由封装胶引起的LED灯珠异常问题分析

由于高可靠性与极佳的显色性，LED技术开始成为了目前照明领域中的主流技术，但高可靠性并不意味着LED产品不会损坏，在实际应用中LED的关键器件LED灯珠还是会出现变色问题的。本文就将针对由于封装胶引起的LED灯珠变色问题进行分析。

封装胶中残留外来异物

图1

一般来说，如果是由于封装胶中存留的外来物引起的灯珠异常，会导致灯珠的外观呈现黑色。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，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1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。

封装胶受化学物质侵蚀发生胶体变色

图2

这种情况一般发生在玻璃光管灯当中。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，测试结果如图2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400ppm的硫(S)元素。

(a)失效品

(b)良品

图3

通过分析可得知，LED灯珠发黄的主要原因是由于化学气体的挥发导致的，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。

以上两点就是在封装胶过程中可能引起灯珠异常的两个方面，本文针对这两个方面，结合图文的形式进行了不同的讲解。在设计过程中遇到LED灯珠损坏问题的朋友，不妨花上几分钟来阅读本文，相信会有意想不到的收获。