解析LED灯珠变色的6种情况

　　LED 产品的可靠性日益受到了制造厂商及使用者的关注。而作为产品基本构成单元的LED 灯珠， 其质量的好坏直接影响着LED 成品的可靠性， 在实际应用中就常常发生因LED 灯珠的失效导致成品出现功能异常甚至完全失效的情况。近年来， 因灯珠变色导致成品出现色温漂移、流明降低和出光效果变差等一系列可靠性问题的案例日益增多， 使众多的LED 产品生产厂家及用户遭受了严重的经济损失。

　　本文通过几个LED 灯珠失效案例， 分析了导致LED 灯珠发生变色失效的根本原因。

　　封装胶原因

　　（1）封装胶中残留外来异物

　　失效灯珠的外观呈现局部变色发黑。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） 对异物进行成分分析［5-6］， 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， 测试结果如下图所示。结合用户反馈的失效背景可知， 该异物是在封装过程中引入的。

　　（2）封装胶受化学物质侵蚀发生胶体变色

　　失效品为玻璃光管灯， 内部的LED 灯带使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 灯珠出现发黄变暗现象。失效灯珠封装胶的材质为硅橡胶， 使用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， 测试结果如下图所示。

　　通常硫磺、有机二硫化物和多硫化物等含硫物质可以作为硫化剂， 使橡胶发生硫化交联反应， 从而使橡胶的结构改变， 呈现出颜色发黄变暗、热分解温度升高的现象。

　　通过TGA 测试灯珠封装胶体的热分解温度可知， 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， 封装胶热分解曲线如下图所示， 证实了封装胶因发生硫化交联导致其热分解温度升高的现象。使用ICPOES进一步对起固定作用的单组份固化硅橡胶进行化学成分分析， 检出其中含有约400 ppm 的硫（S） 元素。

　　由此可知， LED 灯珠发黄变暗的原因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， 使封装胶发生了进一步的硫化交联反应，而再次硫化交联导致封装胶体变黄变暗。后续用户改用未使用单组份固化硅橡胶的塑料灯管则未出现灯珠变色的现象。因此， LED 生产方在产品设计选材和制造时应考虑产品各部件所用不同材料相互间的匹配性， 避免因材料的不兼容而导致后续出现可靠性问题。