Явления старения эпоксидной смолы и их влияние на производительность светодиодов

 

Светодиод (светоизлучающий диод), как новый тип высокоэффективного, энергосберегающего и долговечного источника света, широко применяется в таких областях, как освещение и отображение. Благодаря своим хорошим оптическим характеристикам, электроизоляционным характеристикам и механическим характеристикам, эпоксидная смола стала широко используемым материалом для светодиод, инкапсулированный в эпоксидную смолу. Однако при длительном использовании эпоксидная смола неизбежно будет подвергаться явлениям старения, которые окажут существенное влияние на производительность светодиодов. Проведение углубленных исследований явлений старения эпоксидной смолы и их влияния на производительность светодиодов имеет большое значение для повышения качества и надежности светодиодной продукции.

Структура и принцип действия светодиодов, залитых эпоксидной смолой

Светодиодный чип является основным компонентом светодиода для излучения света, и свет, который он генерирует, должен быть защищен и оптимизирован оптически с помощью инкапсулирующего материала. светодиод, инкапсулированный в эпоксидную смолу Обычно состоит из светодиодного чипа, электродов, опорной рамы и слоя эпоксидной герметизации. Эпоксидный слой герметизации не только играет роль в защите чипа от внешней среды, но и может улучшить оптические характеристики светодиода, например, повысить эффективность извлечения света и постоянство цвета.

 

Явления старения эпоксидной смолы при длительном использовании

(1) Явления оптического старения

1. пожелтение: При длительном использовании, особенно под воздействием таких факторов, как ультрафиолетовые лучи и тепло, эпоксидная смола будет подвергаться явлению пожелтения. Это происходит из-за того, что химические связи в молекулах эпоксидной смолы разрываются и реорганизуются, образуя некоторые хромофорные вещества, которые вызывают пожелтение цвета эпоксидной смолы. Пожелтение снизит светопропускание эпоксидной смолы, влияя на световую эффективность и цветовые характеристики светодиода.
2. Повышенное рассеивание света: По мере старения внутри эпоксидной смолы могут образовываться крошечные трещины, пузырьки или частицы примесей. Эти дефекты приведут к увеличению рассеивания света в эпоксидной смоле. Увеличение рассеивания света сделает свет, излучаемый светодиодом, более расходящимся, что снизит направленность и яркость света.

(2) Физические явления старения

1. Уменьшение твердости и прочности: Длительное воздействие термических циклов, механического напряжения и т. д. приведет к расслаблению и разрыву молекулярных цепей эпоксидной смолы, что приведет к снижению ее твердости и прочности. Уменьшение твердости и прочности ослабит защитную способность эпоксидного инкапсуляционного слоя для светодиодного чипа, увеличив риск механического повреждения чипа внешним миром.
2. Изменение размеров: Эпоксидная смола будет расширяться и сжиматься при различных температурах и влажности. Длительные циклы теплового расширения и сжатия вызовут внутреннее напряжение в слое эпоксидной герметизации, что приведет к изменению размеров. Изменение размеров может привести к появлению зазоров на интерфейсах между слоем герметизации, чипом и опорной рамкой, что повлияет на электрические характеристики и герметичность светодиода.

(3) Явления химического старения

1. Реакция гидролиза: Во влажной среде химические связи, такие как эфирные связи в эпоксидной смоле, склонны подвергаться реакциям гидролиза. Реакция гидролиза разорвет молекулярные цепи эпоксидной смолы, снизив ее молекулярную массу и производительность. Кислотные вещества, образующиеся при гидролизе, могут также разъедать светодиодный чип и электроды, влияя на электрические характеристики светодиода.
2. Реакция окисления: Эпоксидная смола будет подвергаться реакции окисления под действием высокой температуры и кислорода, образуя некоторые функциональные группы, такие как карбонильные группы и карбоксильные группы. Реакция окисления изменит химическую структуру и эксплуатационные характеристики эпоксидной смолы, сделав ее более хрупкой и нестабильной.

 

Влияние старения эпоксидной смолы на производительность светодиодов

(1) Влияние на оптические характеристики

1. Снижение световой эффективности: Пожелтение и повышенное рассеивание света эпоксидной смолой приведут к большему поглощению и рассеиванию света, тем самым уменьшая световой поток, излучаемый светодиодом, и уменьшая светоотдачу. Исследования показывают, что при сильном пожелтении эпоксидной смолы светоотдача светодиода может снизиться более чем на 10%.
2. Цветовой дрейф: Старение эпоксидной смолы изменит ее характеристики пропускания и рассеивания для света с различными длинами волн, что приведет к изменению цвета света, излучаемого светодиодом. Изменение цвета повлияет на постоянство и точность цвета светодиода в осветительных и дисплейных приложениях.

