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發(fā)光二極管支架變黑的原因

發(fā)布時(shí)間：

2023-11-12 00:00

  昨天有一個(gè)客戶問我們，他們存儲LED燈支架黑了，問我們是什么原因造成的，LED支架發(fā)黑是LED封裝廠家時(shí)不時(shí)遇到得問題。海隆興小編就來給大家講講支架發(fā)黑這幾種原因：鍍銀層過薄、鍍銀層硫化、鍍銀層氧化、電鍍質(zhì)量不佳、有機(jī)物污染、水口料等，導(dǎo)致LED燈珠支架發(fā)黑得跡象。接下來海隆興就給大家簡單分析得幾點(diǎn)發(fā)黑的原因

第1種：鍍銀層過薄

  市場上現(xiàn)有的LED光源選擇銅作為引線框架的基體材料。為防止銅發(fā)生氧化，一般支架表面都要電鍍上一層銀。如果鍍銀層過薄，在高溫條件下，支架易黃變。鍍銀層的發(fā)黃不是鍍銀層本身引起的，而是受銀層下的銅層影響。在高溫下，銅原子會擴(kuò)散、滲透到銀層表面，使得銀層發(fā)黃。銅的可氧化性是銅本身最大的弊病。當(dāng)銅一旦出現(xiàn)氧化狀態(tài)，導(dǎo)熱和散熱性能都會大大的下降。所以鍍銀層的厚度至關(guān)重要。同時(shí)，銅和銀都易受空氣中各種揮發(fā)性的硫化物和鹵化物等污染物的腐蝕，使其表面發(fā)暗變色。有研究表明，變色使其表面電阻增加約20～80%，電能損耗增大，從而使LED的穩(wěn)定性、可靠性大為降低，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重事故。

第二;鍍銀層硫化

鍍銀層硫化LED光源容易受到硫化物的影響，這是由于硫化氣體通過多孔性結(jié)構(gòu)的硅膠或支架的縫隙滲入，與鍍銀層發(fā)生反應(yīng)。一旦LED光源發(fā)生硫化反應(yīng)，產(chǎn)品的功能區(qū)域會失去光亮，光通量會逐漸減少，色溫也會發(fā)生明顯的變化。此外，硫化后的硫化銀在高溫下會導(dǎo)致導(dǎo)電率增加，因此在使用過程中容易出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象。更加嚴(yán)重的情況是銀層會完全被腐蝕，暴露出銅層。而金線焊點(diǎn)則附著在銀層表面，當(dāng)支架的功能區(qū)域的銀層被完全硫化腐蝕后，金球就會松脫，導(dǎo)致熄滅的問題發(fā)生。
為了解決這個(gè)問題，一些方法可以被采用。例如，可以在硫化LED光源中使用膠料或涂層來填補(bǔ)多孔性結(jié)構(gòu)的縫隙，以阻止硫化氣體的滲透。此外，還可以選擇一些化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定的材料來代替硫。而定期清洗和保養(yǎng)也是確保LED光源正常工作的重要措施。我們需要保持警惕，及時(shí)處理硫化現(xiàn)象，以延長LED光源的使用壽命，并確保其正常運(yùn)行。

第三種鍍銀層氧化

在LED光源的鍍銀層上，出現(xiàn)了明顯的發(fā)黑跡象。這種跡象的出現(xiàn)很可能與銀氧化有關(guān)。銀氧化是指銀表面與氧氣接觸后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化物的過程。LED光源中使用的銀層，作為一種常見的導(dǎo)電材料，可以提供良好的導(dǎo)電性能和穩(wěn)定性。然而，由于外界環(huán)境的影響，銀層很容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成銀氧化物。銀氧化物的形成導(dǎo)致了銀層的表面失去原有的金屬光澤，出現(xiàn)明顯的發(fā)黑情況。不僅影響了LED光源的外觀美觀度，還可能對其性能產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，為了保證LED光源的正常工作和穩(wěn)定性，必須加強(qiáng)對銀層的防氧化處理。可以通過采用合適的表面處理技術(shù)，如涂覆保護(hù)層或進(jìn)行真空包覆等方法，有效阻隔氧氣與銀層的接觸，防止銀氧化的發(fā)生。除此之外，還可以選擇使用其他具有更好抗氧化性能的材料來替代銀層，以提高LED光源的穩(wěn)定性和耐用性。不管采取何種措施，都需要在制造和使用過程中嚴(yán)格控制環(huán)境條件，避免外界因素對銀層的影響，以確保LED光源的性能和壽命達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

