為什么要減低白光LED光衰？
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2016-07-21
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與白熾燈和熒光燈相比,，辦公照明,，白光LED具有體積小、發(fā)熱量低,、耗電量小,、壽命長、反應(yīng)速度快,、環(huán)保,、可平面封裝、易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點,，而沒有白熾燈高耗電,、易碎及熒光燈廢棄物含汞污染等缺點，同時LED光譜分布情況也決定了其色純度和飽和度也是傳統(tǒng)光源所無法比擬的,。
但是目前,，白光LED、尤其是小功率白光LED的光衰嚴重而導(dǎo)致壽命的縮短已越來越為人們所認識,，店鋪照明,，由于白光LED的價格還是很高，想要在照明市場上立足,， led室內(nèi)照明,，讓使用者既省電又省錢，就必須靠長壽命而節(jié)省的電費來彌補LED的高價格,，所以白光LED的光衰是一個LED不得不面對的問題,，也是其向民用照明進軍的首要問題之一。
LED光衰影響因素
為了提高白光LED的可靠性，降低成本,，各國科學(xué)家對白光LED的老化機理進行了深入的研究,，認為白光LED的光衰是受到深能級和非輻射復(fù)合中心的增加、接觸電極金屬的電遷移和退化,、散熱不良導(dǎo)致的電極緩慢或災(zāi)變性失效的影響,，另外封裝材料的老化、熒光粉老化,、靜電等因素對其影響也是不可忽視的,。
從LED的正常使用看，造成白光LED光衰的最主要因素就是熱,。如小功率LED的光衰明顯比大功率LED的光衰大的原因就是因為大功率LED除了倆個電極外,，還自帶有專門的散熱結(jié)構(gòu)，用于提高散熱效果,，而小功率LED由于體積及成本原因,，幾乎沒有專門的散熱結(jié)構(gòu),，僅靠倆個電極和外部連接,，散熱能力差。
熱量的來源主要有：材料正常的電阻在通電時產(chǎn)生的焦耳熱,，PN結(jié)產(chǎn)生的熱,，還有工藝中帶來的寄生電阻產(chǎn)生的焦耳熱，還有光被吸收后產(chǎn)生的熱,。所產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)而使得溫度升高,，持續(xù)的高溫加速了白光LED各個組分材料的性能衰退，從而影響使用壽命,。
各材料對白光LED光衰的影響
通過研究LED芯片結(jié)構(gòu)和材料,，發(fā)現(xiàn)芯片材料中的深能級缺陷和非輻射復(fù)合中心的增加對LED的老化具有重要的影響。在電流加速壽命實驗中,，芯片中的不穩(wěn)定化合物分解成淺層受主,，恒光電器,照亮您的生活，構(gòu)成了新的能級,，使發(fā)光效率降低,。而且通過實驗發(fā)現(xiàn)，芯片上的缺陷和錯位使器件的反向漏電流增加,，降低了發(fā)光效率和可靠性,，而工藝經(jīng)過優(yōu)化、缺陷和位錯較少的LED具有光衰較少,。
所以科學(xué)家改善了芯片的襯底材料和外延制作工藝,，減少缺陷和位錯，口碑，有效的改善了芯片質(zhì)量,。
芯片通電產(chǎn)生的高溫會造成LED的發(fā)光效率急劇降低,，因此，使用散熱性好的襯底,，如用銅襯底代替藍寶石襯底等,，擴大散熱面積，使散熱性得到改善,，LED燈管,，從而提高光通量，明顯改善可靠性,。
電子灌封膠種類非常多,，從材質(zhì)類型來分，節(jié)能與環(huán)保,，目前使用最多最常見的主要為3種,，即環(huán)氧樹脂灌封膠、普通折射率有機硅灌封膠,、高折射率有機硅灌封膠,。
環(huán)氧樹脂灌封膠
環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)中含有2個或2個以上的環(huán)氧基并在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑存在下能形成三維網(wǎng)狀固化物。
