Fenomény starnutia zapuzdrených epoxidom a ich vplyv na výkon LED

 

LED (Light Emitting Diode), ako nový typ vysoko účinného, ​​energeticky úsporného a dlhotrvajúceho svetelného zdroja, sa široko používa v oblastiach, ako je osvetlenie a zobrazovanie. Vďaka dobrému optickému výkonu, elektrickému izolačnému výkonu a mechanickému výkonu sa epoxidová živica stala bežne používaným materiálom LED zaliate v epoxide. Počas dlhodobého používania však epoxidová živica nevyhnutne podlieha javom starnutia, čo bude mať významný vplyv na výkon LED. Vykonávanie hĺbkového výskumu javov starnutia epoxidových živíc a ich vplyvov na výkon LED má veľký význam pre zlepšenie kvality a spoľahlivosti produktov LED.

Štruktúra a princíp epoxidových zapuzdrených LED

LED čip je základnou súčasťou LED na vyžarovanie svetla a svetlo, ktoré generuje, musí byť chránené a opticky optimalizované cez materiál zapuzdrenia. An LED zaliate v epoxide zvyčajne pozostáva z LED čipu, elektród, nosného rámu a epoxidovej zapuzdrenej vrstvy. Epoxidová zapuzdrená vrstva zohráva úlohu nielen pri ochrane čipu pred vonkajším prostredím, ale môže tiež zlepšiť optický výkon LED, ako je zvýšenie účinnosti extrakcie svetla a konzistencie farieb.

 

Fenomény starnutia epoxidovej živice pri dlhodobom používaní

(1) Fenomény optického starnutia

1. žltnutie: Počas dlhodobého používania, najmä pri pôsobení faktorov, ako sú ultrafialové lúče a teplo, epoxidová živica podlieha javu žltnutia. Je to preto, že chemické väzby v molekulách epoxidovej živice sú rozbité a reorganizované, pričom vznikajú určité chromoforické látky, ktoré spôsobujú zožltnutie farby epoxidovej živice. Zožltnutie zníži priepustnosť svetla epoxidovej živice, čo ovplyvní svetelnú účinnosť a farebné charakteristiky LED.
2. Zvýšený rozptyl svetla: Ako postupuje starnutie, vo vnútri epoxidovej živice sa môžu vytvárať drobné praskliny, bubliny alebo čiastočky nečistôt. Tieto defekty povedú k zvýšeniu rozptylu svetla v epoxidovej živici. Zvýšenie rozptylu svetla spôsobí, že svetlo vyžarované LED bude divergentnejšie, čím sa zníži smerovosť a jas svetla.

(2) Fenomény fyzického starnutia

1. Zníženie tvrdosti a pevnosti: Dlhodobé pôsobenie tepelných cyklov, mechanické namáhanie atď. spôsobí uvoľnenie a pretrhnutie molekulárnych reťazcov epoxidovej živice, čo má za následok zníženie jej tvrdosti a pevnosti. Pokles tvrdosti a pevnosti oslabí ochrannú schopnosť epoxidovej zapuzdrovacej vrstvy pre LED čip, čím sa zvýši riziko mechanického poškodenia čipu vonkajším svetom.
2. Zmena rozmerov: Epoxidová živica sa rozťahuje a zmršťuje pri rôznych podmienkach teploty a vlhkosti. Dlhodobé cykly tepelnej expanzie a kontrakcie spôsobia vnútorné napätie v epoxidovej enkapsulačnej vrstve, čo vedie k rozmerovým zmenám. Zmeny rozmerov môžu spôsobiť, že sa na rozhraniach medzi zapuzdrenou vrstvou, čipom a nosným rámom objavia medzery, čo ovplyvní elektrický výkon a utesnenie LED.

(3) Fenomény chemického starnutia

1. Hydrolytická reakcia: Vo vlhkom prostredí sú chemické väzby, ako sú esterové väzby v epoxidovej živici, náchylné na hydrolýzu. Hydrolytická reakcia rozbije molekulárne reťazce epoxidovej živice, čím sa zníži jej molekulová hmotnosť a výkon. Kyslé látky generované hydrolýzou môžu tiež korodovať LED čip a elektródy, čo ovplyvňuje elektrický výkon LED.
2. Oxidačná reakcia: Epoxidová živica podstúpi oxidačnú reakciu pôsobením vysokej teploty a kyslíka, pričom sa vytvoria niektoré funkčné skupiny, ako sú karbonylové skupiny a karboxylové skupiny. Oxidačná reakcia zmení chemickú štruktúru a výkon epoxidovej živice, čím sa stane krehkejšou a nestabilnejšou.

 

Vplyv starnutia epoxidovej živice na výkon LED

(1) Vplyvy na optický výkon

1. Zníženie svetelnej účinnosti: Žltnutie a zvýšený rozptyl svetla epoxidovej živice povedie k väčšej absorpcii a rozptylu svetla, čím sa zníži svetelný tok vyžarovaný z LED a zníži sa svetelná účinnosť. Výskum ukazuje, že keď je žltnutie epoxidovej živice vážne, svetelná účinnosť LED sa môže znížiť o viac ako 10 %.
2. Farebný drift: Starnutie epoxidovej živice zmení jej priepustnosť a charakteristiky rozptylu pre svetlo rôznych vlnových dĺžok, čo spôsobí posun farby svetla vyžarovaného LED. Farebný posun ovplyvní konzistenciu farieb a presnosť LED v aplikáciách osvetlenia a displeja.

