Bit-titjib kontinwu tat-teknoloġija tal-manifattura tal-apparat LED, l-effiċjenza luminuża, il-luminożità u l-qawwa tagħha tjiebu b'mod sinifikanti. Madankollu, l-effiċjenza tal-konverżjoni fotoelettrika tal-LEDs għadha biss madwar 20%, bl-enerġija elettrika li fadal tiġi kkonvertita f'enerġija tas-sħana, u tikkawża li t-temperatura tal-komponent tiżdied u l-effiċjenza luminuża tonqos. Bħala parti integrali tal-komponent, il-materjal ta 'inkapsulament huwa saħansitra aktar sensittiv għal temperaturi għoljin. Għalhekk, in-nuqqas ikkawżat mill-materjal ta 'inkapsulament huwa wieħed mir-raġunijiet ewlenin li jaffettwaw il-ħajja tal-modulu LED kollu.
Dan id-dokument jiffoka fuq moduli LED li jużaw materjali komuni ta 'inkapsulament tas-silikon u fosfru. Intgħażlu kampjuni rappreżentattivi u ġew soġġetti għal testijiet ta' tixjiħ taħt kundizzjonijiet ta'-temperatura għolja. L-għan huwa li tiġi analizzata l-imġiba tal-falliment tal-materjali tal-inkapsulament u ssib il-mekkaniżmi tal-falliment tagħhom. Billi tkejjel l-illuminanza tal-kampjuni onlajn, inkiseb l-impatt tal-liġi tal-falliment tal-materjal ta 'inkapsulament fuq l-affidabilità tal-kampjuni LED taħt kundizzjonijiet ta' temperatura għolja -.
1. Esperiment Bħala prodott elettroniku tipiku ta'-affidabbiltà għolja, l-LEDs jista 'jkollhom ħajja ta' diversi snin f'temperatura tal-kamra. Ittestjar taħt kundizzjonijiet konvenzjonali jkun jieħu wisq ħin-u jiswa ħafna flus. Skont il-mudell Arrhenius, il-ħajja tal-moduli LED tonqos b'żieda fit-temperatura. Għalhekk, iż-żieda fit-temperatura ambjentali tista 'taċċellera l-falliment tal-moduli LED. Ibbażat fuq il-parametri tal-prestazzjoni rilevanti tal-kampjuni tal-LED magħżula f'dan l-esperiment u r-riżultati tat-testijiet preċedenti, twettqet test ta 'tixjiħ b'temperatura għolja kostanti -temperatura-temperatura ta' 125 grad. Il-manifestazzjonijiet ewlenin tal-falliment tal-LED jinkludu: tnaqqis ta '30% fl-illuminanza, teptip, u falliment sħiħ tal-LED (jiġifieri tifi kompluta). Għalhekk, biex tesplora l-imġieba ta 'falliment tal-moduli LED taħt kundizzjonijiet ta'-temperatura għolja, huwa meħtieġ li tifhem il-mudell tal-bidla tal-illuminanza LED maż-żmien. Metodi tradizzjonali ta 'ttestjar offline jeħtieġu t-tneħħija tal-kampjun għall-ittestjar, li jinterrompi l-esperiment u jaffettwa b'mod sinifikanti l-eżattezza tad-dejta. Għalhekk, dan id-dokument jadotta metodu ta 'kejl onlajn biex jimmonitorja l-bidla tal-illuminanza matul iż-żmien f'ħin reali.
1.1 Proċedura Sperimentali
Il-proċedura sperimentali tidher fil-Figura 1. Il-kampjun jitqiegħed fil-kamra tat-test għall-qawwa-fuq l-ittestjar. Is-sinjal tal-illuminanza tiegħu jiġi trażmess lil miter tal-illuminanza permezz tal-fibra ottika. Il-miter tal-illuminanza jikkonverti s-sinjal tad-dawl f'sinjal elettriku u jittrasmettih lill-apparat ta 'akkwist. Id-dejta miksuba tinġabar f'kompjuter permezz ta' softwer ta' kampjunar. Din is-sistema tista 'tiskopri bidliet fl-illuminanza tal-modulu f'ħin reali mingħajr ma tinterrompi l-esperiment; għalhekk, l-eżattezza tad-dejta sperimentali hija ogħla minn dik ta 'metodi ta' ttestjar interrott.
