การวิเคราะห์สาเหตุการเปลี่ยนสีของลูกปัดหลอดไฟ LED และมาตรการป้องกัน

การวิเคราะห์สาเหตุการเปลี่ยนสีของลูกปัดหลอดไฟ LED และมาตรการป้องกัน

เนื่องจากเป็นแหล่งแสงสว่างสีเขียวรุ่นที่สี่ LED จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านระบบแสงสว่าง ระบบไฟตกแต่งภูมิทัศน์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ และสาขาอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการใช้งาน เม็ดบีดของหลอดไฟ LED มักจะเกิดการเปลี่ยนสี ส่งผลให้ประสิทธิภาพการส่องสว่างลดลง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสี และคุณภาพแสงที่ลดลง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่ออายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ จากการวิจัยของ Cai Yingying และคนอื่นๆ บทความนี้จะวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริงของการเปลี่ยนสีของลูกปัดหลอดไฟ LED อย่างเป็นระบบ และเสนอมาตรการป้องกันที่เกี่ยวข้อง

I. โครงสร้างพื้นฐานของลูกปัดหลอดไฟ LED

ลูกปัดหลอดไฟ LED ทั่วไป (โดยใช้3528 ไฟแอลอีดีสีขาว ดังตัวอย่าง) ส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้:

ชิปแอลอีดี: แกนเปล่งแสง-ซึ่งทำการแปลงแสงด้วยไฟฟ้า-ผ่านทางจุดเชื่อมต่อ PN

ลวดเชื่อม: สายโลหะที่เชื่อมต่อชิปกับสายนำ

ดาย-ติดกาว: ยึดชิปเข้ากับลีดเฟรม

สารเรืองแสง: เปิดใช้งานการแปลงความยาวคลื่น เช่น การผสมแสงสีเหลืองสีน้ำเงิน-เพื่อสร้างแสงสีขาว

สารห่อหุ้ม: ปกป้องชิปและฟอสเฟอร์ ซึ่งโดยทั่วไปทำจากอีพอกซีเรซินหรือซิลิโคน

ลีดเฟรม: รองรับชิปและทำหน้าที่เป็นโครงสร้างการนำไฟฟ้า ซึ่งมักทำจากทองแดงชุบเงิน-

ความผิดปกติในส่วนใดๆ เหล่านี้อาจทำให้ลูกปัดหลอดไฟเปลี่ยนสีได้

ครั้งที่สอง สาเหตุหลักของการเปลี่ยนสีลูกปัดหลอดไฟ LED

1. ปัญหาเกี่ยวกับสารห่อหุ้ม

(1) สิ่งแปลกปลอมตกค้างในสารห่อหุ้ม

หากมีการผสมสิ่งเจือปนจากต่างประเทศลงในสารห่อหุ้มในระหว่างกระบวนการผลิต ก็อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนสีเฉพาะจุดได้ ในกรณีหนึ่ง พบสิ่งแปลกปลอมสีดำภายในสารห่อหุ้ม โดยการวิเคราะห์ SEM & EDS แสดงให้เห็นว่าส่วนประกอบหลักของสารนั้นคือ Al, C และ O สิ่งเจือปนเหล่านี้อาจเกิดจากฝุ่นในสภาพแวดล้อมการผลิต อนุภาคที่สึกหรอของอุปกรณ์ หรือการปนเปื้อนของวัตถุดิบ สิ่งแปลกปลอมจะเปลี่ยนการหักเหของแสงและเส้นทางการส่งผ่านของแสง ทำให้เกิดความมืดหรือการเปลี่ยนสีเฉพาะจุด

(2) การพังทลายของสารเคมีที่นำไปสู่การเปลี่ยนสีของสารห่อหุ้ม

หากลูกปัดหลอดไฟ LED สัมผัสกับสารเคมีระเหยบางชนิดในสภาพแวดล้อมการใช้งาน สารห่อหุ้มอาจเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและการเปลี่ยนสี ตัวอย่างเช่น:

ในไฟหลอดแก้ว มีการใช้ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์ (RTV) อุณหภูมิห้องหนึ่ง-ส่วนหนึ่งเพื่อยึดแถบ LED ก๊าซกำมะถัน-ที่ประกอบด้วยก๊าซระเหยในระหว่างการบ่มทำให้เกิดการวัลคาไนซ์ครั้งที่สองของสารห่อหุ้ม LED และเปลี่ยนเป็นสีเหลือง

การวิเคราะห์ TGA แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของสารห่อหุ้มที่ล้มเหลวนั้นสูงกว่าตัวอย่างปกติมากกว่า 25 องศา ซึ่งบ่งชี้ว่ามีปฏิกิริยาเชื่อมโยงข้าม-เกิดขึ้น

