Vpliv različnih pogojev utrjevanja na delovanje LED diod, inkapsuliranih z epoksi smolo

 

LED (Light Emitting Diode) kot zelo učinkovit, energijsko varčen in dolgotrajen polprevodniški vir svetlobe se široko uporablja na številnih področjih, kot so razsvetljava, zaslon in komunikacija. Epoksidna smola je zaradi svojih odličnih lastnosti, vključno z dobro optično preglednostjo, izolacijo, mehansko trdnostjo in odpornostjo proti kemični koroziji, postala pogosto uporabljen material pri inkapsulaciji LED. Vendar ima proces strjevanja epoksidne smole bistven vpliv na delovanje LED. Različni pogoji utrjevanja lahko znatno spremenijo stanje strjevanja in končne lastnosti epoksidne smole, s čimer vplivajo na splošno delovanje LED. Zato je potrebna temeljita študija o vplivu različnih pogojev strjevanja na delovanje LED diode, obložene z epoksi smolo je velikega pomena za izboljšanje kakovosti LED izdelkov in optimizacijo procesa enkapsulacije.

Vpliv pogojev strjevanja na reakcijo strjevanja epoksi smole

1. Vpliv temperature

Temperatura je eden ključnih dejavnikov, ki vpliva na reakcijo strjevanja epoksi smole. Reakcija med epoksidno smolo in utrjevalcem je eksotermna kemična reakcija. Zvišanje temperature bo pospešilo hitrost reakcije. Znotraj določenega območja višja temperatura okrepi molekularno toplotno gibanje, poveča frekvenco trkov in verjetnost učinkovitih trkov med molekulami utrjevalca in molekulami epoksi smole, s čimer se pospeši napredovanje reakcije strjevanja. Na primer, za običajni sistem epoksidne smole tipa bisfenol A in aminskega utrjevalca lahko ustrezno zvišanje temperature strjevanja znatno skrajša čas strjevanja. Če pa je temperatura previsoka, je lahko reakcija strjevanja preveč intenzivna, zaradi česar je reakcijo težko nadzorovati, ustvarja notranjo napetost in celo povzroči razgradnjo epoksidne smole in upad njene učinkovitosti. Nasprotno, če je temperatura prenizka, bo hitrost reakcije strjevanja prepočasna, kar bo povzročilo nepopolno strjevanje in vplivalo na trdoto, trdnost in druge lastnosti epoksi smole.

2. Vpliv časa

Čas sušenja je tesno povezan s temperaturo. Pri določeni temperaturi je potrebno dovolj časa, da se zagotovi popolna reakcija epoksidne smole in utrjevalca, da se doseže popolno strjevanje. Ko se čas strjevanja podaljšuje, se stopnja zamreženja epoksidne smole postopoma izboljšuje in med molekularnimi verigami se tvori več kemičnih vezi, s čimer se postopoma izboljšujejo lastnosti epoksi smole, kot so trdota, trdnost in modul. Vendar, ko čas utrjevanja doseže določeno mero, se izboljšanje lastnosti epoksidne smole umiri. Nadaljnje podaljševanje časa utrjevanja nima velikega vpliva na izboljšanje lastnosti, vendar bo zmanjšalo učinkovitost proizvodnje. Zato je določitev ustreznega časa utrjevanja ključnega pomena za zagotavljanje lastnosti epoksidne smole in učinkovitosti proizvodnje.

3. Vpliv vlažnosti

Vlažnost ima tudi določen vpliv na reakcijo utrjevanja epoksi smole. V vlažnem okolju lahko vlaga sodeluje pri reakciji utrjevanja epoksidne smole, kar spremeni reakcijski mehanizem in strukturo izdelkov. Po eni strani lahko vlaga reagira s sredstvom za utrjevanje, pri čemer porabi del sredstva za utrjevanje in povzroči nepopolno strjevanje. Po drugi strani pa lahko vlaga tvori drobne mehurčke ali pore znotraj epoksidne smole, kar zmanjša kompaktnost in lastnosti epoksi smole. Poleg tega lahko vlaga vpliva tudi na površinske lastnosti epoksidne smole, kot sta površinska napetost in omočljivost, in tako vpliva na njeno vezno silo z LED čipom in drugimi materiali za inkapsulacijo.

