Åldrande fenomen av epoxikapslad och deras inverkan på LED-prestanda

 

LED (Light Emitting Diode), som en ny typ av högeffektiv, energibesparande och långlivad ljuskälla, har använts i stor utsträckning inom områden som belysning och display. På grund av dess goda optiska prestanda, elektriska isoleringsprestanda och mekaniska prestanda har epoxiharts blivit ett vanligt använt material för epoxikapslad LED. Men under långvarig användning kommer epoxiharts oundvikligen att genomgå åldringsfenomen, vilket kommer att ha en betydande inverkan på prestanda hos lysdioder. Att genomföra djupgående forskning om åldrande fenomen av epoxiharts och deras inverkan på LED-prestanda är av stor betydelse för att förbättra kvaliteten och tillförlitligheten hos LED-produkter.

Struktur och princip för epoxikapslade lysdioder

LED-chippet är kärnkomponenten i en LED för att avge ljus, och ljuset som det genererar måste skyddas och optimeras optiskt genom inkapslingsmaterialet. En epoxikapslad LED består vanligtvis av ett LED-chip, elektroder, en stödram och ett epoxiinkapslingsskikt. Epoxiinkapslingsskiktet spelar inte bara en roll för att skydda chipet från den yttre miljön utan kan också förbättra den optiska prestandan hos lysdioden, som att öka ljusextraktionseffektiviteten och färgkonsistensen.

 

Åldrande fenomen av epoxiharts under långvarig användning

(1) Optiska åldringsfenomen

1. gulfärgning: Under långvarig användning, särskilt under inverkan av faktorer som ultravioletta strålar och värme, kommer epoxihartset att genomgå ett gulnande fenomen. Detta beror på att de kemiska bindningarna i epoxihartsmolekylerna bryts och omorganiseras, vilket genererar några kromofora ämnen, som gör att färgen på epoxihartsen blir gul. Gulning kommer att minska ljusgenomsläppligheten hos epoxihartset, vilket påverkar lysdiodens ljuseffektivitet och färgegenskaper.
2. Ökad ljusspridning: Allteftersom åldrandet fortskrider kan vissa små sprickor, bubblor eller föroreningspartiklar genereras inuti epoxihartset. Dessa defekter kommer att leda till en ökning av spridningen av ljus i epoxihartset. Ökningen av ljusspridning kommer att göra ljuset som sänds ut av lysdioden mer divergerande, vilket minskar ljusets riktning och ljusstyrka.

(2) Fysiskt åldrande fenomen

1. Minskad hårdhet och styrka: Den långvariga verkan av termiska cykler, mekanisk påfrestning etc. kommer att få epoxihartsens molekylkedjor att slappna av och bryta, vilket resulterar i en minskning av dess hårdhet och styrka. Minskningen av hårdhet och styrka kommer att försvaga skyddsförmågan hos epoxikapslingsskiktet för LED-chippet, vilket ökar risken för att chipset skadas mekaniskt av omvärlden.
2. Dimensionell förändring: Epoxihartset kommer att expandera och dra ihop sig under olika temperatur- och luftfuktighetsförhållanden. De långvariga termiska expansions- och kontraktionscyklerna kommer att orsaka inre spänningar i epoxiinkapslingsskiktet, vilket leder till dimensionsförändringar. Dimensionsförändringar kan göra att luckor uppstår vid gränssnitten mellan inkapslingsskiktet, chipet och stödramen, vilket påverkar den elektriska prestandan och tätningen av lysdioden.

(3) Kemiskt åldrande fenomen

1. Hydrolysreaktion: I en fuktig miljö är kemiska bindningar såsom esterbindningar i epoxihartset benägna att genomgå hydrolysreaktioner. Hydrolysreaktionen kommer att bryta molekylkedjorna i epoxihartset, vilket minskar dess molekylvikt och prestanda. De sura ämnen som genereras av hydrolysen kan också korrodera LED-chippet och elektroderna, vilket påverkar LED:s elektriska prestanda.
2. Oxidationsreaktion: Epoxihartset kommer att genomgå en oxidationsreaktion under inverkan av hög temperatur och syre, vilket genererar några funktionella grupper såsom karbonylgrupper och karboxylgrupper. Oxidationsreaktionen kommer att förändra den kemiska strukturen och prestandan hos epoxihartset, vilket gör det mer skört och instabilt.

 

Effekter av åldrande av epoxiharts på LED-prestanda

(1) Inverkan på optisk prestanda

1. Minskad ljuseffektivitet: Den gulande och ökade ljusspridningen av epoxihartset kommer att leda till att mer ljus absorberas och sprids, vilket minskar ljusflödet från lysdioden och minskar ljuseffektiviteten. Forskning visar att när gulfärgningen av epoxihartset är kraftig kan lysdiodens ljuseffektivitet minska med mer än 10 %.
2. Färgdrift: Åldrandet av epoxihartset kommer att ändra dess transmittans- och spridningsegenskaper för ljus med olika våglängder, vilket gör att färgen på ljuset som sänds ut av lysdioden att glida. Färgavvikelse kommer att påverka färgkonsistensen och noggrannheten hos lysdioden i belysnings- och displayapplikationer.

