暖白光LED光源色飘移机理分析

光电显示 时间:2014-01-19来源:网络
x; background-color: rgb(255, 255, 255); ">  图4a~b分别显示了支架外部的引脚SEM照片和EDS图谱,从图谱中可以发现引脚处的分析包含了S、V、Pb、Sn等元素,推断为锡膏的构成元素。

暖白光LED光源色飘移机理分析

  图4(a)引脚SEM照片

暖白光LED光源色飘移机理分析

  图4(b) 引脚部位的EDS分析图谱  笔者认为造成灯珠变色可能是由于其中的硅酸盐橙粉发生衰减,导致橙红光比例显著下降,进而表现为由暖白光转变为正白光。对于其变色机制,通过综合上面的分析数据,笔者认为导致发生色偏的原因可能有以下几个方面:

  (1)由于有机硅材料存在一定的透水特性,使用过程中,在高温作用下,水以水汽的状态渗透进入硅胶,与其中硅酸盐橙粉发生水解反应。

  (2)焊接所用的锡膏中含有大量的S元素,生产过程中,S元素侵入胶体,与水汽相遇,在高温状态下,发生反应,反应式为:S(2-) +H2O →HS(-) +OH(-)[注:OH(-)括号中的“-”代表负一价],如果HS(-)一旦形成,则会显著加剧对硅酸盐荧光粉的作用;

  (3)使用过程中,环境气氛中含有Cl(-)离子,一旦侵入,形成HCl,也会起到与HS相类似的作用,即加剧腐蚀荧光粉。

  4.预防措施

  通过上面的分析可见,硅胶作为荧光粉的包覆载体,对LED灯珠的稳定性其中至关重要的作用。本文结合世界应用,从以下几个方面提出了预防措施。

  首先要求胶体与支教之间必须形成良好的粘结,杜绝水汽和外界污染物从界面侵入。同时还要求胶体本身具有良好的隔离作用,目前市场上主要有两大类有机硅材料,硅树脂和硅胶,硅树脂采用由于其内部的长链大分子的交联度较高,其密封性明显优于硅胶,对水汽的侵入具有良好的隔离作用。陷入如能控制水汽侵入,就可以避免与荧光粉粉体发生水解反应,从而显著降低灯珠发生变色的概率。

  第二方面应尽量选用低S的锡膏或焊料,同时在生产过程中,尽量生产环境的气流畅通,避免S元素在局部空间发生富集;此外选用不含S元素的套管材料也是有效防护的措施之一;

  第三方面,热量是导致荧光粉发生变质反应的催化剂,从灯具结构、散热材料等方面进行优化设计,提升散热能力,降低工作温度,对缓解变色也是重要的改进措施之一。

  第四方面,可选用具有防水包覆处理的荧光粉。博睿光电开发的硅酸盐橙粉(型号为BO591系列)即是采用的独特的专利包覆技术,使得粉体表面形成疏水层避免水分子在荧光粉颗粒表面吸附,同时还有利于促进荧光粉在胶体中的分散,提升光色一致性,目前已经在众多封装企业中得到广泛应用。

  5.结论

  本文采用EDS对变色的暖白光LED灯珠的不同部位进行了元素分析,结果显示支架内部镀银层已经与S元素发生反应,由此说明从环境中侵入的S元素与水汽结合后形成的酸性产物可能是加剧其中硅酸盐荧光粉的关键因素。

  通过选用防水性性能优异的有机硅材料以及荧光粉可以从大幅度缓解灯珠变色问题。当然如能从源头出发,开发出化学稳定性优异的荧光粉,就可以从根本接受这一问题,这也是我们荧光粉材料供应商需要长期关注的研究方向。

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关键词: 暖白光 LED光源

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