影響LED燈具壽命的原因分析
LED燈具使用壽命與很多因素有關(guān)，下面我們就一起來(lái)探討一下。LED可以與哪些化學(xué)品，一起使用，哪些類型的灌封膠?能不能灌膠?灌膠對(duì)LED有什么影響?
在化學(xué)品影響LED的案例:
⑴對(duì)不良樣品LED透鏡進(jìn)行EDS分析結(jié)果如下圖：
?、茖?duì)不良樣品LED Silicone 進(jìn)行EDS因素分析結(jié)果有Na和Cl等異常元素出現(xiàn)如下表：
核查這個(gè)電路板，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在潛在的化學(xué)污染物，即有一個(gè)粘接透鏡的涂層出現(xiàn)在LED元件附近(如上述透鏡)，LED與這個(gè)粘接涂層發(fā)生了不利于LED的化學(xué)作用。這種化學(xué)物質(zhì)與LED封裝本體不兼容，以致LED出現(xiàn)了永久性失效現(xiàn)象。因此了解和防止這些LED與燈具中用到的化學(xué)品的不兼容性是極其重要的。
有機(jī)矽膠(Silicone，矽)是各種大功率LED上使用的有機(jī)矽材料，如Cree XPE 的LED。經(jīng)均勻混合后注入模具中，在一定的溫度條件下固化一段時(shí)間就成型了。在固化過(guò)程中，矽氧烷不會(huì)形成任何固定的形狀或結(jié)構(gòu)，相反，它們固化成不同長(zhǎng)度和形狀各異的隨機(jī)形狀。這樣就產(chǎn)生了輕微凝膠狀和具有彈性的有機(jī)矽。也就是說(shuō)，這些有機(jī)矽材料充滿小孔，因此有機(jī)矽具有透氣性和透濕性。燈泡，或其它固態(tài)照明燈具產(chǎn)品中經(jīng)常使用的灌封化合物材料，如灌封膠、皮圈、墊片，在組裝或加工過(guò)程中，在升高的溫度影響下，這些揮發(fā)性有機(jī)化物材料就會(huì)揮發(fā)出氣體。
揮發(fā)性氣體的滲透和可靠性變化過(guò)程:
在密閉的環(huán)境中(如下面的二次光學(xué)或夾具蓋)，任何類型的揮發(fā)性有機(jī)化合物將環(huán)繞并擴(kuò)散到具有多孔質(zhì)的有機(jī)矽封裝的LED中。在矽膠內(nèi)部的揮發(fā)性有機(jī)化合物會(huì)占據(jù)相互交織的矽氧烷鏈內(nèi)的空隙中。伴隨著熱和LED發(fā)射的高能光子，揮發(fā)性化合物會(huì)變色并阻擋LED發(fā)射的光。這種變色通常發(fā)生在LED芯片正上方的表面，因?yàn)檫@是溫度和磁通密度最高的位置。
可靠性失效現(xiàn)象的一般規(guī)律：
(1)伴隨著發(fā)光顏色的變化和光通量的衰減，甚至死燈;
(2)根據(jù)不同揮發(fā)性有機(jī)化合物的性質(zhì)(例如，分子的大小或其對(duì)熱的敏感性)，這種可靠性失效現(xiàn)象會(huì)發(fā)生在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)或幾個(gè)星期不等。
(3)發(fā)生這種可靠性失效現(xiàn)象的LED產(chǎn)品一般都是藍(lán)光LED或采用藍(lán)光芯片與螢光粉封裝的白光LED。
(4)紅光、琥珀光或綠光LED很少或幾乎不會(huì)發(fā)生，因?yàn)檫@些顏色的光是低能量的波長(zhǎng)，因此需要更長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)有反應(yīng)。
灌封膠對(duì)LED的不良影響:
如上面的圖示所述，LED芯片上方封裝膠的變色是由于一個(gè)揮發(fā)性有機(jī)化合物釋放出顏色暗淡的氣體，并從外部擴(kuò)散到有機(jī)矽氧烷封裝的LED零組件內(nèi)部。
在大多數(shù)情況下，這些滲透到有機(jī)矽封裝膠分子的空隙中的揮發(fā)物，不會(huì)損壞聚矽氧烷本身的功能。在此種情況下，如果去除上述已變色的LED 上面的的光和密封蓋，并且繼續(xù)進(jìn)行老化，這樣擴(kuò)散到LED內(nèi)部的氣體將又揮發(fā)出來(lái)，并有可能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，這就是為什么很多不是在密封的環(huán)境下試驗(yàn)的LED很少或幾乎不會(huì)發(fā)生類似變色現(xiàn)象。
然而，作為燈具設(shè)計(jì)者要特別注意的是，有相當(dāng)一部分揮發(fā)性有機(jī)化合物(不光是揮發(fā)出有顏色的，大多是揮發(fā)出無(wú)色的氣體)，可以破壞封裝膠，使其膨脹和開(kāi)裂，使LED不能承受的，由于封裝膠的膨脹和開(kāi)裂會(huì)扯斷封裝內(nèi)部金線，從而造成閃爍、死燈等不良現(xiàn)象。
化學(xué)品選擇注意事項(xiàng):
在選取燈具使用的材料時(shí)，特別需要考慮采用的灌封膠、粘接膠、導(dǎo)熱膏、焊劑和殘余化學(xué)品，任何會(huì)接觸到LED的化學(xué)品都要慎重考慮，即使是電路板，隨著工作溫度的升高，也會(huì)釋放出可能對(duì)LED有損傷的氣體。