(2) Влияние на электрические характеристики

1. Снижение эффективности электроизоляции: Реакции старения, такие как гидролиз и окисление эпоксидной смолы, приведут к образованию в ней некоторых ионных веществ, что снизит электроизоляционные характеристики эпоксидной смолы. Снижение электроизоляционных характеристик может привести к утечке между светодиодным чипом и опорной рамкой, что повлияет на нормальную работу светодиода.
2. Увеличение контактного сопротивления: Размерные изменения инкапсуляционного слоя и образование зазоров интерфейса, вызванные старением эпоксидной смолы, могут привести к плохому контакту между чипом и электродами, увеличивая контактное сопротивление. Увеличение контактного сопротивления не только увеличит энергопотребление светодиода, но и может вызвать локальный перегрев чипа, ускоряя старение светодиода.

(3) Влияние на тепловые характеристики

1. Ухудшение характеристик рассеивания тепла: После старения эпоксидной смолы внутренние пути теплопроводности могут быть повреждены, что приведет к снижению теплопроводности. Ухудшение характеристик рассеивания тепла затруднит эффективное рассеивание тепла, вырабатываемого светодиодным чипом, что приведет к повышению температуры чипа и, таким образом, повлияет на световую эффективность и срок службы светодиода.
2. Увеличение термического напряжения: Изменения размеров и снижение твердости, вызванные старением эпоксидной смолы, приведут к увеличению термического напряжения в светодиоде во время термических циклов. Увеличение термического напряжения может привести к появлению трещин или расслоению на границах между чипом, опорной рамкой и слоем инкапсуляции, что еще больше ухудшит производительность светодиода.

 

Меры по предотвращению и смягчению последствий старения эпоксидной смолы

(1) Оптимизация формулы эпоксидной смолы

1. Добавление антивозрастных агентов: Добавление антивозрастных агентов, таких как поглотители ультрафиолета, антиоксиданты и антигидролизные агенты, в эпоксидную смолу может эффективно ингибировать реакции старения эпоксидной смолы. Например, добавление соответствующего количества поглотителей ультрафиолета может уменьшить повреждение эпоксидной смолы ультрафиолетовыми лучами и задержать возникновение пожелтения.
2. Выбор подходящего отвердителя: Различные отвердители влияют на степень отверждения и эксплуатационные характеристики эпоксидной смолы. Выбор подходящего отвердителя может увеличить плотность сшивки и стабильность эпоксидной смолы и улучшить ее способность противостоять старению.

(2) Улучшение процесса инкапсуляции

1. Контроль условий отверждения: Точный контроль температуры, времени, давления и т. д. отверждения эпоксидной смолы может гарантировать, что эпоксидная смола полностью отверждена и уменьшит образование внутренних дефектов. Оптимизированные условия отверждения полезны для улучшения качества и производительности эпоксидного инкапсулирующего слоя.
2. Улучшение герметизации инкапсуляции: применение передовых процессов инкапсуляции и герметизирующих материалов для улучшения герметизации инкапсуляции светодиодов, предотвращения попадания внешних факторов окружающей среды, таких как влага и кислород, в слой эпоксидной инкапсуляции, тем самым замедляя скорость старения эпоксидной смолы.

(3) Оптимизация среды использования

1. Контроль температуры и влажности: старайтесь контролировать температуру и влажность рабочей среды светодиода в пределах соответствующего диапазона и избегайте длительной работы светодиода в среде с высокой температурой и высокой влажностью. Для улучшения среды использования светодиода можно использовать конструкцию рассеивания тепла и меры по защите от влаги.
2. Уменьшение ультрафиолетового излучения: При использовании светодиодов постарайтесь уменьшить облучение ультрафиолетовыми лучами эпоксидного инкапсулирующего слоя. Например, можно добавить слой защиты от ультрафиолета на поверхность светодиода или использовать инкапсулирующие материалы с устойчивостью к ультрафиолету.

Заключение

При длительном использовании, светодиод, инкапсулированный в эпоксидную смолу будут испытывать различные явления старения, включая оптические, физические и химические аспекты. Эти явления старения будут иметь значительное влияние на оптические, электрические и тепловые характеристики светодиодов. Благодаря таким мерам, как оптимизация формулы эпоксидной смолы, улучшение процесса инкапсуляции и оптимизация среды использования, старение эпоксидной смолы может быть эффективно предотвращено и смягчено, а надежность и срок службы светодиодов могут быть улучшены. В будущем, с непрерывным развитием светодиодной технологии, требования к производительности материалов для эпоксидной инкапсуляции будут становиться все выше и выше. Необходимо провести дальнейшие углубленные исследования механизма старения и технологии защиты от старения эпоксидной смолы для удовлетворения потребностей развития светодиодной промышленности. В то же время также необходимо усилить мониторинг и оценку старения светодиодной продукции во время фактического использования, чтобы обеспечить более точную основу для контроля качества и оптимизации производительности светодиодной продукции.

Дополнительную информацию о выборе наилучших явлений старения эпоксидной смолы и их влиянии на производительность светодиодов можно найти на сайте DeepMaterial по адресу https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ для дополнительной информации.