ปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพของสารเคลือบอีพอกซีและผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ LED

 

LED (Light Emitting Diode) เป็นแหล่งกำเนิดแสงชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูง ประหยัดพลังงาน และมีอายุการใช้งานยาวนาน โดยได้รับการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น การให้แสงสว่างและการแสดงภาพ เนื่องจากมีประสิทธิภาพทางแสงที่ดี มีประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนไฟฟ้า และประสิทธิภาพเชิงกล เรซินอีพอกซีจึงกลายเป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปสำหรับ ไฟ LED เคลือบอีพอกซีอย่างไรก็ตาม ในระหว่างการใช้งานในระยะยาว เรซินอีพอกซีจะต้องผ่านปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของ LED การดำเนินการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซีและผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ LED มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงคุณภาพและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ LED

โครงสร้างและหลักการของ LED หุ้มด้วยอีพอกซี

ชิป LED เป็นส่วนประกอบหลักของ LED สำหรับเปล่งแสง และแสงที่สร้างขึ้นจะต้องได้รับการปกป้องและปรับให้เหมาะสมด้วยแสงผ่านวัสดุหุ้ม ไฟ LED เคลือบอีพอกซี โดยทั่วไปประกอบด้วยชิป LED, อิเล็กโทรด, โครงรองรับ และชั้นหุ้มอีพอกซี ชั้นหุ้มอีพอกซีไม่เพียงแต่มีบทบาทในการปกป้องชิปจากสภาพแวดล้อมภายนอกเท่านั้น แต่ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพทางแสงของ LED ได้ เช่น เพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดแสงและความสม่ำเสมอของสี

 

ปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซีเมื่อใช้งานเป็นเวลานาน

(1) ปรากฏการณ์ความชราทางแสง

1. สีเหลือง:เมื่อใช้งานเป็นเวลานาน โดยเฉพาะภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตและความร้อน เรซินอีพอกซีจะเกิดปรากฏการณ์สีเหลือง ซึ่งเกิดจากพันธะเคมีในโมเลกุลเรซินอีพอกซีถูกทำลายและจัดโครงสร้างใหม่ ทำให้เกิดสารโครโมฟอร์บางชนิด ซึ่งทำให้เรซินอีพอกซีเปลี่ยนเป็นสีเหลือง สีเหลืองจะลดการส่งผ่านแสงของเรซินอีพอกซี ส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่องสว่างและคุณลักษณะสีของ LED
2. เพิ่มการกระเจิงแสง:เมื่ออายุมากขึ้น รอยแตกร้าวเล็กๆ ฟองอากาศ หรืออนุภาคของสิ่งเจือปนอาจเกิดขึ้นภายในเรซินอีพอกซี ข้อบกพร่องเหล่านี้จะทำให้แสงในเรซินอีพอกซีกระจายมากขึ้น การที่แสงกระจายมากขึ้นจะทำให้แสงที่เปล่งออกมาจาก LED แตกต่างออกไป ทำให้ทิศทางและความสว่างของแสงลดลง

(2) ปรากฏการณ์ความชราทางกาย

1. ความแข็งและความแข็งแกร่งลดลง:การทำงานในระยะยาวของวงจรความร้อน ความเครียดทางกล ฯลฯ จะทำให้โซ่โมเลกุลของเรซินอีพอกซีคลายตัวและแตกออก ส่งผลให้ความแข็งและความแข็งแรงของเรซินลดลง ความแข็งและความแข็งแรงที่ลดลงจะทำให้ความสามารถในการป้องกันของชั้นหุ้มอีพอกซีสำหรับชิป LED ลดลง ทำให้มีความเสี่ยงที่ชิปจะได้รับความเสียหายทางกลไกจากโลกภายนอกเพิ่มมากขึ้น
2. การเปลี่ยนแปลงมิติ:เรซินอีพอกซีจะขยายตัวและหดตัวภายใต้อุณหภูมิและความชื้นที่แตกต่างกัน วงจรการขยายตัวและหดตัวเนื่องจากความร้อนในระยะยาวจะทำให้เกิดความเครียดภายในชั้นหุ้มอีพอกซี ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของมิติ การเปลี่ยนแปลงของมิติอาจทำให้เกิดช่องว่างเกิดขึ้นที่อินเทอร์เฟซระหว่างชั้นหุ้ม ชิป และโครงรองรับ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและการปิดผนึกของ LED

