熒光粉沉降

　　燈珠裝配成LED 燈具后在倉庫儲存時， 發(fā)生了色溫漂移失效， 失效LED 燈珠的封裝膠由橙色變?yōu)闇\黃色， 對其進行I-V 特性測試， 發(fā)現燈珠可以正常點亮， 且I-V 曲線正常， 只是出光亮度發(fā)生改變。取一些失效燈珠， 以機械開封方式取出封裝膠， 發(fā)現支架表面均殘留有透明顆粒物， 使用SEM&EDS 測試顆粒物成分， 結果顯示其含有高含量的鍶（Sr） 元素， 如下圖所示。

　　而封裝膠與支架接觸面也檢出了高含量的鍶（ Sr） 元素和鋇（Ba） 元素， 如下圖所示。

　　與之相比， 良品燈珠開封后， 支架表面較干凈， 表面主成分為銀（Ag）和少量的碳（C） 元素， 未檢出鍶（Sr） 元素， 且在其封裝膠與支架的接觸面上也未檢出鍶（Sr） 和鋇（Ba） 元素。通過測試失效品和良品燈珠封裝膠的截面成分得知， 二者所用的熒光粉的成分相同， 均為釔鋁石榴石（ 主要成分為氧（O） 、鋁（Al） 和釔（Y） ） 與硅酸鍶鋇（ 主要成分為碳（C）、氧（O）、硅（Si）、鍶（Sr）、鋇（Ba） 和鈣（Ca）） 混合熒光粉。

　　因此， LED 燈珠的失效原因為所使用的硅酸鹽熒光粉沉降到了封裝膠底部及支架表層， 致使因光折射規(guī)律不一致而發(fā)生色散現象， 導致色溫漂移， 同時發(fā)生燈珠變色現象。

　　支架原因

　　（1）異物污染支架

　　失效燈珠一側變色， 揭開封裝膠后可以看到變色部位的支架的表面覆蓋了一層異物， 對異物進行元素成分測試， 顯示其主成分為錫（ Sn） 、鉛（Pb） 元素， 測得的結果如下圖所示。

　　揭開燈珠變色部位外圍的白色塑膠， 在與白色塑膠接觸的支架表面也檢出了錫（Sn）、鉛（Pb） 成分。由于異物覆蓋部位的支架與燈珠一側的引腳相連， 而引腳采用錫鉛焊接。顯而易見， 如果燈珠在進行表面貼裝時， 引腳沾附了多余的錫膏， 則在焊接時， 熔化的焊料會沿著引腳爬升至與之相連的支架表面， 形成覆蓋層。因此， 此案例中LED 燈珠失效的原因是LED 燈珠在進行組裝焊接時， 引腳焊接部位的焊料進入了支架表面， 形成了覆蓋物， 從而導致了燈珠變色。

　　（2）支架腐蝕

　　失效LED 燈珠的中間部位變色發(fā)黑， 開封后將其放在光學顯微鏡下觀察， 發(fā)現整個支架的表面明顯地變黑， 使用SEM&EDS 測試發(fā)黑支架的成分， 結果顯示， 除了正常的材質成分外， 發(fā)黑支架中還具有較高含量的腐蝕性硫（S） 元素， 而支架表面鍍銀層局部也呈現出疏松的腐蝕形貌， 如下圖所示。

　　通常LED 燈珠在生產過程中， 由于材料自身不純或工藝過程污染等原因引入硫（S） 、氯（Cl） 等腐蝕性元素時， 在一定條件下（如高溫、水汽殘留等）， 其金屬支架極易發(fā)生腐蝕， 導致燈珠出現變色、漏電等失效現象。

　　（3）支架鍍層質量差

　　LED 燈珠點亮老化后出現變色發(fā)黑現象， 且失效率高達30 % 。去掉燈珠表面的封裝膠后， 發(fā)現支架表層銀鍍層失去原有的光亮， 呈現灰色。使用SEM 觀察支架表層微觀形貌， 發(fā)現與未裝配的半成品支架相比， LED 失效燈珠的支架表面銀層疏松且有較多的孔洞。將半成品支架和失效LED 制作成切片， 觀察其截面鍍層質量， 發(fā)現支架鍍層結構為銅鍍鎳再鍍銀，與半成品相比，失效品支架的鎳鍍層變薄，表層銀層變得疏松，且鎳銀鍍層界限變得模糊。

　　使用AES 測試失效LED 支架淺表層成分， 發(fā)現其中會有鎳（Ni） 元素， 測試結果如下圖所示， 很顯然， 鎳鍍層擴散至了銀層表面。由此得出， LED 燈珠變色的原因為所用的支架鍍層不良， 老化后銀層疏松產生孔洞， 鎳層經過銀層孔洞擴散到銀層表面， 導致銀層發(fā)黑， 燈珠變色。

　　在眾多的LED 變色失效案例中， 因支架變色或腐蝕導致的失效所占的比例是最高的。因此，LED 或支架生產方應采取一些措施來預防產品失效。

　　例如：選擇質量良好的、耐蝕的支架基材;采取適宜的電鍍工藝條件，保證形成晶粒細膩、結構致密的鍍層，鍍層厚度均勻并達到防護要求;對于表層鍍層為銀的支架，選取有效的銀保護工藝，提高銀支架的防變色能力;在LED 生產裝配的過程中，則應防止外來的污染或腐蝕性物質的引入，確保LED 封裝嚴密，以降低因環(huán)境中的水汽和氧氣等的侵入而引發(fā)各種腐蝕的可能性。