環(huán)氧樹脂及其固化物具有以下優(yōu)良的性能特點：
（1）力學(xué)性能高：環(huán)氧樹脂及其固化物具有很強的內(nèi)聚力,，分子結(jié)構(gòu)緊密,，所以它的力學(xué)性能高；
（2）附著力強：固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基,、羥基以及醚鍵,、胺鍵、酯鍵等極性基團,，賦予環(huán)氧固化物對金屬,、陶瓷、玻璃,、混凝土,、木材等極性基材優(yōu)良的附著力，而且環(huán)氧樹脂固化時的收縮率低,，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小,，這也是有助于提高附著力；
（3）工藝性好：固化時基本不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物,，且選用不同的固化劑,，環(huán)氧樹脂體系幾乎可以在0～180度范圍內(nèi)固化；
（4）穩(wěn)定性好,，抗化學(xué)藥品性優(yōu)良,、電絕緣性優(yōu)良,、固化收縮率小：一般為1%～2%,；
但環(huán)氧樹脂也存在一些缺點：
（1）耐熱性達不到LED的要求：環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80～100度,。是因為在加熱條件下環(huán)氧基和醚中的C-O很容易被氧化成醛或酮。
（2）耐侯性差：環(huán)氧樹脂中一般含有芳香醚鍵,， led服裝照明,，會吸收紫外線后氧化產(chǎn)生羥基并形成發(fā)色團進而使樹脂變色；
環(huán)氧樹脂灌封膠的這兩個缺點將導(dǎo)致其灌封的LED產(chǎn)生嚴重的光衰,。
普通折射率有機硅灌封膠
普通折射率有機硅灌封膠：是以帶支鏈的甲基乙烯基硅氧烷為基礎(chǔ)樹脂,、線性甲基乙烯基硅氧烷為活性稀釋劑、甲基含氫硅氧烷為交聯(lián)劑,，配合鉑金催化劑,、溫敏抑制劑、各種添加劑等制得的雙組分加成型硅膠電子灌封材料,。
相對于環(huán)氧樹脂,，甲基類有機硅灌封材料具有更好的性能：
（1）更好的耐熱性：有機硅材料是半有機半無機材料，其主鏈Si-O為無機鏈段,，鍵能高達422.5KJ/mol,，而環(huán)氧樹脂的C-C鍵和C-O鍵的鍵能分別只有347KJ/mol和351KJ/mol，因此有機硅材料在高溫下不容易斷鏈分解,，在200～250℃下長期使用不分解,、不變色，交聯(lián)固化后短時間能耐350～500℃,。并且甲基類有機硅還賦予材料較好的熱穩(wěn)定性、脫膜性,、憎水性,、耐電弧性，故而硅氧烷的熱穩(wěn)定性相當(dāng)?shù)暮谩?
（2）更好的耐侯性：甲基有機硅材料對紫外線幾乎不吸收,，苯基也僅吸收280nm以下的光線,，故LED本身所發(fā)出的光或太陽光照射對甲基有機硅材料的影響較小，即使在紫外線強烈照射下,，硅樹脂也耐泛黃,，不引起游離基反應(yīng)，也不易產(chǎn)生氧化反應(yīng),。
（3）更好的電絕緣性能：有機硅樹脂的電擊強度達90～98KV/mm2,。它的介電常數(shù)較小，且隨溫度的升高而下降,，這一特性使硅樹脂用作高壓絕緣有特別重要的意義,。同時,，硅樹脂的耐電弧及耐電暈性能也十分突出，其耐耐電弧性能（180s）是環(huán)氧樹脂（90s）的倆倍,。
但甲基類有機硅材料也有性能需要改進的地方：
（1）力學(xué)性能：受分子結(jié)構(gòu)及分子鍵作用力大小決定,，甲基有機硅灌封膠的彎曲、抗張,、抗沖擊,、耐擦傷等性能較差。
（2）耐化學(xué)性：強堿能斷裂Si-O-Si鍵,。且硅樹脂耐溶劑性能較差,，幾分鐘可導(dǎo)致樹脂膜完全破壞。