Figura 1 - Studju dwar il-Ħsara tal-Materjali tal-Ippakkjar tal-Modulu LED taħt Kundizzjonijiet ta' Tixjiħ b'Temperatura Għolja-
It-tagħmir għall-akkwist tad-dejta kien jinkludi miter tal-illuminanza b'ħafna-kanali kompletament diġitali u softwer ta' appoġġ, fibra ottika, u klampi tal-fibra ottika. Il-provvista tal-enerġija kienet sors ta 'kurrent kostanti, li tipprovdi 350mA ta' kurrent lill-kampjuni LED. Il-kamra tat-test tat-tixjiħ b'temperatura għolja -użata kienet il-kamra tat-test taċ-ċikliżmu f'temperatura għolja u baxxa Ruikai Instruments RK-TH-408UF, bit-temperatura kkontrollata f'125 grad.
1.2 Kampjuni tat-Test
Kien hemm erba 'tipi ta' kampjuni tat-test, kif muri fil-Figura 2. Mix-xellug għal-lemin, huma: kampjun ta 'ċippa pura LED blu (minn hawn 'il quddiem imsejjaħ il-kampjun ta' ċippa pur), ċippa LED blu bis-silikon (minn hawn 'il quddiem imsejjaħ il-kampjun tas-silikon), kampjun LED abjad bil-fosfru u silikon (minn hawn 'il quddiem imsejjaħ il-kampjun fosforu tas-silikonju), u kampjun abjad fosfru bħala kampjun tas-silikonju fosfru (fosfru LED). Dawn il-kampjuni huma kollha moduli LED biż-żaffir bħala s-sottostrat, inkapsulati fuq sottostrat konduttiv bl-użu ta 'silikon jew fosfru.
Figura 1 - Studju dwar il-Ħsara tal-Materjali tal-Ippakkjar tal-Modulu LED taħt Kondizzjonijiet ta' Tixjiħ f'Temperatura Għolja
2. Riżultati u Diskussjoni
2.1 Monitoraġġ tal-Illuminanza
L-ebda LEDs teptip jew mejta ma ġew osservati matul l-esperiment. Għalhekk, tnaqqis fl-illuminanza ta 'aktar minn 30% f'kampjun LED kien ikkunsidrat bħala falliment. Erba 'tipi ta' kampjuni ġew ittestjati simultanjament f'125 grad, b'ħames kampjuni magħżula għal kull tip. L-illuminanza tal-ħames kampjuni għal kull tip kienet medja u mbagħad normalizzata, kif muri fil-Figura 3. Il-figura turi li wara madwar 120 siegħa ta 'ttestjar, l-illuminanza tal-kampjun ta' ċippa pura naqset b'madwar 8%, filwaqt li t-tnaqqis tal-illuminanza tat-tliet kampjuni l-oħra qabeż it-30%. Skont il-kriterji għall-ġudizzju tal-falliment tal-LED, il-kampjun tas-silikon, il-kampjun tas-silikon fosfru, u l-kampjun tal-fosfru fallew.
Figura 1 - Kurva tal-Illuminazzjoni
2.2 Bidliet fid-Dehra
Id-dehra tal-kampjuni ġiet osservata wara l-esperiment. Id-dehra tal-kampjuni wara l-esperiment tidher fil-Figura 4.
Figura 1 (bl-immaġni mehmuża)
Post-Esperiment
L-immaġni turi bidliet fid-dehra differenti fl-erba 'kampjuni: il-kampjun taċ-ċippa pura wera ftit bidla, b'deformazzjoni żgħira biss tal-lenti tar-reżina epoxy l-aktar 'il barra; il-kampjun tas-silikonju wera karbonizzazzjoni ovvja u bżieżaq fin-nofs; il-kampjun tas-silikon fosforu wera bżieżaq ovvji u xi karbonizzazzjoni inqas ovvja fin-nofs; u l-lenti tar-reżina epoxy tal-kampjun tal-fosfru wriet deformazzjoni ovvja.
