2023-12-29
الأسباب الثلاثة الرئيسية لتغير لون حبات LED هي 6 حالات
الأسباب الثلاثة الرئيسية لتغير لون حبات LED هي 6 حالات
أصبحت موثوقية منتجات LED موضع اهتمام متزايد من قبل الشركات المصنعة والمستخدمين. كمكون أساسي للمنتج، تؤثر جودة خرزات LED بشكل مباشر على موثوقية منتجات LED، وغالبًا ما تحدث في التطبيقات العملية بسبب فشل خرزات LED مما يؤدي إلى خلل وظيفي أو حتى فشل كامل للمنتج النهائي. في السنوات الأخيرة، تزايدت سلسلة من مشكلات الموثوقية مثل انحراف درجة حرارة اللون وتقليل التجويف وتأثير الضوء الضعيف بسبب تغير لون خرزات المصباح، مما تسبب في معاناة العديد من مصنعي ومستخدمي منتجات LED من خسائر اقتصادية فادحة. تحلل هذه الورقة السبب الجذري لفشل تغير لون حبات مصابيح LED من خلال عدة حالات فشل.
أسباب تغير لون خرز LED، وأسباب صمغ التغليف
(1) الأجسام الغريبة المتبقية في غراء التغليف
يظهر مظهر حبة مصباح الفشل تغيرًا محليًا في اللون وسوادًا. عندما تم الكشف عن التغليف، تم العثور على جسم غريب أسود مختلط في التغليف. تم إجراء تحليل تكوين الجسم الغريب بواسطة SEM ومطياف تشتت الطاقة (SEM&EDS) [5-6]، وتم التأكد من أن المكونات الرئيسية للجسم الغريب هي الألومنيوم (Al)، والكربون (C)، والأكسجين ( O)، كما تم احتواء كمية صغيرة من عناصر الشوائب. وتظهر نتائج الاختبار في الشكل أدناه. بالإضافة إلى خلفية فشل تعليقات المستخدمين، يمكن ملاحظة أنه تم إدخال الجسم الغريب في عملية التغليف.
(2) تتآكل المادة اللاصقة للتغليف بسبب المواد الكيميائية ويحدث تغير في اللون الغروي
المنتج الفاشل هو مصباح أنبوب الضوء الزجاجي، وشريط المصباح LED الداخلي مثبت على الأنبوب الزجاجي باستخدام مطاط السيليكون المعالج بدرجة حرارة الغرفة بعنصر واحد. تظهر حبة المصباح LED الموجودة على حزام المصباح للجزء اللاصق الصلب ظاهرة صفراء داكنة. تم استخدام SEM&EDS لاختبار تكوين عنصر لاصق تغليف حبة المصباح الفاشل، وقد وجد أنه تم اكتشاف كمية أكبر من الكبريت (S) مقارنة بمادة لاصقة تغليف حبة المصباح العادية.
عادة ما يمكن استخدام الكبريت وثاني كبريتيد عضوي وبولي كبريتيد وغيرها من المواد المحتوية على الكبريت كعوامل فلكنة، بحيث يكون تفاعل الارتباط المتبادل لفلكنة المطاط، بحيث يتغير هيكل المطاط، ويظهر اللون الأصفر والداكن، وظاهرة ارتفاع درجة حرارة التحلل الحراري.
وفقًا لدرجة حرارة التحلل الحراري لاختبار TGA لجل تغليف حبة المصباح، فإن درجة حرارة لاصق تغليف حبة المصباح الفاشلة عند فقدان الوزن بنسبة 2%، و5%، و10%، و15%، و20% أعلى من 25 درجة مئوية أكثر من درجة حرارة نفس الدفعة من لاصق تغليف المنتج الجيد بنفس فقدان الوزن. يظهر منحنى التحلل الحراري للمادة اللاصقة للتغليف في الشكل التالي. تم التأكد من أن درجة حرارة التحلل الحراري للمواد اللاصقة للتغليف زادت بسبب الفلكنة المتشابكة. تم استخدام ICPOES لإجراء مزيد من التحليل للتركيب الكيميائي لمطاط السيليكون المعالج ذو المكون الواحد الثابت، والذي تم اكتشاف أنه يحتوي على حوالي 400 جزء في المليون من الكبريت (S).