ICP-OES ตรวจพบซัลเฟอร์ประมาณ 400 ppm ในกาวยึดติด ซึ่งยืนยันว่าซัลเฟอร์เป็นสาเหตุของการเปลี่ยนสี

คำแนะนำ: ในระหว่างการออกแบบผลิตภัณฑ์ ให้ประเมินความเข้ากันได้ของวัสดุสัมผัสทั้งหมด และหลีกเลี่ยงการใช้วัสดุเสริมที่มีองค์ประกอบที่ทำปฏิกิริยา เช่น ซัลเฟอร์หรือคลอรีน

2. การตกตะกอนด้วยสารเรืองแสง

การกระจายตัวของฟอสเฟอร์ที่ไม่สม่ำเสมอภายในสารห่อหุ้มสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสีและการเปลี่ยนสีเฉพาะจุดได้ ในกรณีหนึ่งลูกปัดโคมไฟ LED ที่เก็บไว้ในโกดังเปลี่ยนจากสีส้มเป็นสีเหลืองอ่อน การวิเคราะห์เปิดเผยว่า:

พบอนุภาคโปร่งใสบนพื้นผิวลีดเฟรมของเม็ดบีดที่ล้มเหลว การวิเคราะห์องค์ประกอบแสดงให้เห็นว่ามีธาตุโลหะชนิดหนึ่ง (Sr), แบเรียม (Ba) และองค์ประกอบอื่นๆ ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากฟอสเฟอร์ที่มีซิลิเกต-

พื้นผิวลีดของบีดธรรมดาสะอาด มีเพียงเงินและคาร์บอนจำนวนเล็กน้อย

การตกตะกอนของสารเรืองแสงจะเปลี่ยนเส้นทางแสง ทำให้เกิดการกระจายตัวและความผิดปกติของสี

ข้อแนะนำ:

ปรับอัตราส่วนและความหนืดของสารเรืองแสงและสารห่อหุ้มให้เหมาะสม

ปรับปรุงกระบวนการจ่ายและการบ่มเพื่อป้องกันการตกตะกอน

เลือกวัสดุฟอสเฟอร์ที่มีคุณสมบัติการยึดเกาะที่ดีกว่า

3. ปัญหาลีดเฟรม

(1) การปนเปื้อนบนพื้นผิวลีดเฟรม

ในระหว่างกระบวนการ SMT การบัดกรีมากเกินไป (เช่น -โลหะผสมตะกั่วดีบุก) อาจทำให้หมุดไปบนพื้นผิวลีดเฟรม กลายเป็นชั้นที่ปกคลุม ในกรณีหนึ่ง ตรวจพบองค์ประกอบ Sn และ Pb บนพื้นผิวลีดเฟรมของเม็ดบีดที่เปลี่ยนสี ซึ่งเป็นการยืนยันการปนเปื้อนจากการบัดกรี การเคลือบโลหะเหล่านี้เปลี่ยนลักษณะการสะท้อนแสง ส่งผลให้การมองเห็นเปลี่ยนสี

(2) การกัดกร่อนของลีดเฟรม

หากการชุบเงินบนลีดเฟรมสัมผัสกับองค์ประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น ซัลเฟอร์หรือคลอรีน จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีทำให้เกิดสารสีเข้ม เช่น ซิลเวอร์ซัลไฟด์หรือซิลเวอร์คลอไรด์ ในกรณีที่ล้มเหลว:

พื้นผิวลีดเฟรมดำคล้ำ และ EDS ตรวจพบปริมาณซัลเฟอร์สูง

การชุบเงินมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่หลวมและเป็นสนิม

การกัดกร่อนสามารถเร่งตัวเร็วขึ้นภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง

แหล่งที่มาของการกัดกร่อน:

สิ่งเจือปนในวัสดุนั่นเอง

การปนเปื้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิต

การปรากฏตัวของก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในสภาพแวดล้อมการใช้งาน

(3) การชุบลีดเฟรมคุณภาพต่ำ

คุณภาพของการชุบจะกำหนดความต้านทานการกัดกร่อนและการสะท้อนแสงของลีดเฟรมโดยตรง ในกรณีหนึ่ง อัตราการเปลี่ยนสีของลูกปัดโคมไฟถึง 30% หลังจากอายุมากขึ้น การวิเคราะห์พบว่า:

การชุบบนลีดเฟรมที่ล้มเหลวนั้นหลวมและมีรูพรุน

การวิเคราะห์ AES ตรวจพบนิกเกิลบนพื้นผิวชั้นเงิน ซึ่งบ่งชี้ถึงการแพร่กระจายของชั้นนิกเกิลที่อยู่ด้านล่าง

สาเหตุที่แท้จริงคือความหนาของการชุบไม่สม่ำเสมอและโครงสร้างไม่หนาแน่น-

โครงสร้างการชุบทั่วไป: พื้นผิวทองแดง → ชุบนิกเกิล (ชั้นกั้น) → ชุบเงิน (ชั้นสะท้อนแสง) คุณภาพการชุบไม่ดีทำให้เกิดการแพร่กระจายของนิกเกิลและทำให้ชั้นเงินดำคล้ำได้ง่าย

III. มาตรการป้องกันและข้อเสนอแนะในการปรับปรุง

1. การเลือกวัสดุและการทดสอบความเข้ากันได้

เลือกประเภทสารห่อหุ้มที่ทนทานต่อการวัลคาไนซ์และการเหลือง

เลือกสารเรืองแสงที่มีการตกตะกอนต่ำและมีความเสถียรสูง

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการชุบลีดเฟรมเป็นไปตามมาตรฐานในด้านความหนาแน่น ความสม่ำเสมอ และไม่มีข้อบกพร่อง-

2. การควบคุมกระบวนการ

รักษาความสะอาดสูงในสภาพแวดล้อมบรรจุภัณฑ์เพื่อป้องกันสิ่งแปลกปลอมเข้ามา

ควบคุมปริมาณสารบัดกรีในกระบวนการเชื่อมอย่างเคร่งครัดเพื่อป้องกันการดูดซับ

ปรับอุณหภูมิและเวลาในการบ่มให้เหมาะสมเพื่อป้องกันสารระเหยที่ตกค้าง

3. การปรับปรุงคุณภาพลีดเฟรม

เลือกวัสดุฐานที่ทนต่อการกัดกร่อน- เช่น โลหะผสมทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง-

ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าส่งผลให้มีชั้นหนาแน่นและหนาสม่ำเสมอ

ใช้สารป้องกันการหมอง-กับสารเคลือบเงิน (เช่น สารเคลือบป้องกัน)

4. การออกแบบผลิตภัณฑ์และการจัดการสิ่งแวดล้อมการใช้งาน

หลีกเลี่ยงการสัมผัสกันระหว่าง LED และวัสดุที่มีซัลเฟอร์หรือคลอรีน เช่น กาวหรือซีลบางชนิด

เพิ่มประสิทธิภาพการปิดผนึกและการป้องกันเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความชื้นสูง

ดำเนินการทดสอบอายุแบบเร่งเพื่อระบุความเสี่ยงที่อาจเกิดการเปลี่ยนสีตั้งแต่เนิ่นๆ

IV. บทสรุป

การเปลี่ยนสีลูกปัดหลอดไฟ LED เป็นผลมาจากหลายปัจจัยที่ทำงานร่วมกัน สาเหตุหลัก ได้แก่ :

ความผิดปกติของสารห่อหุ้ม: รวมสิ่งแปลกปลอม, การกัดเซาะของสารเคมี

การตกตะกอนของสารเรืองแสง: การกระจายไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดการกระจายตัว

ปัญหาลีดเฟรม: การปนเปื้อน การกัดกร่อน คุณภาพการชุบไม่ดี

ด้วยการเลือกใช้วัสดุที่เข้มงวด การควบคุมกระบวนการ และการตรวจสอบคุณภาพ ทำให้สามารถป้องกันการเปลี่ยนสีของลูกปัดหลอดไฟ LED ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ ในอนาคต เมื่อ LED พัฒนาไปสู่พลังงานและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น ข้อกำหนดสำหรับวัสดุและกระบวนการบรรจุภัณฑ์จะเข้มงวดมากขึ้น โดยจำเป็นต้องมีการเพิ่มประสิทธิภาพและการพัฒนาทางเทคนิคอย่างต่อเนื่อง

บทความนี้ดัดแปลงมาจาก "การวิเคราะห์เหตุผลของการเปลี่ยนสีของลูกปัดหลอดไฟ LED" ของ Cai Yingying เพื่อการแลกเปลี่ยนและการอ้างอิงทางเทคนิค การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติควรเกี่ยวข้องกับการประเมินตามผลิตภัณฑ์และกระบวนการเฉพาะ

โทร/Whatsapp:+8619972563753

อีเมล:bwzm12@benweilighting.com

สไกป์:bwzm32

เว็บ:https://www.benweilight.com/