2.3 Analiżi tar-Riżultati
Qabel l-esperiment, il-kampjuni tat-test ġew spezzjonati u nstabu li huma ħielsa minn karbonizzazzjoni u bżieżaq, u ċ-ċippa u l-lenti kienu nodfa u ħielsa minn materja barranija. Wara test tat-tixjiħ ta '-temperatura għolja f'125 grad, karbonizzazzjoni u bżieżaq dehru fil-kampjun tas-silikon, u l-lenti tar-reżina epossidika tal-kampjun mingħajr silikon deformat. Il-kampjun taċ-ċippa pura, li ma użax silikon jew fosfru, wera l-inqas bidla u l-inqas attenwazzjoni tad-dawl. Wara 120 siegħa ta 'tixjiħ, l-attenwazzjoni tad-dawl kienet inqas minn 10%. Skont il-kriterji ta' ġudizzju ta' falliment, dan it-tip ta' kampjun għadu ma falliex. Kampjuni tas-silikonju li jużaw biss silikonju u kampjuni tal-fosfru li jużaw biss fosfru fallew wara madwar 36 siegħa ta 'ttestjar. Id-differenza kienet f'dan li ġej: qabel il-falliment, ir-rata tat-tħassir tal-illuminanza tal-kampjun tas-silikon kienet inqas minn dik tal-kampjun tal-fosfru; madankollu, wara falliment, ir-rata tat-tħassir tal-illuminanza tal-kampjun tas-silikon aċċellerat b'mod sinifikanti, li rriżultat f'tħassir tal-illuminanza ħafna akbar wara 120 siegħa meta mqabbel mal-kampjun tal-fosfru. Il-kampjuni tas-silikon tal-fosfor-li jużaw kemm is-silikon kif ukoll il-fosfru fallew wara madwar 12-il siegħa, b'tħassir tal-illuminanza li jilħaq 90% wara 120 siegħa. Fil-qosor, jistgħu jittieħdu l-konklużjonijiet li ġejjin:
① Kampjuni ta 'ċippa pur kellhom l-itwal ħajja. Raġuni possibbli hija li l-kampjuni taċ-ċippa użaw sottostrat taż-żaffir mingħajr mili tas-silikon jew fosfru, li jfisser li ma kien fihom l-ebda materjal ta 'inkapsulament għajr lentijiet tar-reżina epossidika. Għalhekk, taħt l-istess ħin ta 'ttestjar u kundizzjonijiet ta' temperatura, kampjuni tas-silikon mimlija b'materjal ta 'inkapsulament, kampjuni tal-fosfru, u kampjuni tas-silikon tal-fosfru-kollha fallew, filwaqt li l-illuminanza tal-kampjuni taċ-ċippa, għalkemm naqset, ma laħqitx 30%.
② Is-silikonju u l-fosfru jikkontribwixxu għal tħassir aċċellerat tal-illuminanza fil-modulu. Is-silikonju karbonizza f'temperaturi għoljin, u jipproduċi gass, u huwa għalhekk li l-bżieżaq notevoli huma viżibbli fil-kampjuni ttestjati. Fil-kampjuni tad-dawl blu, karbonizzazzjoni notevoli hija osservata minħabba li s-sottostrat taż-żaffir jesponi ċ-ċippa kollha, u jagħmel il-karbonizzazzjoni direttament osservabbli. Madankollu, fil-kampjuni tad-dawl abjad, kisi tal-fosfru fuq is-saff ta 'barra taċ-ċippa joskura l-proċess ta' karbonizzazzjoni, li jirriżulta fi bżieżaq notevoli u karbonizzazzjoni inqas ovvja. Barra minn hekk, il-kisi tal-fosfru jista 'jfixkel id-dissipazzjoni tas-sħana mill-kampjun LED, li jwassal għal żieda fit-temperatura u illuminazzjoni mnaqqsa. Għalhekk, it-tnaqqis tal-illuminanza fil-kampjun tal-fosfru huwa sinifikament akbar minn dak fil-kampjun taċ-ċippa.
③ F'125 grad, ir-reżina epossidika tespandi minħabba s-sħana. Meta t-test jitwaqqaf u l-kampjuni jitkessħu għat-temperatura tal-kamra, ir-reżina epossidika tikkuntratta minħabba t-tnaqqis fit-temperatura, u tikkawża deformazzjoni tal-lenti fuq il-kampjuni mneħħija. Id-deformazzjoni tal-lenti tnaqqas it-trażmissjoni tad-dawl, iżda dan ma jikkawżax attenwazzjoni tad-dawl fatali.
3. Konklużjoni Materjali ta 'inkapsulament komuni (bħal silikon u fosfru) għandhom impatt sinifikanti fuq l-affidabilità tal-moduli LED. Biex tinvestiga l-influwenza tal-materjali ta 'inkapsulament, intgħażlet 125 grad bħala t-temperatura ambjentali. Intuża metodu ta' kejl onlajn biex isiru testijiet ta' tixjiħ fit-temperatura kostanti-fuq erba' kampjuni differenti fl-istess ħin f'kamra tat-test ta'-temperatura għolja. Ir-riżultati juru li f'125 grad, il-modulu LED mingħajr silikon u fosfru għandu l-itwal ħajja u affidabilità għolja. Madankollu, il-karbonizzazzjoni tas-silikon u l-gassijiet li jirriżultaw, kif ukoll il-fosfru li jfixkel id-dissipazzjoni tas-sħana, jaċċelleraw it-tħassir tal-illuminanza. L-użu kemm tas-silikon kif ukoll tal-fosfru simultanjament jikkawża tħassir rapidu tal-illuminanza, li jwassal għal falliment tal-modulu.