(2) Vplyvy na elektrický výkon

1. Zníženie výkonu elektrickej izolácie: Reakcie starnutia, ako je hydrolýza a oxidácia epoxidovej živice, v nej vytvoria určité iónové látky, ktoré znížia elektrický izolačný výkon epoxidovej živice. Zníženie výkonu elektrickej izolácie môže viesť k úniku medzi čipom LED a nosným rámom, čo ovplyvňuje normálnu prevádzku LED.
2. Zvýšenie kontaktnej odolnosti: Rozmerové zmeny zapuzdrenej vrstvy a vytváranie medzier na rozhraní spôsobené starnutím epoxidovej živice môžu viesť k slabému kontaktu medzi čipom a elektródami, čím sa zvyšuje kontaktný odpor. Zvýšenie prechodového odporu nielenže zvýši spotrebu energie LED, ale môže tiež spôsobiť lokálne prehriatie čipu, čím sa urýchli starnutie LED.

(3) Vplyvy na tepelný výkon

1. Zhoršenie výkonu rozptylu tepla: Po starnutí epoxidovej živice môže dôjsť k poškodeniu vnútorných ciest vedenia tepla, čo vedie k zníženiu tepelnej vodivosti. Zhoršenie výkonu odvádzania tepla sťaží efektívne odvádzanie tepla generovaného čipom LED, čím sa zvýši teplota čipu a tým sa ovplyvní svetelná účinnosť a životnosť LED.
2. Zvýšenie tepelného stresu: Rozmerové zmeny a zníženie tvrdosti spôsobené starnutím epoxidovej živice spôsobia väčšie tepelné namáhanie v LED počas tepelných cyklov. Zvýšenie tepelného napätia môže viesť k vzniku trhlín alebo delaminácie na rozhraniach medzi čipom, nosným rámom a zapuzdrenou vrstvou, čo ďalej zhorší výkon LED.

 

Opatrenia na prevenciu a zmiernenie starnutia epoxidovej živice

(1) Optimalizácia zloženia epoxidovej živice

1. Pridanie prostriedkov proti starnutiu: Pridanie prostriedkov proti starnutiu, ako sú absorbéry ultrafialového žiarenia, antioxidanty a činidlá proti hydrolýze do epoxidovej živice, môže účinne inhibovať reakcie starnutia epoxidovej živice. Napríklad pridanie vhodného množstva absorbérov ultrafialového žiarenia môže znížiť poškodenie epoxidovej živice ultrafialovými lúčmi a oddialiť výskyt žltnutia.
2. Výber vhodného vytvrdzovacieho činidla: Rôzne vytvrdzovacie činidlá ovplyvnia stupeň vytvrdzovania a výkon epoxidovej živice. Výber vhodného vytvrdzovacieho činidla môže zvýšiť hustotu zosieťovania a stabilitu epoxidovej živice a zvýšiť jej schopnosť proti starnutiu.

(2) Zlepšenie procesu zapuzdrenia

1. Kontrola podmienok vytvrdzovania: Presná kontrola teploty vytvrdzovania, času a tlaku atď. epoxidovej živice môže zabezpečiť úplné vytvrdnutie epoxidovej živice a znížiť tvorbu vnútorných defektov. Optimalizované podmienky vytvrdzovania sú užitočné na zlepšenie kvality a výkonu epoxidovej enkapsulačnej vrstvy.
2. Zlepšenie utesnenia zapuzdrenia: Prijatie pokročilých procesov zapuzdrenia a tesniacich materiálov na zlepšenie utesnenia zapuzdrenia LED, čím sa zabráni vniknutiu vonkajších faktorov prostredia, ako je vlhkosť a kyslík, do epoxidovej zapuzdrenej vrstvy, čím sa spomalí rýchlosť starnutia epoxidovej živice.

(3) Optimalizácia prostredia používania

1. Ovládanie teploty a vlhkosti: Pokúste sa ovládať teplotu a vlhkosť pracovného prostredia LED vo vhodnom rozsahu a vyhýbajte sa tomu, aby LED pracovala v prostredí s vysokou teplotou a vysokou vlhkosťou po dlhú dobu. Na zlepšenie prostredia používania LED je možné prijať dizajn rozptylu tepla a opatrenia proti vlhkosti.
2. Zníženie ultrafialového žiarenia: Pri aplikácii LED sa pokúste znížiť ožiarenie ultrafialovými lúčmi na epoxidovej zapuzdrenej vrstve. Napríklad sa na povrch LED môže pridať vrstva na ochranu pred ultrafialovým žiarením alebo sa môžu použiť materiály na zapuzdrenie s odolnosťou voči ultrafialovému žiareniu.

záver

Pri dlhodobom používaní, LED zaliate v epoxide zažije rôzne javy starnutia vrátane optických, fyzikálnych a chemických aspektov. Tieto javy starnutia budú mať významný vplyv na optický, elektrický a tepelný výkon LED diód. Prostredníctvom opatrení, ako je optimalizácia zloženia epoxidovej živice, zlepšenie procesu zapuzdrenia a optimalizácia prostredia používania, je možné účinne zabrániť starnutiu epoxidovej živice a zmierniť ho a zlepšiť spoľahlivosť a životnosť LED. V budúcnosti, s neustálym vývojom LED technológie, budú požiadavky na výkon pre epoxidové enkapsulačné materiály stále vyššie a vyššie. Je potrebné vykonať ďalší hĺbkový výskum mechanizmu starnutia a technológie proti starnutiu epoxidovej živice, aby sa splnili vývojové potreby priemyslu LED. Zároveň je tiež potrebné posilniť monitorovanie a hodnotenie starnutia LED produktov počas skutočného používania, aby sa poskytol presnejší základ pre kontrolu kvality a optimalizáciu výkonu LED produktov.

Pre viac informácií o výbere najlepších javov starnutia zapuzdrených epoxidom a ich vplyve na výkon LED môžete navštíviť DeepMaterial na adrese https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ pre viac informácií.