行業(yè)現(xiàn)狀:
成本驅(qū)動模式,驅(qū)動著技術(shù)的發(fā)展,LED燈珠封裝行業(yè)也離不開這個模式。LED行業(yè)下游應(yīng)用不斷推陳出新,推出瓦數(shù)更高、散熱結(jié)構(gòu)更小、成本更低的光源、燈具。這些產(chǎn)品在熱處理上帶來了極大的難題,同時也給LED燈珠提出了更苛刻的可靠性要求,特別是在防硫化、防氧化、防溴化。
眾所周知,LED亮度衰減是因為鍍銀層發(fā)黑造成。
發(fā)黑,可以是硫化現(xiàn)象,指的是由于環(huán)境中的硫(S)元素在一定溫度與濕度條件下,其中-2價的硫與+1價的銀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成黑色Ag2 S的過程;
也可以是氧化現(xiàn)象,指的是由于環(huán)境中的氧(O)元素在一定溫度與濕度條件下,其中-2價的氧與+1價的銀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成黑色Ag2 O的過程;
也可以是溴化現(xiàn)象,指的是由于環(huán)境中的溴(Br)元素在一定溫度與濕度條件下,其中-1價的溴與+1價的銀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成淺黑色AgBr的過程。
當(dāng)然,其他的6A、7A族的元素同樣有可能進入LED燈珠封裝體內(nèi)部致使鍍銀層變色而降低LED燈珠的亮度。
解決方法
那么,這些硫、氧、溴等物質(zhì)是從哪里進入到LED燈珠封裝體的內(nèi)部與鍍銀層發(fā)生反應(yīng)的,了解這個進入通道,對我們解決發(fā)黑問題有著決定性的意義。
各種通道是否都能有效地阻斷成為我們解決問題的關(guān)鍵。
圖1
有機硅、硅樹脂(這里統(tǒng)稱為硅膠)被普遍用來作為5050LED燈珠的封裝膠,其具有一定的透濕透氧性,特別是在高溫的環(huán)境下,硫、氧、溴等元素很容易穿透硅膠進入到LED燈珠封裝體內(nèi)部。
業(yè)界采用的方法1:硬硅膠封裝
目前,大多數(shù)LED封裝廠采用硬度更高的硅膠作為LED燈珠的封裝膠材可以延緩發(fā)黑的時間,但硬度更高的硅膠帶來的應(yīng)力問題增加了LED燈珠封裝體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可靠性風(fēng)險。在熱脹冷縮的情況下,LED燈珠內(nèi)部的鍵合線容易被拉斷導(dǎo)致功能性失效。然而,即便用了硬度更高的硅膠,硅膠的玻璃轉(zhuǎn)移溫度只有50~70℃,在高溫狀態(tài)下,硅膠的分子結(jié)構(gòu)的間隙變大,硫、氧、溴等物質(zhì)同樣很容易便進入到LED封裝體內(nèi)部與鍍銀層發(fā)生反應(yīng)。
圖2
業(yè)界采用的方法2:硅膠表面涂布有機阻氣材料
因此,也有不少LED封裝廠仍然采用較軟一點的硅膠,在LED燈珠封裝體表面涂布一層有機阻氣材料,在延緩發(fā)黑時間的同時,避免了硬度高的硅膠的應(yīng)力問題。
圖3
不難看出,采用硬度更高的封裝膠或表面涂布有機阻氣材料,這兩種解決發(fā)黑問題的方法都只是在膠體正面通道(1)做了改善,其他通道仍然沒有阻斷,硫、氧、溴等物質(zhì)輕而易舉的進入到LED燈珠封裝體內(nèi)部,這兩種方法效果甚差。更甚者,涂布在LED燈珠表面,在后期的加工中,有機阻氣層容易被磨損。同時,有機阻氣材料長期在高溫環(huán)境下容易降解、發(fā)生分子裂變而開裂,最終還是起不到有效的保護作用。
圖4
業(yè)界采用的方法3:鍍銀層涂布有機阻氣材料
由于貼片型的LED結(jié)構(gòu)決定,(2)、(3)通道的阻隔難度相當(dāng)大,這也是目前的LED封裝行業(yè)的技術(shù)瓶頸。阻斷通道,難上加難,要有效解決發(fā)黑問題,只能在鍍銀層表面做徹底的保護。部分LED封裝廠在鍍銀層表面涂布有機阻氣材料,即便未能通道未阻斷,硫、氧、溴等物質(zhì)進入LED封裝體內(nèi)部也無法與鍍銀層發(fā)生反應(yīng)。
圖5
然而,這種有機阻氣材料的厚度和一致性較難掌控,重要的是有機材料長期在高溫環(huán)境下容易降解,發(fā)生分子裂變,有機阻氣層開裂,最終還是起不到很好的保護作用。
圖6
在解決發(fā)黑問題上采用先進、前沿、獨特的PPL技術(shù),在鍍銀層表面沉積一層無機物,該無機物具有優(yōu)異的致密性,有效阻隔硫、氧、溴等物質(zhì)與鍍銀層的反應(yīng)。同時,其具有持久穩(wěn)定的化學(xué)性能,在耐腐蝕、耐高溫上有非常突出的表現(xiàn),徹底解決硫化、氧化、溴化引起的發(fā)黑問題。采用本公司的PPL技術(shù)量產(chǎn)的產(chǎn)品在110℃高溫條件下的硫化實驗比普通產(chǎn)品的水平高出40%。
PPL解剖圖
不同防硫化方法防硫效果對比:
高溫老化實驗對比:
高溫老化、硫化前后對比
PPL技術(shù),重新賦予了LED燈珠壽命長的特性,結(jié)合PPA、PCT注塑成型的支架載體所封裝的LED燈珠在絕大多數(shù)的應(yīng)用中可實現(xiàn)壽命(L70)長達50000小時以上,PPL技術(shù)將在更嚴(yán)苛的應(yīng)用中大放異彩。
2017年1月份,PPL無硫化產(chǎn)品解決方案在國內(nèi)首家實現(xiàn)量產(chǎn)。推出的PPL無硫化工藝解決方案可以覆蓋全系列SMD、SMC、EMC產(chǎn)品,可以徹底解決硫化問題,截止目前,已經(jīng)申請3份發(fā)明zhuanli。
另外,EMC3030/5050/7070產(chǎn)品使用更廣泛。在戶外照明中,尤其是EMC5050產(chǎn)品,1W情況下可以達到光效240LM/W,結(jié)合PPL防硫技術(shù),SMC封裝,可靠性更高,SMC5050/7070產(chǎn)品會在戶外產(chǎn)品應(yīng)用中得到一個突飛猛進的增長。同時,也會廣泛應(yīng)用在大功率產(chǎn)品、汽車照明等領(lǐng)域。
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