Почему сгорают светодиоды. ЛОС(VOC)

Почему сгорают светодиоды. ЛОС(VOC)

Все здраво верят и понимают — что выход из строя отдельного светодиода не допустим и не возможен в принципе. Без влияния сторонних факторов и при правильных режимах эксплуатации. Речь только о нормальных ТМ светодиодов. Не о копеешном барахле с Ali. Нормальный светодиод должен отработать весь свой срок службы.

В данной статейке будет не мало тех. терминов. Да и вообще, изначально тема сугубо техническая и обычному человеку трудно укладывается в голове. Я попытаюсь изложить просто, но при этом не теряя тех. смысл. Зачем пытаться переозвучить техническую тему в уши пользователям? Потому что, в итоге страдает последний.

Будучи у коллег по производству светодиодного LED освещения — попался мне в руки один из журналов. Журнальчик от компании Henkel про двухкомпанентные герметики и их совместимость и применимость в LED индустрии. Ребята плотно занимаются уличным LED освещением, им этот вопрос очень актуален. Мне же стало очень интересно, когда я увидел для себя наболевший вопрос — на одной из страничек.

Разыскав данный материал этой компании на просторах сети — не мог не прочесть и вникнуть.

Что интересно? А именно кто такой VOC или ЛОС, который упомянули в Русскоязычной версии журнала.

VOC — volatile organic compounds или по Русски ЛОС — летучие органические соединения. А именно речь шла о влиянии их(ЛОС) на инкапсулированную часть диода. Простыми словами — силиконовую линзу. Которая есть повседневно у каждого светодиода.

Прочитав статью  — заметил что компания Henkel ссылается на строгий регламент компании Cree. И даже проводит опыт по рекомендации самой компании Cree…

Что за опытный борд (TestBoards)? Ну а, причем тут Cree — наверное просто мировой ТМ светодиодов. Но нет!

Как оказалось, Группа инженеров Cree провела эксперимент по химической совместимости своих светодиодов. И опубликовала своего рода отчет в этом году.

Сам отчет есть на сайте компании Cree по ссылке 

Читая и вникая в статью стало понятно — что компания Cree внесла и даже отдельно вынесла такой фактор ЛОС. Как негативный внешний-сторонний фактор для светодиодов. Который может повлечь-изменить ресурс или параметры работы светодиода.

Сейчас некоторые подумают — опять много каких то тех. терминов, не интересно.

Ок, дальше немного народно и в картинках. Еще интересней — картинки в статье были до боли знакомы лично мне:

Да да, почему портятся светодиоды. Когда не токовый не тепловой режимы не нарушены!? Что еще может повлиять?!

Об этом эффекте я пытался обьяснить год назад, в статье  Мрак. Или стекло в светильнике враг? Где наглядно показано что бывает при использовании не правильных стекол.

Или еще нагляднее и еще ранее о рукожопах и лаке. Или  Диоды и вода. Защитный лак? Утопия. Где еще нагляднее показано что будет если взять в руки лак, как защита светодиодов от воды.

Я попытаюсь сегодня немного под итожить. Раз уж мировые ТМ об этом показательно пишут. Еще раз — я буду иногда писать с техническим уклоном, затем пытаться пересказать Русским языком.

Что сделали ребята из компании Cree.

То есть, практически: Чтобы продемонстрировать эффект обратимости —  три группы светодиодов, по 10 светодиодов в каждой, работали в различных условиях 450 часов. Первая группа из десяти светодиодов работала в открытой среде и не показал деградации от первоначального потока 100 люмен. Вторая группа работала в закрытой среде с известными химически несовместимыми материалами, здесь световой поток уменьшился до 90% от первоначального после 400 часов наработки. Третья группа светодиодов также был помещена в замкнутое пространство, с теми же несовместимыми соединениями. Здесь тоже наблюдалось уменьшение светового потока , но после 325 часов работы к светодиодам пустили свежий воздух, и в течение следующих 25 часов у третьей группы светодиодов световой поток практически восстановился.

 

То есть, они практически испытали и перечень материалов, тех или иных компаний (стекла, герметики, средства очистки, клея и так далее) все что можно поставить рядом с диодом или на него. И вывели что именно и какой эффект оказывает на диод(или не оказывает). И написали даже целый перечень материалов и даже ТМ выпускающие: безвредные, подозрительные и вредные для диодов материалы. По их мнению. И даже выпустили своего рода борд-набор для тестирования. То есть, можно купить и проверить самостоятельно тот или иной материал на совместимость-будучи разработчиком, инженером и тд. А потом уж — ставить или нет. Это как по мнению компании Cree рациональный подход. И в этом они совершенно правы!

