Уз континуирано побољшање технологије производње ЛЕД уређаја, његова светлосна ефикасност, осветљеност и снага су значајно побољшани. Међутим, ефикасност фотоелектричне конверзије ЛЕД диода је и даље само око 20%, а преостала електрична енергија се претвара у топлотну енергију, што узрокује пораст температуре компоненте и смањење светлосне ефикасности. Као саставни део компоненте, материјал за капсулирање је још осетљивији на високе температуре. Стога је квар узрокован материјалом за енкапсулацију један од главних разлога који утичу на животни век целог ЛЕД модула.
Овај рад се фокусира на ЛЕД модуле који користе уобичајене материјале за инкапсулацију силикона и фосфора. Изабрани су репрезентативни узорци и подвргнути тестовима старења у условима високе{1}}температуре. Циљ је анализирати понашање материјала за инкапсулацију и пронаћи њихове механизме квара. Мерењем осветљености узорака онлајн, добијен је утицај закона квара материјала за инкапсулацију на поузданост узорака ЛЕД диода у условима високе{4}}температуре.
1. Експеримент Као типичан електронски производ високе{1}}поузданости, ЛЕД диоде могу имати животни век од неколико година на собној температури. Тестирање под конвенционалним условима би било-сувише дуготрајно и скупо. Према Аррхениус моделу, животни век ЛЕД модула се смањује са повећањем температуре. Због тога повећање температуре околине може убрзати квар ЛЕД модула. На основу релевантних параметара перформанси узорака ЛЕД диода изабраних у овом експерименту и резултата претходних тестова, спроведен је тест старења на константној-температурној високој{8}}температури на 125 степени. Главне манифестације квара ЛЕД-а укључују: смањење осветљења за 30%, треперење и потпуни отказ ЛЕД-а (тј. потпуно гашење). Због тога, да бисмо истражили понашање ЛЕД модула при квару у условима високе{15}температуре, неопходно је разумети образац промене осветљења ЛЕД-а током времена. Традиционалне методе тестирања ван мреже захтевају уклањање узорка за тестирање, што прекида експеримент и значајно утиче на тачност података. Стога, овај рад усваја метод онлајн мерења за праћење промене осветљености током времена у реалном времену.
1.1 Експериментални поступак
Експериментална процедура је приказана на слици 1. Узорак се ставља у комору за испитивање ради -испитивања. Његов сигнал осветљености се преноси до мерача осветљености преко оптичког влакна. Мерач осветљења претвара светлосни сигнал у електрични сигнал и преноси га на уређај за аквизицију. Прикупљени подаци се прикупљају на рачунару помоћу софтвера за узорковање. Овај систем може детектовати промене у осветљености модула у реалном времену без прекидања експеримента; стога је тачност експерименталних података већа него код прекинутих метода испитивања.
Слика 1 - Студија о квару материјала за паковање ЛЕД модула под високим-условима старења
Опрема за прикупљање података укључивала је потпуно дигитални вишеканални мерач осветљења{0}}и пратећи софтвер, оптичко влакно и стезаљке за оптичка влакна. Напајање је био извор константне струје, обезбеђујући 350мА струје за ЛЕД узорке. Коришћена је високо{4}}комора за испитивање старења на високим и ниским температурама Руикаи Инструментс РК-ТХ-408УФ, са температуром контролисаном на 125 степени.
1.2 Тест узорци
Постојала су четири типа тест узорака, као што је приказано на слици 2. С лева на десно, то су: узорак чистог чипа са плавим ЛЕД диодама (у даљем тексту узорак чистог чипа), плави ЛЕД чип са силиконом (у даљем тексту узорак силикона), бели ЛЕД узорак са фосфором и силиконом који се односи на бели узорак силикона (у даљем тексту узорак силикона са белим диодама). са фосфором (у даљем тексту узорак фосфора). Сви ови узорци су ЛЕД модули са сафиром као подлогом, инкапсулираним на проводној подлози помоћу силикона или фосфора.
Слика 1 - Студија о квару материјала за паковање ЛЕД модула у условима старења при високим температурама
2. Резултати и дискусија
2.1 Праћење осветљења
Током експеримента није примећено треперење или мртве ЛЕД диоде. Због тога се смањење осветљености за више од 30% у узорку ЛЕД диоде сматрало неуспехом. Четири типа узорака тестирана су истовремено на 125 степени, са пет узорака одабраних за сваки тип. Осветљеност пет узорака за сваки тип је усредњена, а затим нормализована, као што је приказано на слици 3. Слика показује да је после приближно 120 сати тестирања осветљеност узорка чистог чипа смањена за око 8%, док је смањење осветљености остала три узорка премашило 30%. Према критеријумима за процену квара ЛЕД-а, узорак силикона, узорак фосфорног силикона и узорак фосфора нису успели.
