白光LED路灯发黄分析_失效分析案例_专业检测机构优尔鸿信

【失效分析】白光LED路灯发黄

07月,13,2024 | 浏览次数：4549

01.测试背景

客户反映，其生产的白光LED路灯，在桥下使用一周后，灯珠发黄，出光效率明显下降，其中蓝光灯珠尤为严重（如上图所示）。整体不良率约59%。样品信息如下图所示：

02.失效样品确认

失效样品拆解

将发黄灯珠最外层透镜去掉，发现内部填充硅胶已严重发黄。

03.样品测试

3.1|发黄灯珠电性测试

发黄灯珠电性测试

发黄蓝光LED电性测试结果（室温）

发黄灯珠（蓝光、红光、绿光）芯片主要电性参数均在规格范围之内，未见损伤迹象。但蓝光LED光衰严重，红、绿光相对较好。

3.2|不良LED灯具电性测试

不良LED灯具电性测试

LED灯具参数

工作电压	工作电流	驱动方式	总功率
DC24V	780mA	恒流	36W

LED灯具共有红、绿、蓝灯珠各12颗，每种颜色一组，组与组并联。

灯具正常点亮后，流经灯珠的电流处在正常值。但蓝灯只有第一颗灯珠亮度较为正常。由于前6颗蓝光灯珠串连，流经电流相同。故蓝灯亮度降低应和硅胶发黄程度有关。

3.3|不良LED灯具OM观察

不良LED灯具OM观察

对LED灯具前6颗蓝光灯珠进行观察，发现发黄有逐渐加深的趋势。从第3颗灯珠开始发黄已非常严重。综合前面结果，推断硅胶发黄程度对出光效率有显著影响，其中对蓝光影响最大。

3.4|发黄硅胶EDS/MS分析

发黄硅胶与正常硅胶的热曲线

EGA/MS结果表明，硅胶成分为聚甲基硅氧烷及甲基硅氧烷的低聚物。即灯珠采用的封装材料为典型的甲基有机硅树脂。

发黄硅胶与正常硅胶的热曲线存在差异，其高分子可能发生了部分裂解。硅胶发黄应为老化导致。

3.5|LED加速老化实验 老化实验A组老化前和老化五天后对比

高温60℃的条件下通电老化五天后，灯珠硅胶未出现变黄状况。

根据芯片规格书，LED芯片的耐受温度为115 ℃。故灯珠工作时的温度应在100 ℃以下。在此热量条件下，单一热量应不会使硅胶变黄。

老化实验B组老化前、老化一天后和老化五天后对比

采用60℃的温度，将湿度提升至90%RH。在此情况下老化五天后，灯珠硅胶开始变黄。这说明水汽在高温下能加速硅胶老化。

老化实验C1组样品1老化前后对比

老化实验C1组样品2不同老化天数样品对比

维持温度60℃、湿度90%RH的条件，增加希顺黑胶气氛进行老化实验。老化一天后既有样品出现发黄（见样品1），老化五天后样品明显变黄（见样品2）。证明黑胶挥发气体对硅胶老化起显著加速作用。

老化实验C2组样品1和样品2不同老化天数样品对比

将黑胶更换为卡夫特牌，在随后的高温老化实验中发现。即使湿度为50%RH，样品仍很快发黄，老化四天后甚至出现样品发黑的状况（见样品2）。卡夫特牌黑胶挥发气体的老化加速作用要强于希顺牌。

老化实验D1组不同老化天数对照图

将实验条件全部改为常温常湿，然后进行通电实验。在希顺黑胶气氛下，样品通电两天后出现异色，五天后开始变黄。说明希顺黑胶挥发气体的老化加速作用在常温下出现了一定程度的弱化。

老化实验D2组样品1及样品2老化前后对比

在常温常湿情况下，采用卡夫特黑胶进行实验。通电一天后既有样品出现变黄，两天后明显发黄（见样品1），四天后严重发黄（见样品2）。卡夫特黑胶挥发气体的老化加速作用在常温下仍非常显著。

结果汇总

组别	实验条件	测试结果
A组	高温（60℃）	五天后未发黄
B组	高温高湿（60℃、90%RH）	五天后开始发黄
C1组	高温高湿（60℃、90%RH）+希顺牌黑色密封胶	一天后开始发黄五天后明显发黄
C2组	高温高湿（60℃、50%RH）+卡夫特牌黑色密封胶	一天后开始发黄四天后发黑
D1组	常温常湿+希顺牌黑色密封胶	五天后开始发黄
D2组	常温常湿+卡夫特牌黑色密封胶	一天后轻微发黄两天后明显发黄

综上，黑胶挥发气体对硅胶老化具备加速能力，高温情况下老化速度会进一步加快。其中卡夫特牌黑胶的老化加速能力强于希顺牌。

3.6|黑胶挥发气体分析 黑色硅胶及黑色硅胶HS-GCMS谱图

固化后的黑胶在80℃时候大量挥发出有机气体，成分为二甲基硅氧烷类物质(属于硅胶单体)，其它成分未检出。在对黑色密封胶进行分析时，其初期有刺鼻气体放出，怀疑为残余引发剂。引发剂的作用是促进高分子聚合。密封胶中使用的引发剂通常为强氧化性物质，具备加速硅胶老化的能力。怀疑残余引发剂导致了灯珠硅胶发黄。

04.结论与建议
结论：
1、发黄LED芯片的主要电性参数正常。
2、灯珠发黄为填充硅胶（甲基有机硅树脂）老化所致。
3、不同位置的灯珠发黄程度不一，可能和LED灯具的散热均匀度有关。
4、蓝光的波长约455～492nm，接近紫外光区，能量强，比其它可见光更容易加速硅胶老化。

5、LED灯具所使用的黑色密封胶挥发出气体，渗透至灯珠内部，导致内部硅胶老化发黄；在高温情况下老化速度会加快。挥发气体具有强氧化剂作用。

建议：
1、增强LED灯珠的密封性能。

2、更换黑色硅胶或改进黑胶配比及固化工艺，以减少引发剂残余。

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