(2) Inverkan på elektrisk prestanda

1. Minskad elektrisk isoleringsprestanda: Åldringsreaktioner såsom hydrolys och oxidation av epoxihartset kommer att generera vissa joniska ämnen i det, vilket kommer att minska den elektriska isoleringsförmågan hos epoxihartset. Minskningen av den elektriska isoleringens prestanda kan leda till läckage mellan LED-chippet och stödramen, vilket påverkar den normala driften av LED.
2. Ökat kontaktmotstånd: De dimensionella förändringarna av inkapslingsskiktet och genereringen av gränssnittsgap orsakade av åldrandet av epoxihartset kan leda till dålig kontakt mellan chipet och elektroderna, vilket ökar kontaktresistansen. Ökningen av kontaktresistans kommer inte bara att öka strömförbrukningen för lysdioden utan kan också orsaka lokal överhettning av chipet, vilket påskyndar åldrandet av lysdioden.

(3) Effekter på termisk prestanda

1. Försämring av värmeavledningsprestanda: Efter att epoxihartset åldrats kan de interna värmeledningsbanorna skadas, vilket resulterar i en minskning av värmeledningsförmågan. Försämringen av värmeavledningsprestandan kommer att göra det svårt för värmen som genereras av LED-chippet att effektivt avledas, vilket ökar chiptemperaturen och därmed påverkar lysdiodens effektivitet och livslängd.
2. Ökning av termisk stress: De dimensionella förändringarna och minskningen i hårdhet som orsakas av åldrandet av epoxihartset kommer att orsaka större termisk stress i lysdioden under termiska cykler. Ökningen av termisk spänning kan leda till uppkomsten av sprickor eller delaminering vid gränssnitten mellan chipet, stödramen och inkapslingsskiktet, vilket ytterligare försämrar LED:s prestanda.

 

Förebyggande och lindrande åtgärder för epoxihartsåldring

(1) Optimering av epoxihartsformeln

1. Lägga till anti-aging-medel: Att lägga till anti-aging-medel såsom ultravioletta absorberande medel, antioxidanter och anti-hydrolysmedel till epoxihartset kan effektivt hämma epoxihartsens åldringsreaktioner. Till exempel kan tillsats av en lämplig mängd ultravioletta absorbatorer minska skadorna av ultravioletta strålar på epoxihartset och fördröja uppkomsten av gulning.
2. Val av lämplig härdningsmedel: Olika härdare påverkar härdningsgraden och prestanda för epoxihartset. Att välja lämplig härdare kan öka tvärbindningsdensiteten och stabiliteten hos epoxihartset och förbättra dess anti-åldringsförmåga.

(2) Förbättring av inkapslingsprocessen

1. Kontroll av härdningsförhållandena: Exakt kontroll av härdningstemperaturen, tiden och trycket etc. för epoxihartset kan säkerställa att epoxihartset är helt härdat och minska genereringen av inre defekter. Optimerade härdningsförhållanden är till hjälp för att förbättra kvaliteten och prestandan hos epoxiinkapslingsskiktet.
2. Förbättring av förseglingen av inkapslingen: Använd avancerade inkapslingsprocesser och tätningsmaterial för att förbättra förseglingen av LED-inkapslingen, vilket förhindrar externa miljöfaktorer som fukt och syre från att komma in i epoxiinkapslingsskiktet, vilket saktar ner åldringshastigheten för epoxihartset.

(3) Optimera användningsmiljön

1. Kontroll av temperatur och luftfuktighet: Försök att kontrollera temperaturen och luftfuktigheten i LED-arbetsmiljön inom ett lämpligt intervall och undvik att LED-lampan arbetar i en miljö med hög temperatur och hög luftfuktighet under lång tid. Värmeavledningsdesign och fuktsäkra åtgärder kan antas för att förbättra användningsmiljön för lysdioden.
2. Minska ultraviolett bestrålning: Försök att minska bestrålningen av ultravioletta strålar på epoxiinkapslingsskiktet vid applicering av lysdioder. Till exempel kan ett ultraviolett skyddsskikt läggas till ytan av LED eller inkapslingsmaterial med ultraviolett motstånd kan användas.

Slutsats

Vid långvarig användning, epoxikapslad LED kommer att uppleva olika åldringsfenomen, inklusive optiska, fysikaliska och kemiska aspekter. Dessa åldringsfenomen kommer att ha en betydande inverkan på den optiska, elektriska och termiska prestandan hos lysdioder. Genom åtgärder som optimering av epoxihartsformeln, förbättring av inkapslingsprocessen och optimering av användningsmiljön kan åldrandet av epoxiharts effektivt förhindras och mildras, och tillförlitligheten och livslängden för lysdioder kan förbättras. I framtiden, med den kontinuerliga utvecklingen av LED-teknik, kommer prestandakraven för epoxiinkapslingsmaterial att bli högre och högre. Det är nödvändigt att genomföra ytterligare djupgående forskning om åldringsmekanismen och anti-aging-tekniken för epoxiharts för att möta utvecklingsbehoven hos LED-industrin. Samtidigt är det också nödvändigt att stärka åldringsövervakningen och utvärderingen av LED-produkter under faktisk användning för att ge en mer exakt grund för kvalitetskontroll och prestandaoptimering av LED-produkter.

För mer om att välja de bästa åldringsfenomenen med epoxikapslad och deras inverkan på LED-prestanda, kan du besöka DeepMaterial på https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ för mer info.