Они это показали таким примером:

 Пример изменения цвета светодиода под воздействием ЛОС:
1. Светодиод запаян на печатной плате.
2. Вторичная оптика, приклеенная к плате с помощью клея.
3. ЛОС испаряется из клея и попадает под оптику.
4. ЛОС диффундируют через силиконовую линзу.
5. ЛОС в силиконе выше кристалла начинают изменять цвет.

Откатимся до производства светодиодов:

В процессе производства светодиода жидкий силикон заливается в форму. Во время отверждения силикон превращается в структуру с переплетенными нитями случайной длины и формы. Этим и объясняется немного желатиновые и упругие свойства получаемых линз, но это и также означает, что линзы являются пористыми и газопроницаемыми.

В светодиодных светильниках зачастую применяются клея, защитные покрытия, уплотнительные кольца, прокладки и герметики. Во время работы светильников происходит нагрев, и некоторые из этих материалов выделяют летучие органические соединения (ЛОС). Внутри светильника эти ЛОС проникают к светодиодам и диффундируют в пористую структуру первичной линзы светодиода.

Там, в силиконе, ЛОС будут занимать свободное пространство внутри переплетенных силоксановых цепей . Под воздействием тепла и высоких энергий фотонов, излучаемых кристаллом светодиода, летучие соединения могут изменять и блокировать свет, излучаемый светодиодом. Эти процессы обычно происходят чуть выше верхней поверхности светодиодного кристалла, так как именно там самая высокая температура и плотность светового потока . В зависимости от природы ЛОС (например, размер молекулы или ее чувствительности к теплу), изменения цвета могут произойти в течение нескольких часов или нескольких недель. Данные изменения могут произойти с синими светодиодами или белыми, технология производства которых предполагает использование синего кристалла с желтым фосфором. Но эти процессы не происходят в желтых, красных или зеленых светодиодах из-за более низкой доминантной длины волны, и соответственно более низкой энергией фотонов.

Теперь еще раз, и по Русски: 

Так и получается, в том или ином случае  — где на диод пытаются своего рода одеть защитный слой — нужно учитывать химические свойства этого слоя.  Еще проще — пытаются наколхозить какие то прокладки, уплотнительные шнуры, кожухи из ПЭТ прастиков или вовсе залить все силиконом. Ничего хорошего из этого не выйдет в итоге. Вопрос лишь времени.

Бывает даже так:

Зато никакая влага не пройдет(сарказм).

Или такой подход  к сборке светильников:

Стекла? Нет. Лучше все лаком замазюкать(сарказм)! Но потом вылезет вот так:

В прочем, о таких рукожопах с лаком я писал ранее. Кто пропустил, еще раз ссылка тут!

Вернемся к нашим ЛОС-ам.

Что в итоге компания Cree рекомендует, а что нет. Там список такой, что по сути почти ничего не рекомендует). Но кое что запрещает.

Cree не рекомендует использовать химические вещества , выделяющие ароматические углеводороды, которые даже в небольшом количестве могут привести к изменению цвета или повреждению светодиодов (например, толуол, бензол, ксилол).

• • Метилацетат или этилацетат (например, жидкость для снятия лака)
  • Цианоакрилат (например «Суперклей»)
  • Эфиры гликоля (в том числе Radio Shack ® Cleaner Precision Electronics — дипропиленгликоль монометилового эфира)

Формальдегид или бутадиен (в том числе клей Ashland PLIOBOND)

• Dymax 984-LVUF
• Клей Loctite Sumo
• Loctite 384
• Loctite 7387
• Loctite 242

Это лишь 10% списка.

На пример. При плавлении поликарбоната выделяется сложные полиэфиры угольной кислоты. Которые в свою очередь ведут к выходу из строя диода в итоге.

Наглядно это стекло выглядит так:

А диоды под этими дырами так:

Описанному мною год назад, еще раз ссылка

Вывод на сегодня таков. Или даже жизненная мудрость:

Используйте не просто качественные комплектующие, но главное с пониманием и грамотным-рациональным смыслом! Да прибудет с Вами хороший свет!

С уважением, Дмитрий Михайлов.