 

Vpliv pogojev strjevanja na optične lastnosti LED

1. Vpliv na jakost svetlobe

Stopnja utrjevanja epoksidne smole neposredno vpliva na njeno optično prosojnost in tako vpliva na jakost svetlobe LED. Če strjevanje ni popolno, so v epoksidni smoli neizreagirane molekule in praznine, kar bo povzročilo povečanje sipanja in absorpcije svetlobe, s čimer se bo zmanjšala svetlobna jakost LED. Nasprotno pa lahko popolnoma strjena in gosta epoksidna smola bolje prevaja svetlobo, kar zmanjša izgubo svetlobe in poveča svetlobno jakost LED. Poleg tega lahko notranja napetost, ki jo povzročijo neustrezni pogoji strjevanja, spremeni tudi optične lastnosti epoksidne smole, na primer povzroči dvolomni pojav, ki vpliva na smer širjenja in porazdelitev intenzivnosti svetlobe.

2. Vpliv na barvno konsistenco

Različni pogoji strjevanja lahko povzročijo spremembe lomnega količnika epoksidne smole, kar vpliva na barvno konsistenco LED. Če lomni količnik epoksidne smole ni enakomeren, bo svetloba različnih valovnih dolžin podvržena različnim stopnjam loma in sipanja pri širjenju v epoksi smoli, kar povzroči barvno odstopanje. Na primer, če je temperatura previsoka ali je čas utrjevanja predolg, je lahko gostota zamreženja epoksidne smole prevelika, kar poveča lomni količnik in tako povzroči premik barve LED diod proti kratkovalovni smeri. Ko je vlažnost visoka, lahko prisotnost vlage v epoksi smoli zmanjša njen lomni količnik, zaradi česar se barva premakne proti dolgovalovni smeri.

3. Vpliv na razpad svetlobe

Upad svetlobe je eden od pomembnih indikatorjev za merjenje življenjske dobe LED. Neustrezni pogoji strjevanja bodo med dolgotrajno uporabo vodili do zmanjšanja stabilnosti epoksidne smole, zaradi česar bo bolj dovzetna za vplive zunanjih okoljskih dejavnikov (kot so temperatura, vlaga, ultravijolični žarki itd.), s čimer se pospeši svetlobni razpad. Na primer, nepopolno strjena epoksidna smola je nagnjena k degradaciji in staranju pod visoko temperaturo in ultravijoličnim sevanjem, kar vodi do postopnega poslabšanja njenih optičnih lastnosti in pospešenega upadanja svetlobe. Vendar pa lahko ustrezni pogoji strjevanja omogočijo, da epoksidna smola tvori stabilno zamreženo strukturo, izboljša njeno delovanje proti staranju in upočasni stopnjo razpada svetlobe.

 

Vpliv pogojev utrjevanja na električne lastnosti LED

1. Vpliv na izolacijo

Kot izolacijski material za inkapsulacijo LED ima stanje strjevanja epoksidne smole pomemben vpliv na izolacijsko zmogljivost LED. Če strjevanje ni popolno, so v epoksidni smoli neizreagirane polarne skupine in praznine, kar bo zmanjšalo njeno izolacijsko odpornost in povečalo tveganje puščanja. Poleg tega ima vlažnost tudi pomemben vpliv na izolacijo epoksi smole. Za epoksidno smolo, utrjeno v vlažnem okolju, bo prisotnost vlage dodatno zmanjšala njeno izolacijsko učinkovitost. Nasprotno pa ima popolnoma strjena in gosta epoksidna smola dobre izolacijske lastnosti, ki lahko učinkovito izolirajo čip LED od zunanjega vezja in zagotovijo normalno delovanje LED.

2. Vpliv na električne parametre

Spremembe pogojev strjevanja lahko vplivajo na električne parametre LED, kot sta napetost naprej in povratni tok uhajanja. Nepopolnoma utrjena ali obremenjena epoksidna smola lahko povzroči mehansko obremenitev LED čipa, kar povzroči popačenje mrežne strukture znotraj čipa in tako vpliva na njegovo električno zmogljivost. Na primer, mehanska obremenitev lahko spremeni značilnosti PN spoja čipa LED, kar povzroči povečanje napetosti naprej ali povečanje povratnega toka uhajanja. Poleg tega lahko neustrezni pogoji strjevanja vplivajo tudi na medfazni kontaktni upor med epoksidno smolo in čipom LED ter tako vplivajo na električno zmogljivost LED.

