Gyda gwelliant parhaus technoleg gweithgynhyrchu dyfeisiau LED, mae ei effeithlonrwydd goleuol, ei ddisgleirdeb a'i bŵer wedi gwella'n sylweddol. Fodd bynnag, dim ond tua 20% yw effeithlonrwydd trosi ffotodrydanol LEDs, gyda'r ynni trydanol sy'n weddill yn cael ei drawsnewid yn ynni gwres, gan achosi i dymheredd y gydran godi a gostwng yr effeithlonrwydd goleuol. Fel rhan annatod o'r gydran, mae'r deunydd amgáu hyd yn oed yn fwy sensitif i dymheredd uchel. Felly, methiant a achosir gan y deunydd amgáu yw un o'r prif resymau sy'n effeithio ar hyd oes y modiwl LED cyfan.
Mae'r papur hwn yn canolbwyntio ar fodiwlau LED gan ddefnyddio deunyddiau amgáu silicon a ffosffor cyffredin. Dewiswyd samplau cynrychioliadol a buont yn destun profion heneiddio o dan amodau-tymheredd uchel. Y nod yw dadansoddi ymddygiad methiant y deunyddiau amgáu a dod o hyd i'w mecanweithiau methiant. Trwy fesur goleuo'r samplau ar-lein, cafwyd effaith cyfraith methiant y deunydd amgáu ar ddibynadwyedd y samplau LED o dan amodau tymheredd uchel.
1. Arbrawf Fel cynnyrch electronig dibynadwyedd uchel nodweddiadol, gall LEDs gael hyd oes o sawl blwyddyn ar dymheredd ystafell. Byddai profi o dan amodau confensiynol yn cymryd gormod o amser a chostus. Yn ôl model Arrhenius, mae hyd oes modiwlau LED yn lleihau gyda thymheredd cynyddol. Felly, gall cynyddu'r tymheredd amgylchynol gyflymu methiant modiwlau LED. Yn seiliedig ar baramedrau perfformiad perthnasol y samplau LED a ddewiswyd yn yr arbrawf hwn a chanlyniadau profion blaenorol, cynhaliwyd prawf heneiddio cyson tymheredd uchel tymheredd o 125 gradd . Mae'r prif amlygiadau o fethiant LED yn cynnwys: gostyngiad o 30% mewn goleuo, fflachio, a methiant LED llwyr (hy, diffodd llwyr). Felly, i archwilio ymddygiad methiant modiwlau LED o dan amodau tymheredd uchel, mae angen deall patrwm newid goleuo LED dros amser. Mae dulliau profi all-lein traddodiadol yn gofyn am dynnu'r sampl i'w brofi, sy'n torri ar draws yr arbrawf ac yn effeithio'n sylweddol ar gywirdeb y data. Felly, mae'r papur hwn yn mabwysiadu dull mesur ar-lein i fonitro'r newid mewn goleuo dros amser mewn amser real.
1.1 Gweithdrefn Arbrofol
Dangosir y weithdrefn arbrofol yn Ffigur 1. Rhoddir y sampl yn y siambr brawf ar gyfer pŵer-wrth brofi. Mae ei signal goleuo yn cael ei drosglwyddo i fesurydd goleuo trwy ffibr optegol. Mae'r mesurydd goleuo yn trosi'r signal golau yn signal trydanol ac yn ei drosglwyddo i'r ddyfais caffael. Cesglir y data a gaffaelir mewn cyfrifiadur gan ddefnyddio meddalwedd samplu. Gall y system hon ganfod newidiadau mewn goleuo modiwlau mewn amser real heb dorri ar draws yr arbrawf; felly, mae cywirdeb y data arbrofol yn uwch na'r dulliau profi a ymyrrwyd.
Ffigur 1 - Astudiaeth ar Fethiant Deunyddiau Pecynnu Modiwl LED o dan Amodau Heneiddio Tymheredd Uchel-
Roedd yr offer caffael data yn cynnwys mesurydd goleuo aml-sianel cwbl ddigidol a meddalwedd ategol, ffibr optegol, a chlampiau ffibr optegol. Roedd y cyflenwad pŵer yn ffynhonnell gyfredol gyson, gan ddarparu 350mA o gerrynt i'r samplau LED. Y siambr brawf heneiddio tymheredd uchel a ddefnyddiwyd oedd siambr brawf beicio tymheredd uchel ac isel Ruikai RK-TH-408UF, gyda'r tymheredd yn cael ei reoli ar 125 gradd .