(3) ปรากฏการณ์ความชราจากสารเคมี

1. ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส:ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น พันธะเคมี เช่น พันธะเอสเทอร์ในเรซินอีพอกซี มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสจะทำลายโซ่โมเลกุลของเรซินอีพอกซี ทำให้โมเลกุลมีน้ำหนักลดลงและประสิทธิภาพลดลง สารที่เป็นกรดที่เกิดจากกระบวนการไฮโดรไลซิสอาจกัดกร่อนชิป LED และอิเล็กโทรดได้ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของ LED
2. ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น:เรซินอีพอกซีจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันภายใต้การกระทำของอุณหภูมิสูงและออกซิเจน ทำให้เกิดกลุ่มฟังก์ชันบางกลุ่ม เช่น กลุ่มคาร์บอนิลและกลุ่มคาร์บอกซิล ปฏิกิริยาออกซิเดชันจะเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีและประสิทธิภาพของเรซินอีพอกซี ทำให้เปราะและไม่เสถียรมากขึ้น

 

ผลกระทบของการเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซีต่อประสิทธิภาพ LED

(1) ผลกระทบต่อประสิทธิภาพทางแสง

1. ประสิทธิภาพการส่องสว่างลดลง:สีเหลืองและการกระจัดกระจายของแสงที่เพิ่มขึ้นของเรซินอีพอกซีจะทำให้แสงถูกดูดซับและกระจัดกระจายมากขึ้น ส่งผลให้ฟลักซ์แสงที่ปล่อยออกมาจาก LED ลดลงและประสิทธิภาพการส่องสว่างลดลง การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อเรซินอีพอกซีเปลี่ยนเป็นสีเหลืองมาก ประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED อาจลดลงมากกว่า 10%
2. การดริฟท์สี:การเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซีจะทำให้คุณสมบัติการส่งผ่านและการกระเจิงของแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันเปลี่ยนไป ทำให้สีของแสงที่เปล่งออกมาจาก LED เปลี่ยนแปลงไป การเบี่ยงเบนของสีจะส่งผลต่อความสม่ำเสมอและความแม่นยำของสีของ LED ในแอพพลิเคชั่นการให้แสงสว่างและการแสดงผล

(2) ผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานไฟฟ้า

1. ประสิทธิภาพฉนวนไฟฟ้าลดลง:ปฏิกิริยาการเสื่อมสภาพ เช่น การไฮโดรไลซิสและออกซิเดชันของเรซินอีพอกซี จะทำให้เกิดสารไอออนิกบางชนิดในนั้น ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนไฟฟ้าของเรซินอีพอกซีลดลง ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ลดลงอาจนำไปสู่การรั่วไหลระหว่างชิป LED และโครงรองรับ ซึ่งส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของ LED
2. เพิ่มความต้านทานการสัมผัส:การเปลี่ยนแปลงขนาดของชั้นหุ้มและการสร้างช่องว่างอินเทอร์เฟซที่เกิดจากการเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซีอาจทำให้การสัมผัสระหว่างชิปและอิเล็กโทรดไม่ดี ทำให้ความต้านทานการสัมผัสเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของความต้านทานการสัมผัสจะไม่เพียงแต่เพิ่มการใช้พลังงานของ LED เท่านั้น แต่ยังอาจทำให้ชิปร้อนเกินไปในบริเวณนั้น ส่งผลให้ LED เสื่อมสภาพเร็วขึ้น

(3) ผลกระทบต่อประสิทธิภาพความร้อน

1. การเสื่อมประสิทธิภาพการระบายความร้อน:เมื่อเรซินอีพอกซีเสื่อมสภาพ เส้นทางการนำความร้อนภายในอาจเสียหาย ส่งผลให้การนำความร้อนลดลง ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ลดลงจะทำให้ความร้อนที่เกิดจากชิป LED กระจายตัวได้ยากขึ้น ทำให้อุณหภูมิของชิปเพิ่มขึ้น และส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่องสว่างและอายุการใช้งานของ LED
2. การเพิ่มขึ้นของความเครียดจากความร้อน:การเปลี่ยนแปลงขนาดและความแข็งที่ลดลงอันเนื่องมาจากการเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซีจะทำให้ LED เกิดความเครียดจากความร้อนมากขึ้นในระหว่างรอบความร้อน ความเครียดจากความร้อนที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวหรือการแยกตัวที่อินเทอร์เฟซระหว่างชิป โครงรองรับ และชั้นหุ้ม ส่งผลให้ประสิทธิภาพของ LED ลดลงไปอีก

 

มาตรการป้องกันและบรรเทาความเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซี

(1) การปรับปรุงสูตรเรซินอีพอกซีให้เหมาะสม

1. การเติมสารต่อต้านการแก่: การเติมสารต่อต้านการแก่ เช่น สารดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต สารต้านอนุมูลอิสระ และสารต้านการไฮโดรไลซิสลงในเรซินอีพอกซีสามารถยับยั้งปฏิกิริยาการแก่ของเรซินอีพอกซีได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น การเติมสารดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตในปริมาณที่เหมาะสมสามารถลดความเสียหายจากรังสีอัลตราไวโอเลตต่อเรซินอีพอกซีและชะลอการเกิดสีเหลือง
2. การเลือกสารบ่มที่เหมาะสม: สารบ่มที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อระดับการบ่มและประสิทธิภาพของเรซินอีพอกซี การเลือกสารบ่มที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มความหนาแน่นในการเชื่อมโยงและความเสถียรของเรซินอีพอกซี และเพิ่มความสามารถในการต่อต้านการเสื่อมสภาพ

(2) การปรับปรุงกระบวนการห่อหุ้ม

1. การควบคุมสภาวะการบ่ม: การควบคุมอุณหภูมิ เวลา และแรงดันในการบ่ม เป็นต้น ของเรซินอีพอกซีอย่างแม่นยำจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าเรซินอีพอกซีจะบ่มตัวได้เต็มที่และลดการเกิดข้อบกพร่องภายใน สภาวะการบ่มที่เหมาะสมที่สุดนั้นมีประโยชน์ในการปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพของชั้นหุ้มอีพอกซี
2. ปรับปรุงการปิดผนึกของห่อหุ้ม: การนำกระบวนการห่อหุ้มขั้นสูงและวัสดุปิดผนึกมาใช้เพื่อปรับปรุงการปิดผนึกของห่อหุ้ม LED ป้องกันไม่ให้ปัจจัยแวดล้อมภายนอก เช่น ความชื้นและออกซิเจนเข้าไปในชั้นห่อหุ้มอีพอกซี จึงทำให้เรซินอีพอกซีเสื่อมสภาพช้าลง

(3) การเพิ่มประสิทธิภาพสภาพแวดล้อมการใช้งาน

1. การควบคุมอุณหภูมิและความชื้น: พยายามควบคุมอุณหภูมิและความชื้นของสภาพแวดล้อมการทำงานของ LED ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม และหลีกเลี่ยงไม่ให้ LED ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูงเป็นเวลานาน การออกแบบการระบายความร้อนและมาตรการป้องกันความชื้นสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงสภาพแวดล้อมการใช้งานของ LED ได้
2. การลดปริมาณรังสีอัลตราไวโอเลต: ในการใช้งาน LED ให้พยายามลดปริมาณรังสีอัลตราไวโอเลตบนชั้นหุ้มอีพอกซี เช่น สามารถเพิ่มชั้นป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตลงบนพื้นผิวของ LED หรือใช้วัสดุหุ้มที่มีคุณสมบัติต้านทานรังสีอัลตราไวโอเลต

สรุป

ในระหว่างการใช้งานในระยะยาว ไฟ LED เคลือบอีพอกซี จะประสบกับปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพต่างๆ รวมถึงด้านแสง กายภาพ และเคมี ปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพเหล่านี้จะมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพด้านแสง ไฟฟ้า และความร้อนของ LED ผ่านมาตรการต่างๆ เช่น การปรับสูตรเรซินอีพอกซีให้เหมาะสม การปรับปรุงกระบวนการหุ้ม และการปรับสภาพแวดล้อมการใช้งานให้เหมาะสม ก็สามารถป้องกันและบรรเทาการเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซีได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของ LED ในอนาคต ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี LED ความต้องการด้านประสิทธิภาพของวัสดุหุ้มอีพอกซีจะสูงขึ้นเรื่อยๆ จึงจำเป็นต้องทำการวิจัยเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกการเสื่อมสภาพและเทคโนโลยีป้องกันความเสื่อมสภาพของเรซินอีพอกซีเพื่อตอบสนองความต้องการในการพัฒนาของอุตสาหกรรม LED ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องเสริมสร้างการติดตามและประเมินการเสื่อมสภาพของผลิตภัณฑ์ LED ในระหว่างการใช้งานจริง เพื่อให้มีพื้นฐานที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับการควบคุมคุณภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ LED

หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเลือกปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพที่ดีที่สุดของการหุ้มด้วยอีพอกซีและผลกระทบต่อประสิทธิภาพ LED คุณสามารถเข้าไปที่ DeepMaterial ได้ที่ https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม