【失效分析】白光LED路灯发黄

07月,13,2024 | 浏览次数：9401

       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

       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（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

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。

       3.3|不良LED灯具OM观察

       3.4|发黄硅胶EDS/MS分析

       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 

       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。

       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。

       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。

       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。

       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。

       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 

        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。

        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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