 

Vpliv pogojev utrjevanja na toplotne lastnosti LED

1. Vpliv na zmogljivost odvajanja toplote

Ko LED diode delujejo, se ustvari velika količina toplote, dobro odvajanje toplote pa je ključnega pomena za zagotavljanje delovanja in življenjske dobe LED diode, obložene z epoksi smolo. Toplotna prevodnost epoksi smole je tesno povezana z njenim stanjem strjevanja. Nepopolnoma strjena epoksidna smola ima v notranjosti več praznin in napak, kar bo zmanjšalo njeno toplotno prevodnost in oviralo prevajanje toplote. Poleg tega, ko je vlažnost visoka, bo prisotnost vlage v epoksidni smoli dodatno zmanjšala njeno toplotno prevodnost, ker je toplotna prevodnost vode veliko nižja od toplotne prevodnosti epoksi smole. Nasprotno pa ima popolnoma utrjena in gosta epoksi smola višjo toplotno prevodnost, ki lahko učinkoviteje prevaja toploto, ki jo ustvari LED čip, zmanjša temperaturo čipa in izboljša toplotno stabilnost LED.

2. Vpliv na koeficient toplotnega raztezanja

Neusklajenost koeficientov toplotnega raztezanja med čipom LED, epoksidno smolo in drugimi materiali za inkapsulacijo bo pri spremembi temperature povzročila toplotno obremenitev, kar bo vplivalo na delovanje in zanesljivost LED. Pogoji strjevanja bodo vplivali na koeficient toplotnega raztezanja epoksi smole. Na splošno velja, da višja kot je stopnja utrjevanja, večja je gostota zamreženja epoksidne smole in manjši je njen koeficient toplotnega raztezanja. Če so pogoji strjevanja neustrezni, se lahko koeficient toplotnega raztezanja epoksidne smole močno razlikuje od koeficienta LED čipa in drugih materialov za inkapsulacijo. Ko se temperatura spremeni, bo nastala velika toplotna obremenitev, ki lahko povzroči razpoke na vmesniku med čipom in epoksi smolo ter celo poškoduje čip.

 

Vpliv pogojev utrjevanja na mehanske lastnosti LED

1. Vpliv na trdoto in trdnost

Pogoji strjevanja neposredno določajo stopnjo zamreževanja epoksidne smole, stopnja zamreževanja pa je tesno povezana s trdoto in močjo epoksi smole. Strjevanje epoksidne smole pri ustrezni temperaturi in času lahko omogoči, da tvori zadostno zamreženo strukturo, s čimer se postopoma povečuje njena trdota in moč. Če pa je temperatura previsoka ali je čas predolg, se lahko epoksidna smola preveč strdi, kar povzroči prekomerno navzkrižno povezovanje njenih molekulskih verig in povečano krhkost. Čeprav se trdota in trdnost povečata do določene mere, se žilavost zmanjša in je nagnjen k pokanju. Nasprotno pa ima nepopolno strjena epoksidna smola nizko trdoto in moč ter ne more učinkovito zaščititi LED čipa.

2. Vpliv na odpornost proti udarcem

Svetleče diode so lahko med uporabo izpostavljene mehanskim udarcem, zato je odpornost na udarce materialov za kapsulacijo zelo pomembna. Ustrezni pogoji strjevanja lahko epoksi smoli dajo dobro žilavost in trdnost, kar ji omogoča, da učinkovito absorbira in razprši udarno energijo ter zaščiti LED čip pred poškodbami. Vendar pa je zaradi napak in nehomogenosti svoje notranje strukture slabo strjena epoksidna smola nagnjena k širjenju razpok in drobljenju, ko je izpostavljena udarcem, kar zmanjša odpornost LED na udarce.

zaključek

Skratka, pogoji utrjevanja, kot so temperatura, čas in vlažnost, imajo pomembne večplastne vplive na delovanje LED diode, obložene z epoksi smolo. Med postopkom inkapsulacije LED je razumen nadzor pogojev utrjevanja ključnega pomena za zagotavljanje delovanja in zanesljivosti LED. Da bi dosegli najboljšo učinkovitost LED, je treba natančno optimizirati parametre, kot so temperatura strjevanja, čas in vlažnost glede na značilnosti epoksidne smole in konstrukcijske zahteve LED, da se doseže popolno strjevanje epoksi smole in dobro ujemanje učinkovitosti. Hkrati je treba nadalje preučiti notranje razmerje med pogoji strjevanja, reakcijo strjevanja epoksidne smole in delovanjem LED ter nenehno raziskovati nove postopke strjevanja in tehnologije, da bi izpolnili vse višje zahteve glede kakovosti in učinkovitosti LED izdelkov. V prihodnosti bodo z nenehnim razvojem LED tehnologije in širjenjem njenih področij uporabe raziskave in optimizacija procesa inkapsulacije epoksidnih smol še večji pomen in naj bi zagotovili močno podporo trajnostnemu razvoju LED industrije.

Za več informacij o izbiri najboljšega vpliva različnih pogojev utrjevanja na delovanje LED diod, inkapsuliranih z epoksi smolo, lahko obiščete DeepMaterial na https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ za več informacij.