يمكن ملاحظة أن السبب وراء حبات مصباح LED الصفراء والداكنة هو أن الغاز المحتوي على الكبريت (S) المتطاير بواسطة مطاط السيليكون المعالج بدرجة حرارة الغرفة أحادي المكون المستخدم في الربط والتثبيت في أنبوب المصباح الزجاجي يتطفل على عبوة LED الغراء أثناء عملية المعالجة، مما يجعل غراء التغليف يخضع لمزيد من تفاعل الارتباط المتبادل للفلكنة، ويؤدي الارتباط المتبادل لإعادة الفلكنة إلى تحول غرويات التغليف إلى اللون الأصفر والداكنة. قام المستخدم اللاحق بتغيير أنبوب المصباح البلاستيكي دون استخدام مطاط السيليكون المعالج بعنصر واحد، ولم تكن هناك ظاهرة تغير لون خرزات المصباح.
لذلك، يجب على مصنعي مصابيح LED مراعاة المطابقة بين المواد المختلفة المستخدمة في تصميم المنتج وتصنيعه، لتجنب مشاكل الموثوقية اللاحقة الناجمة عن عدم توافق المواد
عادة ما يمكن استخدام الكبريت وثاني كبريتيد عضوي وبولي كبريتيد وغيرها من المواد المحتوية على الكبريت كعوامل فلكنة، بحيث يكون تفاعل الارتباط المتبادل لفلكنة المطاط، بحيث يتغير هيكل المطاط، ويظهر اللون الأصفر والداكن، وظاهرة ارتفاع درجة حرارة التحلل الحراري.
وفقًا لدرجة حرارة التحلل الحراري لاختبار TGA لجل تغليف حبة المصباح، فإن درجة حرارة لاصق تغليف حبة المصباح الفاشلة عند فقدان الوزن بنسبة 2%، و5%، و10%، و15%، و20% أعلى من 25 درجة مئوية أكثر من درجة حرارة نفس الدفعة من لاصق تغليف المنتج الجيد بنفس فقدان الوزن. يظهر منحنى التحلل الحراري للمادة اللاصقة للتغليف في الشكل التالي. تم التأكد من أن درجة حرارة التحلل الحراري للمواد اللاصقة للتغليف زادت بسبب الفلكنة المتشابكة. تم استخدام ICPOES لإجراء مزيد من التحليل للتركيب الكيميائي لمطاط السيليكون المعالج ذو المكون الواحد الثابت، والذي تم اكتشاف أنه يحتوي على حوالي 400 جزء في المليون من الكبريت (S).
يمكن ملاحظة أن السبب وراء حبات مصباح LED الصفراء والداكنة هو أن الغاز المحتوي على الكبريت (S) المتطاير بواسطة مطاط السيليكون المعالج بدرجة حرارة الغرفة أحادي المكون المستخدم في الربط والتثبيت في أنبوب المصباح الزجاجي يتطفل على عبوة LED الغراء أثناء عملية المعالجة، مما يجعل غراء التغليف يخضع لمزيد من تفاعل الارتباط المتبادل للفلكنة، ويؤدي الارتباط المتبادل لإعادة الفلكنة إلى تحول غرويات التغليف إلى اللون الأصفر والداكنة. قام المستخدم اللاحق بتغيير أنبوب المصباح البلاستيكي دون استخدام مطاط السيليكون المعالج بعنصر واحد، ولم تكن هناك ظاهرة تغير لون خرزات المصباح.
لذلك، يجب على مصنعي مصابيح LED مراعاة المطابقة بين المواد المختلفة المستخدمة في تصميم المنتج وتصنيعه، لتجنب مشاكل الموثوقية اللاحقة الناجمة عن عدم توافق المواد
أسباب تغير لون حبات LED هما ترسيب الفوسفور
عندما يتم تجميع حبات المصباح في مصابيح LED وتخزينها في المستودع، يحدث فشل في انحراف درجة حرارة اللون، ويتغير لاصق التغليف الخاص بحبات المصباح LED الفاشلة من اللون البرتقالي إلى الأصفر الفاتح. يتم إجراء اختبار الخاصية IV عليه، وتبين أن حبات المصباح يمكن أن تضاء بشكل طبيعي، وأن المنحنى IV طبيعي، ولكن يتغير السطوع. تم أخذ بعض حبات المصباح الفاشلة وتمت إزالة المادة اللاصقة المغلفة عن طريق الفتح الميكانيكي. وقد وجد أن الجزيئات الشفافة بقيت على سطح السقالة. تم استخدام SEM&EDS لاختبار تركيب الجزيئات، وأظهرت النتائج أنها تحتوي على نسبة عالية من السترونتيوم (Sr). تم أيضًا اكتشاف محتوى عالٍ من عناصر السترونتيوم (Sr) والباريوم (Ba) على سطح التلامس بين المادة اللاصقة للتغليف والدعامة.
في المقابل، بعد فتح حبة مصباح المنتج الجيد، يكون سطح السقالة نظيفًا نسبيًا، والمكون الرئيسي للسطح هو الفضة (Ag) وكمية صغيرة من عنصر الكربون (C)، ولا يوجد السترونتيوم (Sr) تم الكشف عن عنصر، ولم يتم اكتشاف أي عناصر السترونتيوم (Sr) والباريوم (Ba) على سطح التلامس للمادة اللاصقة للتغليف والسقالة. من خلال اختبار تكوين المقطع العرضي للمنتج الفاشل ولاصق تغليف حبة المصباح للمنتج الجيد، من المعروف أن تكوين الفوسفور المستخدم في كليهما هو نفسه. وهي عبارة عن فوسفورات مختلطة من عقيق ألومنيوم الإيتريوم (يتكون بشكل رئيسي من الأكسجين (O)، والألومنيوم (Al) والإيتريوم (Y)) وسيليكات الباريوم سترونتيوم (يتكون بشكل رئيسي من الكربون (C)، والأكسجين (O)، والسيليكون (Si)، السترونتيوم (Sr)، الباريوم (Ba)، والكالسيوم (Ca).
لذلك، فإن سبب فشل خرزات مصباح LED هو أن فوسفور السيليكات المستخدم قد استقر في الجزء السفلي من لاصق التغليف وسطح الدعامة، مما أدى إلى التشتت بسبب قوانين انكسار الضوء غير المتناسقة، مما أدى إلى انحراف درجة حرارة اللون، و ظاهرة تغير لون حبات المصباح.
في المقابل، بعد فتح حبة مصباح المنتج الجيد، يكون سطح السقالة نظيفًا نسبيًا، والمكون الرئيسي للسطح هو الفضة (Ag) وكمية صغيرة من عنصر الكربون (C)، ولا يوجد السترونتيوم (Sr) تم الكشف عن عنصر، ولم يتم اكتشاف أي عناصر السترونتيوم (Sr) والباريوم (Ba) على سطح التلامس للمادة اللاصقة للتغليف والسقالة. من خلال اختبار تكوين المقطع العرضي للمنتج الفاشل ولاصق تغليف حبة المصباح للمنتج الجيد، من المعروف أن تكوين الفوسفور المستخدم في كليهما هو نفسه. وهي عبارة عن فوسفورات مختلطة من عقيق ألومنيوم الإيتريوم (يتكون بشكل رئيسي من الأكسجين (O)، والألومنيوم (Al) والإيتريوم (Y)) وسيليكات الباريوم سترونتيوم (يتكون بشكل رئيسي من الكربون (C)، والأكسجين (O)، والسيليكون (Si)، السترونتيوم (Sr)، الباريوم (Ba)، والكالسيوم (Ca).
لذلك، فإن سبب فشل خرزات مصباح LED هو أن فوسفور السيليكات المستخدم قد استقر في الجزء السفلي من لاصق التغليف وسطح الدعامة، مما أدى إلى التشتت بسبب قوانين انكسار الضوء غير المتناسقة، مما أدى إلى انحراف درجة حرارة اللون، و ظاهرة تغير لون حبات المصباح.
أسباب تلون حبات LED ثلاثة، أسباب الدعم
(1) الأجسام الغريبة تلوث الدعامة
يتغير لون أحد جوانب حبة مصباح الفشل، ويمكن رؤية سطح الدعم عند الجزء الذي تغير لونه بعد الكشف عن لاصق التغليف. يظهر اختبار تركيب العناصر للجسم الغريب أن مكوناته الرئيسية هي القصدير (Sn) والرصاص (Pb).