Слика 1 - Крива осветљења
2.2 Промене у изгледу
Изглед узорака је примећен након експеримента. Изглед узорака након експеримента приказан је на слици 4.
Слика 1 (са пратећом сликом)
Поставите{0}}експеримент
Слика показује различите промене изгледа у четири узорка: узорак чистог чипа показао је малу промену, са само незнатном деформацијом најудаљенијег сочива од епоксидне смоле; узорак силикона је показао очигледну карбонизацију и мехуриће у средини; узорак фосфорног силикона показао је очигледне мехуриће и неку мање очигледну карбонизацију у средини; а сочиво од епоксидне смоле узорка фосфора показало је очигледну деформацију.
2.3 Анализа резултата
Пре експеримента, испитани узорци су прегледани и утврђено је да нема карбонизације и мехурића, а чип и сочиво су чисти и без страних материја. Након -теста старења на високој температури на 125 степени, у силиконском узорку су се појавили карбонизација и мехурићи, а сочиво од епоксидне смоле узорка без силикона се деформисало. Узорак чистог чипа, који није користио силикон или фосфор, показао је најмање промене и најмање слабљење светлости. После 120 х старења, слабљење светлости је било мање од 10%. Према критеријумима за процену неуспеха, ова врста узорка још увек није пала. Узорци силикона који користе само силикон и узорци фосфора који користе само фосфор нису успели након приближно 36 сати тестирања. Разлика је била у следећем: пре квара, стопа опадања осветљености силиконског узорка била је нижа од оне код узорка фосфора; међутим, након квара, стопа опадања осветљености силиконског узорка се значајно убрзала, што је резултирало много већим опадањем осветљености након 120 сати у поређењу са узорком фосфора. Фосфор{13}}узорци силикона који користе и силикон и фосфор нису успели након отприлике 12 сати, са смањењем осветљености које је достигло 90% после 120 сати. Укратко, могу се извући следећи закључци:
① Узорци чистог чипа имали су најдужи животни век. Могући разлог је то што су узорци чипа користили сафирну подлогу без силиконског или фосфорног пуњења, што значи да нису садржали никакав материјал за инкапсулацију осим сочива од епоксидне смоле. Дакле, под истим временским и температурним условима, узорци силикона пуњени материјалом за инкапсулацију, узорци фосфора и узорци фосфор-силикона су сви покварили, док осветљеност узорака чипа, иако се смањивала, није достигла 30%.
② Силикон и фосфор доприносе убрзаном опадању осветљења у модулу. Силикон се под високим температурама карбонизује, стварајући гас, због чега су видљиви уочљиви мехурићи у испитиваним узорцима. У узорцима плавог светла приметна је карбонизација јер супстрат сафира излаже цео чип, чинећи карбонизацију директно видљивом. Међутим, у узорцима беле светлости, фосфорни премаз на спољашњем слоју чипа замагљује процес карбонизације, што доводи до приметних мехурића и мање очигледне карбонизације. Штавише, фосфорни премаз може ометати дисипацију топлоте из узорка ЛЕД диоде, што доводи до повећања температуре и смањене осветљености. Због тога је смањење осветљености у узорку фосфора значајно веће од оног у узорку чипа.
③ На 125 степени, епоксидна смола се шири услед топлоте. Када се тест заустави и узорци се охладе на собну температуру, епоксидна смола се скупља услед пада температуре, изазивајући деформацију сочива на уклоњеним узорцима. Деформација сочива смањује пренос светлости, али то не узрокује фатално слабљење светлости.
3. Закључак Уобичајени материјали за инкапсулацију (као што су силикон и фосфор) имају значајан утицај на поузданост ЛЕД модула. Да би се испитао утицај материјала за инкапсулацију, 125 степени је одабрано као температура околине. Метода мерења на мрежи је коришћена за спровођење тестова старења на константној-температури на четири различита узорка истовремено у високотемпературној{5}комори за испитивање. Резултати показују да на 125 степени ЛЕД модул без силикона и фосфора има најдужи век трајања и високу поузданост. Међутим, карбонизација силикона и насталих гасова, као и фосфор који омета расипање топлоте, убрзавају опадање осветљења. Коришћење и силикона и фосфора истовремено ће довести до брзог опадања осветљења, што ће довести до квара модула.