LED燈珠

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2023.11.15

LED燈珠光譜

LED燈珠又稱發(fā)光二極管。使用范圍廣泛，其發(fā)光顏色有紅光、翠綠光、黃綠光、黃光、紫光、藍(lán)光、白光、橙光。以上是屬于單色光。又可做成雙色，三色。 那么對于它的可見光的光譜范圍又是多少?？梢姽夤庾V的波長范圍為380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如LED發(fā)的紅光的峰值波長為565nm。 在可見光的光譜中是沒有白色光的，因?yàn)榘坠獠皇菃紊猓怯啥喾N單色光合成的復(fù)合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機(jī)中的白色光也是由三基色紅、綠、藍(lán)合成。由此可見，要使LED發(fā)出白光，它的光譜特性應(yīng)包括整個(gè)可見的光譜范圍。但要制造這種性能的LED，工藝條件下是不可能的。 根據(jù)人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發(fā)光(藍(lán)色光+黃色光)或三波長發(fā)光(藍(lán)色光+綠色光+紅色光)的模式。 上述兩種模式的白光，都需要藍(lán)色光，所以攝取藍(lán)色光已成為制造白光的關(guān)鍵技術(shù)，即當(dāng)前各大LED制造公司追逐的“藍(lán)光技術(shù)”。國際上掌握“藍(lán)光技術(shù)”的廠商僅有少數(shù)幾家，所以白光LED的推廣應(yīng)用，尤其是高亮度白光LED在我國的推廣還有一個(gè)過程。

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2023.11.15

LED燈珠常見類型及應(yīng)用領(lǐng)域

LED光源的種類很多，不同的LED燈，內(nèi)部結(jié)構(gòu)所用的燈珠也會有細(xì)微差別。今天，小編為大家全面、系統(tǒng)地科普一下LED燈珠的常見類型，供大家參考使用。 1引腳插入型（DIP） 這種LED燈珠是結(jié)構(gòu)最簡單的發(fā)光二極管，因?yàn)闊糁橄旅嬗袃筛嗡啤澳_”的細(xì)絲，可以直接穿接在電路板上，所以稱之為引腳插入式的燈珠。 ? ? 使用特點(diǎn)： 它的安全性好、性能穩(wěn)定，在低電壓的情況下就可以發(fā)光，并且低損耗、效能高、壽命長，還可以進(jìn)行多色彩調(diào)光。 ? 常見形狀： 這種燈珠可以有各種不同的形狀，像圓形、橢圓形、方形、甚至是異形等。雖然粗略地看上去，形狀、大小都沒有太大的區(qū)別，但是不同形狀燈珠的橫截面是不一樣的。 ? ? 發(fā)光類型： 如果你仔細(xì)地去觀察不同燈珠，會發(fā)現(xiàn)有些燈珠“引腳”的數(shù)量是不同的，這些“引腳”可以使發(fā)光二極管產(chǎn)生不同顏色的光。 ? ? 應(yīng)用領(lǐng)域： 在照明領(lǐng)域里，幾乎不使用引腳插入式燈珠;一般多用做車燈、指示燈、顯示屏等。 ? 2小功率表面貼裝型（SMD） 這種燈珠光源是將發(fā)光二極管焊接在電路板表面，而不是穿過電路板。它的體積小，有的甚至比引腳插入式的燈珠還小上許多。 ? 常見型號： 這類燈珠的型號有很多，最常用的有2835（PCT）、4014、3528、3014等，每個(gè)型號數(shù)字的前兩位表示寬“x.x毫米”，后兩位則表示長“x.x毫米”。比如2835代表寬2.8毫米、長3.5毫米。 表面涂有黃色熒光粉的燈珠，發(fā)出白光 ? 應(yīng)用領(lǐng)域： 這類小功率表貼燈珠的使用范圍非常廣泛，由于它體積很小，隨便貼哪兒都可以使用，所以各種LED燈內(nèi)都可以貼上它，并且數(shù)量可以根據(jù)需求調(diào)整更改。 ? ? 3大功率表面貼裝型 第三種燈珠也是表貼型，它與小功率表貼在本質(zhì)上很類似，只不過大功率、體積都大一點(diǎn);在細(xì)微結(jié)構(gòu)上，多了一個(gè)透鏡，可以將光線更好地匯聚在一起。 ? ? 常見類型： 大功率表貼燈珠的類型也有很多種： ? ? 這里告訴大家一個(gè)小竅門：如果燈珠表面顏色偏黃，一般是低色溫;如果表面顏色偏綠，一般是高色溫;如果沒有熒光粉、燈珠呈無色透明，一般是彩光的。 ? 應(yīng)用領(lǐng)域： 這種燈珠一般會套上透鏡后使用（方便光線匯聚或分散），常做成射燈、投光燈。 ? ? 4集成封裝型（COB） 最后一類是集成封裝型燈珠，它是將很多燈珠芯片封裝在同一塊板上，大小與5毛錢硬幣的直徑一致。 ? ? 常見形狀： 一般有圓形、長條形和方形，長條形集成板常用做臺燈。 ? ? 應(yīng)用領(lǐng)域： 集成封裝型LED燈逐漸應(yīng)用地越來越多，在室內(nèi)照明和戶外照明均有使用。 ?

