termice. Deteriorarea performanței de disipare a căldurii va face dificilă disiparea eficientă a căldurii generate de cipul LED, crescând temperatura chipului și afectând astfel eficiența luminoasă și durata de viață a LED-ului.
2. Creșterea stresului termic: Modificările dimensionale și scăderea durității cauzate de îmbătrânirea rășinii epoxidice vor provoca un stres termic mai mare în LED-ul în timpul ciclurilor termice. Creșterea tensiunii termice poate duce la apariția de fisuri sau delaminare la interfețele dintre cip, cadrul suport și stratul de încapsulare, deteriorând și mai mult performanța LED-ului.

 

Măsuri de prevenire și atenuare a îmbătrânirii rășinilor epoxidice

(1) Optimizarea formulei rășinii epoxidice

1. Adăugarea de agenți anti-îmbătrânire: Adăugarea de agenți anti-îmbătrânire, cum ar fi absorbanții de ultraviolete, antioxidanți și agenți anti-hidroliză, la rășina epoxidica poate inhiba eficient reacțiile de îmbătrânire ale rășinii epoxidice. De exemplu, adăugarea unei cantități adecvate de absorbanți de ultraviolete poate reduce deteriorarea razelor ultraviolete asupra rășinii epoxidice și poate întârzia apariția îngălbenirii.
2. Selectarea agentului de întărire adecvat: Diferiții agenți de întărire vor afecta gradul de întărire și performanța rășinii epoxidice. Selectarea agentului de întărire adecvat poate crește densitatea de reticulare și stabilitatea rășinii epoxidice și poate spori capacitatea sa anti-îmbătrânire.

(2) Îmbunătățirea procesului de încapsulare

1. Controlul condițiilor de întărire: Controlul precis al temperaturii, timpului și presiunii de întărire, etc., a rășinii epoxidice poate asigura că rășina epoxidică este complet întărită și poate reduce generarea de defecte interne. Condițiile de întărire optimizate sunt utile pentru îmbunătățirea calității și performanței stratului de încapsulare epoxidic.
2. Îmbunătățirea etanșării încapsulării: Adoptarea proceselor avansate de încapsulare și a materialelor de etanșare pentru a îmbunătăți etanșarea încapsulării LED, împiedicând factorii externi de mediu, cum ar fi umiditatea și oxigenul, să intre în stratul de încapsulare epoxidic, încetinind astfel rata de îmbătrânire a rășinii epoxidice.

(3) Optimizarea mediului de utilizare

1. Controlul temperaturii și umidității: Încercați să controlați temperatura și umiditatea mediului de lucru cu LED-uri într-un interval adecvat și evitați ca LED-ul să funcționeze într-un mediu cu temperatură ridicată și umiditate ridicată pentru o lungă perioadă de timp. Designul de disipare a căldurii și măsurile rezistente la umiditate pot fi adoptate pentru a îmbunătăți mediul de utilizare al LED-ului.
2. Reducerea iradierii ultraviolete: În aplicarea LED-urilor, încercați să reduceți iradierea razelor ultraviolete pe stratul de încapsulare epoxidic. De exemplu, pe suprafața LED-ului poate fi adăugat un strat de protecție la ultraviolete sau pot fi utilizate materiale de încapsulare cu rezistență la ultraviolete.

Concluzie

În timpul utilizării pe termen lung, LED încapsulat epoxidic va experimenta diferite fenomene de îmbătrânire, inclusiv aspecte optice, fizice și chimice. Aceste fenomene de îmbătrânire vor avea un impact semnificativ asupra performanțelor optice, electrice și termice ale LED-urilor. Prin măsuri precum optimizarea formulei rășinii epoxidice, îmbunătățirea procesului de încapsulare și optimizarea mediului de utilizare, îmbătrânirea rășinii epoxidice poate fi prevenită și atenuată în mod eficient, iar fiabilitatea și durata de viață a LED-urilor pot fi îmbunătățite. În viitor, odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei LED, cerințele de performanță pentru materialele de încapsulare epoxidice vor deveni din ce în ce mai mari. Este necesar să se efectueze cercetări suplimentare aprofundate privind mecanismul de îmbătrânire și tehnologia anti-îmbătrânire a rășinii epoxidice pentru a satisface nevoile de dezvoltare ale industriei LED. În același timp, este, de asemenea, necesar să se consolideze monitorizarea îmbătrânirii și evaluarea produselor LED în timpul utilizării efective pentru a oferi o bază mai precisă pentru controlul calității și optimizarea performanței produselor LED.

Pentru mai multe despre alegerea celui mai bun fenomen de îmbătrânire a epoxidului încapsulat și impactul acestora asupra performanței LED-urilor, puteți vizita DeepMaterial la https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ pentru mai multe informaţii.