直插LED灯珠变色这6个原因值得注意

直插LED灯珠 即为发光二极管，是一种将电能转化为光能的半导体固体发光器件，其中心是 PN 结，它除了具有普通 PN 结的正导游通、反向截止和击穿特性外，在一定条件下，它还具有发光特性 。某公司消费的 3528 型白光 LED 灯珠的代表性外观图， 其构造主要包含以下几个局部：引线、支架、封装胶、键合丝、LED 芯片、固晶胶和荧光粉。LED 灯珠变色失效与其资料、构造、封装工艺和运用条件亲密相关，以下将经过详细的案例来对其变色缘由停止剖析。

 封装胶缘由

1  封装胶中残留外来异物 

         失效灯珠的外观呈现部分变色发黑。揭开封装胶，发现有一个黑色异物夹杂在封装胶内，用扫描电镜及能谱仪 （SEM&EDS） 对异物停止成分剖析，确认其主成分为铝（Al）、碳（C）、氧 （O）元素， 还含有少量的杂质元素，测试结果如图 3 所示。分离用户反应的失效背景可知，该异物是在封装过程中引入的。

2  封装胶受化学物质腐蚀发作胶体变色 

         失效品为玻璃光管灯，内部的 LED 灯带运用单组份室温固化硅橡胶粘结固定在玻璃管上，固胶部位灯带上的 LED 灯珠呈现发黄变暗现象。失效灯珠封装胶的材质为硅橡胶，运用 SEM&EDS 测试封装胶的元素成分，发现其比正常灯珠封装胶成分多检出了硫（S）元素。

         通常硫磺、有机二硫化物和多硫化物等含硫物质能够作为硫化剂，使橡胶发作硫化交联反响，从而使橡胶的构造改动，呈现出颜色发黄变暗、热合成温度升高的现象。经过 TGA 测试灯珠封装胶体的热合成温度可知，失效灯珠封装胶在失重 2%、5%、10%、15%和 20%时的温度均比同批次良品封装胶相同失重量的温度高出 25 ℃以上，封装胶热合成曲线，证明了封装胶因发作硫化交联招致其热合成温度升高的现象。运用 ICPOES 进一步对起固定作用的单组份固化硅橡胶停止化学成分剖析，检出其中含有约 400ppm 的硫（S）元素。

         由此可知，LED 灯珠发黄变暗的缘由为玻璃灯管内粘结固定用的单组份室温固化硅橡胶在固化过程中挥发出的含硫（S）的气体侵入到了 LED 封装胶中，使封装胶发作了进一步的硫化交联反响， 而再次硫化交联招致封装胶体变黄变暗。后续用户改用未运用单组份固化硅橡胶的塑料灯管则未呈现灯珠变色的现象。因而，LED 消费方在产品设计选材和制造时应思索产品各部件所用不同资料互相间的匹配性，防止因资料的不兼容而招致后续呈现牢靠性问题。

荧光粉沉降

          灯珠装配成 LED 灯具后在仓库贮存时，发作了色温漂移失效，失效直插LED灯珠的封装胶由橙色变为浅黄色，对其停止 I-V 特性测试，发现灯珠能够正常点亮，且 I-V 曲线正常，只是出光亮度发作改动。取一些失效灯珠，以机械开封方式取出封装胶，发现支架外表均残留有透明颗粒物，运用 SEM&EDS 测试颗粒物成分，结果显现其含有高含量的锶（Sr）元素，如图 6 所示； 而封装胶与支架接触面也检出了高含量的锶（Sr）元素和钡（Ba）元素，

         与之相比，良品灯珠开封后，支架外表较洁净，外表主成分为银（Ag）和少量的碳（C）元素，未检出锶（Sr）元素， 且在其封装胶与支架的接触面上也未检出锶（Sr）和钡（Ba）元素。经过测试失效品和良品灯珠封装胶的截面成分得知，二者所用的荧光粉的成分相 同，均为钇铝石榴石（主要成分为氧 （O） 、铝（Al）和钇（Y））与硅酸锶钡（主要成分为碳（C）、氧（O）、 硅（Si）、锶（Sr）、钡（Ba）和钙（Ca））混合荧光粉。