1.2 Samplau Prawf
Roedd pedwar math o samplau prawf, fel y dangosir yn Ffigur 2. O'r chwith i'r dde, maent yw: sampl sglodion pur LED glas (y cyfeirir ati yma wedi hyn fel y sampl sglodion pur), sglodion LED glas gyda silicon (y cyfeirir ati yma wedi hyn fel y sampl silicon), sampl LED gwyn gyda ffosffor a silicon (y cyfeirir ati yma wedi hyn fel sampl silicon ffosffor), a sampl LED gwyn gyda phosphor (y cyfeirir ati yma wedi hyn fel ffosffor). Mae'r samplau hyn i gyd yn fodiwlau LED gyda saffir fel y swbstrad, wedi'i grynhoi ar swbstrad dargludol gan ddefnyddio silicon neu ffosffor.
Ffigur 1 - Astudiaeth ar Fethiant Deunyddiau Pecynnu Modiwl LED o dan Amodau Heneiddio Tymheredd Uchel
2. Canlyniadau a Thrafodaeth
2.1 Monitro Goleuadau
Ni welwyd unrhyw LEDs fflachio neu farw yn ystod yr arbrawf. Felly, ystyriwyd bod gostyngiad goleuo o fwy na 30% mewn sampl LED yn fethiant. Profwyd pedwar math o sampl ar yr un pryd ar 125 gradd, a dewiswyd pum sampl ar gyfer pob math. Cyfartaleddwyd goleuo'r pum sampl ar gyfer pob math ac yna ei normaleiddio, fel y dangosir yn Ffigur 3. Mae'r ffigur yn dangos, ar ôl tua 120 awr o brofi, bod goleuo'r sampl sglodion pur wedi gostwng tua 8%, tra bod gostyngiad goleuo'r tri sampl arall yn fwy na 30%. Yn ôl y meini prawf ar gyfer barnu methiant LED, methodd y sampl silicon, y sampl silicon ffosffor, a'r sampl ffosffor.
Ffigur 1 - Cromlin Oleuo
2.2 Newidiadau Ymddangosiad
Arsylwyd ymddangosiad y samplau ar ôl yr arbrawf. Dangosir ymddangosiad y samplau ar ôl yr arbrawf yn Ffigur 4.
Ffigur 1 (gyda delwedd gysylltiedig)
Postio-Arbrawf
Mae'r ddelwedd yn dangos newidiadau ymddangosiad gwahanol yn y pedwar sampl: ni ddangosodd y sampl sglodion pur fawr o newid, gyda dim ond ychydig o anffurfiad o'r lens resin epocsi mwyaf allanol; dangosodd y sampl silicon carbonization amlwg a swigod yn y canol; dangosodd y sampl silicon ffosffor swigod amlwg a rhai carbonization llai amlwg yn y canol; ac roedd lens resin epocsi y sampl ffosffor yn dangos dadffurfiad amlwg.
