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如何解决LED植物灯珠灯珠表面黄化问题?

更新时间:2021-12-21    浏览次数:650

LED植物生长灯为园艺爱好者提供了更有效、更持久的照明解决方案,使种植者能比以往更好地控制植物的生长。不但专业人员能达到最优效率和更高的产量,爱好者也能享受小规模优势,而LED植物灯珠作为产品的基本组成部分,其质量直接影响到植物灯的可靠性。


    LED植物灯珠在实际使用中往往会出现功能不正常甚至完全失效而导致成品失效的情况。近几年来,由于灯珠变色引起的成品色温偏移、流明下降、出光效果变差等一系列可靠性问题的不断增加,使众多LED植物照明制造商和用户蒙受了严重的经济损失。到底什么是造成LED灯珠变色失效的根本原因呢?怎样才能解决LED植物灯珠灯珠表面黄化的问题呢?接下来我们先分析一下LED 植物灯珠变色原因。

    一、封装胶原因

    (1)封装胶受化学物质侵蚀发生胶体变色 

    拿玻璃光管灯为例,内部的LED 植物灯珠用单组份室温固化硅橡胶粘结固定在玻璃管上, 固胶部位灯上的LED 灯珠呈[敏感词]变暗现象。失效灯珠封装胶的材质为硅橡胶,使用扫描电镜及能谱仪测试封装胶的元素成分,发现发现硫元素比正常灯珠包装胶更多。一般来说,硫、有机二硫化物、多硫化物等含硫物质可作为硫化剂,使橡胶发生硫化交联反应,从而改变橡胶的结构,呈现[敏感词]变暗、热分解温度升高的现象。
    由TGA测定灯珠包封胶体的热分解温度得出失重2%、5%、10%的灯珠封装胶15%、20%时的温度都比同批良品密封胶相同重量损失温度高25℃以上,结果表明由于硫化交联引起的封装胶热分解温度升高的现象。以ICPOES为基础,对单组份固化硅橡胶进行化学成分分析,检测出其硫化物含量约为400ppm。

LED灯珠发黄变暗.jpg

    由此可知,造成LED植物灯珠发黄变暗的原因是单组份室温固化硅橡胶在固化过程中挥发出来的含硫气体侵入LED封装胶,在此条件下,经硫化交联,再一次硫化交联,可使包封胶体变黄变暗。其后使用者改用不使用单一组份硫化硅橡胶的塑料灯管,则不会发生灯珠变色现象。 

    (2) 封装胶中残留外来异物 
    失效灯珠的外观呈现局部变色发黑。揭开封装胶, 则发现有一个黑色异物夹杂在封装胶内, 用扫描电镜及能谱仪,对异物进行成分分析,可确认其主要成分为铝、碳、氧元素,还存在少量杂质元素

    所以LED植物灯制造商在产品设计选材和制造时,应该考虑到产品所使用的不同材料之间的配比,以避免由于材料不相容而引起后续的可靠性问题。
 

LED灯珠色温漂移.jpg

    二、荧光粉沉降  

    库房中存放的灯珠出现色温漂移故障,导致失效的LED灯珠密封胶从橙色变成淡[敏感词],并对其进行I-V特性测试,发现灯珠可以正常点亮,并且I-V曲线正常,只是出光亮度发生变化。利用扫描电镜及能谱仪测定颗粒颗粒成分,并通过机械开封方法将封装胶取出,结果表明,封装剂表面都残留有一层透明颗粒,经扫描电镜及能谱仪测定,结果表明该封装剂中含有高含量的锶。此外,封套胶与支架接触表面上还发现了锶、钡元素含量较高的元素。 

    相比较而言,好的灯珠经开封后,表面更清洁,表面主要成分是银和少量的碳元素,未检出锶元素,而且在其封装胶与支架的接触面上也未检出锶和钡元素。经对失效产品和良品灯珠封装胶进行检验,发现两者使用的荧光粉组成相同,这些榴石都是钇铝石榴石(主要成分是氧、铝和钇和硅酸锶(主要成分是碳,氧,硅粉是硅、锶、钡和钙的混合荧光粉。 

    因此,造成LED灯珠失效的原因是,所用荧光粉沉淀至封装胶底面和支架表面,造成光折射规律不一致,造成色散现象,造成色温漂移,同时发生灯珠变色现象。 

    三、支架原因 

    (1)支架腐蚀 

    植物照明LED灯珠中间部分变色发黑,经开封后放入光学显微镜下观察,发现整个灯珠表面明显变黑,用扫描电镜及能谱仪对发黑支架进行成分检测发现,除正常材料成分外,腐蚀性硫元素含量较高,而镀银层则在镀银层中表现出松散的腐蚀形貌。 

    一般植物LED灯珠生产过程中,由于材料本身不纯或工艺污染等原因,引入了硫、氯及其它腐蚀性元素,在一定条件下(如高温,水汽残留物),其金属支架极易发生腐蚀,造成灯珠变色,漏电等失效现象。 

LED整灯电镀成品.jpg

    (2)支架镀层质量差 

    当LED植物灯珠点亮老化后,出现变色发黑的现象,效率降低率高达30%。 

    去除了灯珠表面的密封胶后,发现表面银涂层失去了原来的光泽,呈灰色。用扫描电镜观察支架表面微观形貌,结果表明,与未组装的半成品支架相比,LED失效植物灯珠支架表面疏松,且有许多小孔。制作半成品和失效LED的片状材料,通过横断面观察,发现镀层中的支架均为铜镀镍再镀银,与半成品相比,失效品支架的镍镀层变薄,表面银层变得疏松,而镍银镀层边界变得模糊。用AES法检测失效的LED支架的浅表部分,发现有镍元素,测试结果如图所示,很明显,镍镀层扩散到银表面。分析认为,LED灯珠变色的原因是支架镀层较差,老化后银层松散而形成孔洞,而镍层通过银孔扩散至银层表面,导致银层变黑,灯珠变色。 

    (3)异物污染支架 

    失效灯珠一侧变色,我们揭开封装胶后能看见变色处的支架表面有一层异物,对该异物进行了元素成分检测,结果表明其主要成分是锡、铅元素。 

    在与白色塑料接触的支架表面上,在灯珠变色处周围的白色塑料中也发现有锡、铅成分。因有异物包覆处的支架在灯珠一侧连接,而插头则用锡铅焊接。很明显,如果在表面安装灯珠时,引脚沾上了多余的锡膏,那么在焊接时,熔化的焊料沿引脚爬升到连接到它连接的支架表面,形成一个覆盖层。 

    因此,这种LED植物灯珠失效的原因是LED植物灯珠在进行组装焊接时, 引脚焊接部位的焊料进入了支架表面, 形成了覆盖物, 从而导致了灯珠变色。 

红光LED灯珠植物照明.jpg


    在众多植物LED灯珠变色失效因素中,支架变色或腐蚀导致的失效比例[敏感词]。因此,LED植物灯或支架的制造商应采取一些措施来防止产品故障: 

    1.选择质量好、耐腐蚀的支撑基材;
    2.采用合适的电镀工艺条件,保证形成晶粒细小、结构致密的镀层,镀层厚度均匀,符合保护要求;
    3.对于表面镀银的支架,选择有效的银保护技术,提高银支架的抗变色能力;
    4.在LED生产和组装过程中,应防止外界污染或腐蚀性物质的引入,LED封装应严密,以减少环境中水蒸气和氧气侵入造成腐蚀的可能性。
 

    以上就是LED植物灯珠变色的基本原因。你都理解了吗?为防止LED灯珠变色失败,必须把握产品质量,采用优质支架材料。

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