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2023.11.15

LED燈珠變色？這6個(gè)原因值得注意

LED 即為發(fā)光二極管，是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，其核心是 PN 結(jié)，它除了具有一般 PN 結(jié)的正向?qū)?、反向截止和擊穿特性外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性 。其結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個(gè)部分：引線、支架、封裝膠、鍵合絲、LED 芯片、固晶膠和熒光粉。LED 燈珠變色失效與其材料、結(jié)構(gòu)、封裝工藝和使用條件密切相關(guān)，以下將通過具體的案例來對其變色原因進(jìn)行分析。 ????封裝膠原因 ?1??封裝膠中殘留外來異物? 失效燈珠的外觀呈現(xiàn)局部變色發(fā)黑，如圖 2 所 示。揭開封裝膠，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)黑色異物夾雜在封裝膠內(nèi)，用掃描電鏡及能譜儀 （SEM&EDS） 對異物進(jìn)行成分分析，確認(rèn)其主成分為鋁（Al）、碳（C）、氧 （O）元素， 還含有少量的雜質(zhì)元素，測試結(jié)果如圖 3 所示。結(jié)合用戶反饋的失效背景可知，該異物是在封裝過程中引入的。 ?2??封裝膠受化學(xué)物質(zhì)侵蝕發(fā)生膠體變色? 失效品為玻璃光管燈，內(nèi)部的 LED 燈帶使用單組份室溫固化硅橡膠粘結(jié)固定在玻璃管上，固膠部位燈帶上的 LED 燈珠出現(xiàn)發(fā)黃變暗現(xiàn)象。失效燈珠封裝膠的材質(zhì)為硅橡膠，使用 SEM&EDS 測試封裝膠的元素成分，發(fā)現(xiàn)其比正常燈珠封裝膠成分多檢出了硫（S）元素。 通常硫磺、有機(jī)二硫化物和多硫化物等含硫物質(zhì)可以作為硫化劑，使橡膠發(fā)生硫化交聯(lián)反應(yīng)，從而使橡膠的結(jié)構(gòu)改變，呈現(xiàn)出顏色發(fā)黃變暗、熱分解溫度升高的現(xiàn)象。通過 TGA 測試燈珠封裝膠體的熱分解溫度可知，失效燈珠封裝膠在失重 2%、5%、10%、15%和 20%時(shí)的溫度均比同批次良品封裝膠相同失重量的溫度高出 25 ℃以上，封裝膠熱分解曲線如圖 5 所示，證實(shí)了封裝膠因發(fā)生硫化交聯(lián)導(dǎo)致其熱分解溫度升高的現(xiàn)象。使用 ICPOES 進(jìn)一步對起固定作用的單組份固化硅橡膠進(jìn)行化學(xué)成分分析，檢出其中含有約 400ppm 的硫（S）元素。 由此可知，LED 燈珠發(fā)黃變暗的原因?yàn)椴Ａ艄軆?nèi)粘結(jié)固定用的單組份室溫固化硅橡膠在固化過程中揮發(fā)出的含硫（S）的氣體侵入到了 LED 封裝膠中，使封裝膠發(fā)生了進(jìn)一步的硫化交聯(lián)反應(yīng)， 而再次硫化交聯(lián)導(dǎo)致封裝膠體變黃變暗。后續(xù)用戶改用未使用單組份固化硅橡膠的塑料燈管則未出現(xiàn)燈珠變色的現(xiàn)象。因此，LED 生產(chǎn)方在產(chǎn)品設(shè)計(jì)選材和制造時(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)品各部件所用不同材料相互間的匹配性，避免因材料的不兼容而導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)可靠性問題。 ????熒光粉沉降 燈珠裝配成 LED 燈具后在倉庫儲存時(shí)，發(fā)生了色溫漂移失效，失效 LED 燈珠的封裝膠由橙色變?yōu)闇\黃色，對其進(jìn)行 I-V 特性測試，發(fā)現(xiàn)燈珠可以正常點(diǎn)亮，且 I-V 曲線正常，只是出光亮度發(fā)生改變。取一些失效燈珠，以機(jī)械開封方式取出封裝膠，發(fā)現(xiàn)支架表面均殘留有透明顆粒物，使用 SEM&EDS 測試顆粒物成分，結(jié)果顯示其含有高含量的鍶（Sr）元素，如圖 6 所示；而封裝膠與支架接觸面也檢出了高含量的鍶（Sr）元素和鋇（Ba）元素。 與之相比，良品燈珠開封后，支架表面較干凈，表面主成分為銀（Ag）和少量的碳（C）元素，未檢出鍶（Sr）元素， 且在其封裝膠與支架的接觸面上也未檢出鍶（Sr）和鋇（Ba）元素。