2.3 Dadansoddiad Canlyniadau
Cyn yr arbrawf, archwiliwyd y samplau prawf a chanfuwyd eu bod yn rhydd o garboneiddio a swigod, ac roedd y sglodion a'r lens yn lân ac yn rhydd o fater tramor. Ar ôl prawf heneiddio tymheredd uchel ar 125 gradd, ymddangosodd carbonization a swigod yn y sampl silicon, ac anffurfiodd lens resin epocsi y sampl heb silicon. Dangosodd y sampl sglodion pur, nad oedd yn defnyddio silicon na ffosffor, y newid lleiaf a'r gwanhad ysgafn lleiaf. Ar ôl 120 h o heneiddio, roedd y gwanhad golau yn llai na 10%. Yn ôl y meini prawf dyfarniad methiant, nid yw'r math hwn o sampl wedi methu eto. Methodd samplau silicon gan ddefnyddio dim ond samplau silicon a ffosffor gan ddefnyddio ffosffor yn unig ar ôl tua 36 awr o brofi. Roedd y gwahaniaeth yn y canlynol: cyn methiant, roedd cyfradd dadfeiliad goleuo'r sampl silicon yn is na chyfradd y sampl ffosffor; fodd bynnag, ar ôl methiant, cyflymodd cyfradd dadfeiliad goleuo'r sampl silicon yn sylweddol, gan arwain at bydredd goleuo llawer mwy ar ôl 120 awr o'i gymharu â'r sampl ffosffor. Methodd samplau ffosffor gan ddefnyddio silicon a ffosffor ar ôl tua 12 awr, a chyrhaeddodd pydredd goleuo 90% ar ôl 120 awr. I grynhoi, gellir dod i'r casgliadau canlynol:
① Roedd gan samplau sglodion pur yr oes hiraf. Rheswm posibl yw bod y samplau sglodion wedi defnyddio swbstrad saffir heb lenwi silicon neu ffosffor, sy'n golygu nad oeddent yn cynnwys unrhyw ddeunydd amgáu heblaw lensys resin epocsi. Felly, o dan yr un amser profi ac amodau tymheredd, methodd samplau silicon wedi'u llenwi â deunydd amgáu, samplau ffosffor, a samplau ffosffor- silicon, tra bod goleuo'r samplau sglodion, er eu bod yn gostwng, ni chyrhaeddodd 30%.
② Mae silicon a ffosffor yn cyfrannu at bydredd goleuo cyflymach yn y modiwl. Mae silicon yn carbonizes o dan dymheredd uchel, gan gynhyrchu nwy, a dyna pam mae swigod amlwg i'w gweld yn y samplau a brofwyd. Yn y samplau golau glas, gwelir carbonoli amlwg oherwydd bod y swbstrad saffir yn datgelu'r sglodyn cyfan, gan wneud y carbonization yn weladwy yn uniongyrchol. Fodd bynnag, yn y samplau golau gwyn, mae gorchudd ffosffor ar haen allanol y sglodion yn cuddio'r broses garboneiddio, gan arwain at swigod amlwg a charboneiddio llai amlwg. Ar ben hynny, gall y cotio ffosffor rwystro afradu gwres o'r sampl LED, gan arwain at dymheredd uwch a llai o oleuo. Felly, mae'r gostyngiad goleuo yn y sampl ffosffor yn sylweddol fwy na'r gostyngiad yn y sampl sglodion.
③ Ar 125 gradd, mae resin epocsi yn ehangu oherwydd gwres. Pan fydd y prawf yn cael ei stopio ac mae'r samplau'n cael eu hoeri i dymheredd yr ystafell, mae'r resin epocsi yn contractio oherwydd y gostyngiad tymheredd, gan achosi dadffurfiad lens ar y samplau sydd wedi'u tynnu. Mae anffurfiad lens yn lleihau trosglwyddiad golau, ond nid yw hyn yn achosi gwanhad golau angheuol.
3. Casgliad Mae deunyddiau amgáu cyffredin (fel silicon a ffosffor) yn cael effaith sylweddol ar ddibynadwyedd modiwlau LED. Er mwyn ymchwilio i ddylanwad deunyddiau amgáu, dewiswyd 125 gradd fel y tymheredd amgylchynol. Defnyddiwyd dull mesur ar-lein i gynnal-profion heneiddio tymheredd cyson ar bedwar sampl gwahanol ar yr un pryd mewn-siambr prawf tymheredd uchel. Mae'r canlyniadau'n dangos, ar 125 gradd, bod gan y modiwl LED heb silicon a ffosffor yr oes hiraf a dibynadwyedd uchel. Fodd bynnag, mae carboneiddio silicon a'r nwyon sy'n deillio o hynny, yn ogystal â'r ffosffor sy'n rhwystro afradu gwres, yn cyflymu pydredd goleuo. Bydd defnyddio silicon a ffosffor ar yr un pryd yn achosi pydredd goleuo cyflym, gan arwain at fethiant modiwl.