         因而，LED 灯珠的失效缘由为所运用的硅酸盐荧光粉沉降到了封装胶底部及支架表层，致使因光折射规律不分歧而发作色散现象，招致色温漂移，同时发作灯珠变色现象。

    支架缘由

1  异物污染支架 

         失效灯珠一侧变色，揭开封装胶后能够看到变色部位的支架的外表掩盖了一层异物，对异物停止元素成分测试，显现其主成分为锡 （Sn） 、铅（Pb）元素。揭开灯珠变色部位外围的白色塑胶，在与白色塑胶接触的支架 外表也检出了锡 （Sn）、 铅 （Pb） 成分。 由于异物掩盖部位的支架与灯珠一侧的引脚相连，而引脚采用锡铅焊接。

         显而易见，假如灯珠在停止外表贴装时，引脚沾附了多余的锡膏，则在焊接时，凝结的焊料会沿着引脚爬升至与之相连的支架外表，构成掩盖层。因而，此案例中 LED 灯珠失效的缘由是LED灯珠在停止组装焊接时，引脚焊接部位的焊料进入了支架外表，构成了掩盖物，从而招致了灯珠变色。

2  支架腐蚀 

         失效 LED 灯珠的中间部位变色发黑，开封后将其放在光学显微镜下察看，发现整个支架的外表明显地变黑，运用 SEM&EDS 测试发黑支架的成 分，结果显现，除了正常的材质成格外，发黑支架中还具有较高含量的腐蚀性硫 （S）元素，而支架外表镀银层部分也呈现出疏松的腐蚀形貌。通常 LED 灯珠在消费过程中，由于资料本身不纯或工艺过程污染等缘由引入硫（S）、氯 （Cl）等腐蚀性元素时，在一定条件下（如高温、水汽残留等），其金属支架极易发作腐蚀，招致灯珠呈现变色、漏电等失效现象。

 3  支架镀层质量差 

         LED 灯珠点亮老化后呈现变色发黑现象，且失效率高达30%。去掉灯珠外表的封装胶后，发现支架表层银镀层失去原有的光亮，呈现灰色。运用SEM 察看支架表层微观形貌，发现与未装配的半废品支架相比，LED 失效灯珠的支架外表银层疏松且有较多的孔洞。

         将半废品支架和失效 LED 制造成切片， 察看其截面镀层质量，发现支架镀层构造为铜镀镍再镀银，与半废品相比，失效品支架的镍镀层变薄，表层银层变得疏松，且镍银镀层界线变得含糊。运用 AES 测试失效 LED 支架浅表层成分，发现其中会有镍（Ni）元素，镍镀层扩散至了银层外表。

         由此得出，LED 灯珠变色的缘由为所用的支架镀层不良， 老化后银层疏松产生孔洞、镍层经过银层孔洞扩散到银层外表，招致银层发黑，灯珠变色。

         在众多的 LED 变色失效案例中，因支架变色或腐蚀招致的失效所占的比例是高的。因 此，LED 或支架消费方应采取一些措施来预防产品失效。例如：选择质量良好的、耐蚀的支架基材；采取适合的电镀工艺条件，保证构成晶粒细腻、构造致密的镀层，镀层厚度平均并到达防护请求；关于表层镀层为银的支架，选取有效的银维护工艺，进步银支架的防变色才能；在 LED 消费装配的过程中，则应避免外来的污染或腐蚀性物质的引入，确保LED 封装紧密，以降低因环境中的水汽和氧气等的侵入而引发各种腐蚀的可能性。

         以上剖析了因封装胶、荧光粉和支架构件异常招致直插LED灯珠变色失效的缘由和机理，希望能为业界提供参考和指引，使 LED 消费方在选材及制造过程中采取有效的措施来预防这些失效现象的发作，进一步地进步 LED 废品的牢靠性。

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