通過測試失效品和良品燈珠封裝膠的截面成分得知，二者所用的熒光粉的成分相 同，均為釔鋁石榴石（主要成分為氧 （O） 、鋁（Al）和釔（Y））與硅酸鍶鋇（主要成分為碳（C）、氧（O）、 硅（Si）、鍶（Sr）、鋇（Ba）和鈣（Ca））混合熒光粉。 因此，LED 燈珠的失效原因?yàn)樗褂玫墓杷猁}熒光粉沉降到了封裝膠底部及支架表層，致使因光折射規(guī)律不一致而發(fā)生色散現(xiàn)象，導(dǎo)致色溫漂移，同時(shí)發(fā)生燈珠變色現(xiàn)象。 ????支架原因 ?1??異物污染支架? 失效燈珠一側(cè)變色，揭開封裝膠后可以看到變色部位的支架的表面覆蓋了一層異物，對異物進(jìn)行元素成分測試，顯示其主成分為錫 （Sn） 、鉛（Pb）元素，測得的結(jié)果如圖 8 所示。揭開燈珠變色部位外圍的白色塑膠，在與白色塑膠接觸的支架 表面也檢出了錫 （Sn）、 鉛 （Pb） 成分。由于異物覆蓋部位的支架與燈珠一側(cè)的引腳相連，而引腳采用錫鉛焊接。 顯而易見，如果燈珠在進(jìn)行表面貼裝時(shí)，引腳沾附了多余的錫膏，則在焊接時(shí)，熔化的焊料會沿著引腳爬升至與之相連的支架表面，形成覆蓋層。因此，此案例中 LED 燈珠失效的原因是LED燈珠在進(jìn)行組裝焊接時(shí)，引腳焊接部位的焊料進(jìn)入了支架表面，形成了覆蓋物，從而導(dǎo)致了燈珠變色。 ?2??支架腐蝕? 失效 LED 燈珠的中間部位變色發(fā)黑，開封后將其放在光學(xué)顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)整個(gè)支架的表面明顯地變黑，使用 SEM&EDS 測試發(fā)黑支架的成 分，結(jié)果顯示，除了正常的材質(zhì)成分外，發(fā)黑支架中還具有較高含量的腐蝕性硫 （S）元素，而支架表面鍍銀層局部也呈現(xiàn)出疏松的腐蝕形貌，如圖 9 所示。通常 LED 燈珠在生產(chǎn)過程中，由于材料自身不純或工藝過程污染等原因引入硫（S）、氯 （Cl）等腐蝕性元素時(shí)，在一定條件下（如高溫、水汽殘留等），其金屬支架極易發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致燈珠出現(xiàn)變色、漏電等失效現(xiàn)象。 ?3??支架鍍層質(zhì)量差? LED 燈珠點(diǎn)亮老化后出現(xiàn)變色發(fā)黑現(xiàn)象，且失效率高達(dá)30%。去掉燈珠表面的封裝膠后，發(fā)現(xiàn)支架表層銀鍍層失去原有的光亮，呈現(xiàn)灰色。使用SEM 觀察支架表層微觀形貌，發(fā)現(xiàn)與未裝配的半成品支架相比，LED 失效燈珠的支架表面銀層疏松且有較多的孔洞。 將半成品支架和失效 LED 制作成切片， 觀察其截面鍍層質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)支架鍍層結(jié)構(gòu)為銅鍍鎳再鍍銀，與半成品相比，失效品支架的鎳鍍層變薄，表層銀層變得疏松，且鎳銀鍍層界限變得模糊， 樣品的支架截面形貌如圖 10 所示。使用 AES 測試失效 LED 支架淺表層成分，發(fā)現(xiàn)其中會有鎳（Ni）元素， 測試結(jié)果如圖 11b 所示，很顯然，鎳鍍層擴(kuò)散至了銀層表面。 由此得出，LED 燈珠變色的原因?yàn)樗玫闹Ъ苠儗硬涣迹?老化后銀層疏松產(chǎn)生孔洞、鎳層經(jīng)過銀層孔洞擴(kuò)散到銀層表面，導(dǎo)致銀層發(fā)黑，燈珠變色。 在眾多的 LED 變色失效案例中，因支架變色或腐蝕導(dǎo)致的失效所占的比例是最高的。因 此，LED 或支架生產(chǎn)方應(yīng)采取一些措施來預(yù)防產(chǎn)品失效。例如：選擇質(zhì)量良好的、耐蝕的支架基材；采取適宜的電鍍工藝條件，保證形成晶粒細(xì)膩、結(jié)構(gòu)致密的鍍層，鍍層厚度均勻并達(dá)到防護(hù)要求；對于表層鍍層為銀的支架，選取有效的銀保護(hù)工藝，提高銀支架的防變色能力；在 LED 生產(chǎn)裝配的過程中，則應(yīng)防止外來的污染或腐蝕性物質(zhì)的引入，確保LED 封裝嚴(yán)密，以降低因環(huán)境中的水汽和氧氣等的侵入而引發(fā)各種腐蝕的可能性。 以上分析了因封裝膠、熒光粉和支架構(gòu)件異常導(dǎo)致 LED 燈珠變色失效的原因和機(jī)理，希望能為業(yè)界提供參考和指引，使 LED 生產(chǎn)方在選材及制造過程中采取有效的措施來預(yù)防這些失效現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)一步地提高 LED 成品的可靠性。