تم الكشف عن البلاستيك الأبيض حول الجزء المتغير اللون من خرزات المصباح، كما تم اكتشاف مكونات القصدير (Sn) والرصاص (Pb) على سطح الحامل الملامس للبلاستيك الأبيض. لأن دعم الجزء المغطى بالجسم الغريب متصل بالدبوس الموجود على جانب واحد من حبة المصباح، ويتم لحام الدبوس برصاص القصدير. من الواضح، إذا تم ربط دبوس حبة المصباح بمعجون لحام زائد أثناء التركيب على السطح، فإن اللحام المنصهر سوف يتسلق على طول الدبوس إلى سطح الدعامة المتصلة به أثناء اللحام، مما يشكل طبقة تغطية.
لذلك، فإن سبب فشل حبة مصباح LED في هذه الحالة هو أنه عندما يتم تجميع حبة مصباح LED ولحامها، يدخل اللحام الموجود في موضع اللحام الخاص بالدبوس إلى سطح الدعامة، مكونًا غطاءً، مما يتسبب في حبة مصباح لتغير لونها.
تم الكشف عن البلاستيك الأبيض حول الجزء المتغير اللون من خرزات المصباح، كما تم اكتشاف مكونات القصدير (Sn) والرصاص (Pb) على سطح الحامل الملامس للبلاستيك الأبيض. لأن دعم الجزء المغطى بالجسم الغريب متصل بالدبوس الموجود على جانب واحد من حبة المصباح، ويتم لحام الدبوس برصاص القصدير. من الواضح، إذا تم ربط دبوس حبة المصباح بمعجون لحام زائد أثناء التركيب على السطح، فإن اللحام المنصهر سوف يتسلق على طول الدبوس إلى سطح الدعامة المتصلة به أثناء اللحام، مما يشكل طبقة تغطية.
لذلك، فإن سبب فشل حبة مصباح LED في هذه الحالة هو أنه عندما يتم تجميع حبة مصباح LED ولحامها، يدخل اللحام الموجود في موضع اللحام الخاص بالدبوس إلى سطح الدعامة، مكونًا غطاءً، مما يتسبب في حبة مصباح لتغير لونها.
(2) دعم التآكل
تم تغيير لون الجزء الأوسط من حبة مصباح LED الفاشلة وأصبح أسود. وبعد فتح الحبة، تمت ملاحظتها تحت المجهر الضوئي، وتبين أن سطح القوس بأكمله أسود بشكل ملحوظ. تم استخدام SEM&EDS لاختبار تركيبة الدعامة السوداء، وأظهرت النتائج أنه بالإضافة إلى تركيبة المادة الطبيعية، تحتوي الدعامة السوداء أيضًا على نسبة عالية من عنصر الكبريت المتآكل (S). أظهرت الطبقة الفضية المحلية الموجودة على سطح السقالة أيضًا شكلًا فضفاضًا للتآكل.
عادة ما تكون حبات مصباح LED في عملية الإنتاج، بسبب عدم نقاوة المادة نفسها أو تلوث العملية وأسباب أخرى لإدخال الكبريت (S)، والكلور (Cl) والعناصر الأخرى المسببة للتآكل، في ظل ظروف معينة (مثل ارتفاع درجة الحرارة، وبقايا بخار الماء، وما إلى ذلك)، فإن حاملها المعدني عرضة للتآكل، مما يؤدي إلى تغير لون خرزات المصباح، والتسرب وظواهر الفشل الأخرى.
عادة ما تكون حبات مصباح LED في عملية الإنتاج، بسبب عدم نقاوة المادة نفسها أو تلوث العملية وأسباب أخرى لإدخال الكبريت (S)، والكلور (Cl) والعناصر الأخرى المسببة للتآكل، في ظل ظروف معينة (مثل ارتفاع درجة الحرارة، وبقايا بخار الماء، وما إلى ذلك)، فإن حاملها المعدني عرضة للتآكل، مما يؤدي إلى تغير لون خرزات المصباح، والتسرب وظواهر الفشل الأخرى.