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2023.11.15

LED燈珠的焊接方法

貼片LED燈珠的焊接方法有多種，下面是其中一種常用的方法，供參考。首先用電烙鐵在燈珠的正、負(fù)極焊盤上燙上一些焊錫（焊錫千萬不能多，否則，用熱風(fēng)槍一加熱，正、負(fù)極的焊盤就會連在一起），然后用熱風(fēng)槍同時(shí)加熱正、負(fù)極焊盤，待錫熔化后，用鑷子將燈珠的正負(fù)極放在對應(yīng)的焊盤上即可。 　　 該操作要快、要準(zhǔn)，否則，熱風(fēng)槍會把LED的塑封熔化而損壞。 　　 在沒有熱風(fēng)槍的情況下，按LED燈珠的結(jié)構(gòu)和所用基板的不同也可用不同的焊接方法。貼片LED燈珠引腳有采用半塑封的，即燈珠兩邊外露一小部分引腳，如常用的5730、7020、4014等；也有采用全塑封的，即燈珠的正負(fù)極全部在芯片的底部，如3030等。對半塑封的燈珠如7020的焊接也比較容易，同樣在焊接前要先在焊盤上燙一點(diǎn)錫（燈珠的引腳不要燙錫），兩邊用鑷子把燈珠的正負(fù)極對應(yīng)放在焊盤上，用手指或小改錐壓住燈珠，最后用電烙鐵迅速對外露的電極進(jìn)行加熱，同時(shí)手指適當(dāng)加力往下壓（加熱時(shí)，烙鐵不能來回搓動(dòng)，手指的壓力也不要過大，否則會損壞燈珠）。 　　 　　對于全塑封的燈珠（如3030），若燈條基板為普通的電路板，則先用刀片把燈珠焊盤周圍的漆刮干凈，露出銅線，然后在焊盤上燙少許錫，先焊焊盤大的電極，接著把電烙鐵放在新刮出的銅線上加熱（不能放到焊盤上），待焊盤上的錫熔化后，用鑷子把燈珠的對應(yīng)極放在焊盤上略加壓即可，最后焊焊盤小的電極。必須先焊焊盤大的電極是因?yàn)樗璧募訜釙r(shí)間長，若后焊此電極，燈珠易過熱而損壞。 　　 　　若燈條基板為鋁基板，就不能用上述方法了，因?yàn)橛娩X基板的線路都設(shè)計(jì)得很細(xì)。在焊接這類燈條的燈珠時(shí)，可利用熱傳導(dǎo)來焊接燈珠，對燈珠正負(fù)極焊盤的背面鋁板同時(shí)加熱，待焊盤上的錫熔化后，把燈珠放在焊盤上略加壓即可。加熱器可從淘寶上購買，也可用大功率電烙鐵（不小于100W的）來代替。 　　 　　用電烙鐵焊接燈珠時(shí)，電烙鐵的外殼必須很好地接地，最好也戴上防靜電手環(huán)，以防感應(yīng)電和靜電損壞LED燈珠。另外，烙鐵頭要磨成馬蹄形的，以增大接觸面積，縮短焊接時(shí)間。

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