三合一封装的LED因其显示效果明显优于DIP封装(Dual ln-line Package,双列直插式封装))的LED,近几年已越来越多地应用到了户外显示市场。但近期3535/5050产品频频暴露出的质量问题,也说明这类产品相对户外使用,有些差强人意。
3535/5050的生产制造过程是在室内恒定温度、恒定湿度下加工完成的,在这种环境或相似环境下使用时应该不存在问题,但当户外使用时,由于户外环境的变化复杂得多,会有许多意想不到的情况发生。
为什么近期有好些采用了3535/5050产品的项目发生质量事故呢?3535/5050产品到底有怎么样的隐患呢?
让我们分析一下3535/5050的产品结构:
1.不同材料组合可能造成的影响:
1.1PPA:热膨胀系数约1.6*10-4米/度
1.2环氧树脂:热膨胀系数约为0.671*10-4米/度;
1.3金属:紫铜热膨胀系数约为0.167*10-4米/度;
1.4由于不同材料具有不同热膨胀系数,而且,热膨胀系数随着温度的变化会有所改变,所以温度变化可以造成外形或体积的变化,从而产生各种不同方向的内部应力,因此,3535/5050在户外使用时,在选择材料方面尽可能选择热膨胀系数相近的材料为好。同时,在制造工艺上,必须面对复杂的户外使用环境进行全面的应力分析,确保应力在一定范围内保持相对线性变化,也就是说在产品内部可以有效化解,以期在户外应用时相对可靠。
2.环境因素可能造成的影响:
2.1温度:
2.1.1通电发热:LED点亮的发热过程是自内向外延伸的,对于PPA、环氧树脂等不同材料,其受热的过程不是整体一起发热,而是局部发热向整体转换的,因此,应力的产生在时间上、大小上、及方向性上,都会有所不同。只有当这些变化未超出材料的弹性变化范围内时,产品安全;如果变化超出了这个范围,则可能出现质量问题。所以,能否有效控制应力的变化是关键。
2.1.2环境冷热:户外使用时,在不通电情况下,随着环境温度的变化,LED的温度变化是从表面向内部渗透的,也是局部变化向整体转换的,因此,应力的产生在时间上、大小上、及方向性上,都会有所不同,只有在这些变化未超出材料的弹性变化范围内时,产品安全;如果变化超出了这个范围,则可能出现质量问题。所以,同样能否有效控制应力的变化是关键。
2.2湿度:在潮湿或雨水环境下,相当于把LED浸在雾化或液态的水中,对于PPA、环氧树脂等不同材料,在以水为媒介的环境中,其膨胀系数也是不同的。膨胀变化的过程也是自外向内、由局部向整体转换的过程,因此,应力的产生在时间上、大小上、及方向性上,都会有所不同,只有在这些变化未超出材料的弹性变化范围内时,产品安全;如果变化超出了这个范围,则可能出现质量问题。所以,能否有效控制应力的变化是关键。同时,这种情况下对产品的密封性将是一个考量,密封是否可靠也会对产品质量造成较大影响。
2.3酸碱度:在具有酸碱性环境下使用,无疑是将LED置于雾化的酸碱物质当中,对于PPA、环氧树脂等不同材料,在以酸碱性雾化物为媒介的环境中,其膨胀系数也是不同的,膨胀变化的过程也是自外向内、由局部向整体转换的过程,因此,应力的产生在时间上、大小上、及方向性上,都会有所不同,只有在这些变化未超出材料的弹性变化范围内时,产品安全;如果变化超出了这个范围,则可能出现质量问题。所以,同理能否有效控制应力的变化是关键。同时,对产品的密封性将是一个考量,密封是否可靠也会对产品质量造成较大影响。在上述环境下,材料的抗腐蚀性,也将成为产品的另一个考量指标。
2.4紫外线:在户外使用,紫外线的长期照射是不可避免的,尤其是在夏季,在高温环境下紫外线的照射,对材料的特性影响极大。加速材料的老化,对于PPA、环氧树脂等不同材料,其老化的速度实不相同的,初期特性相近的物质,到后期,就会发生较大的偏差,引起材料膨胀过程中,应力的产生在时间上、大小上、及方向性上,都会大所不同,从而导致产品内部的应力变化失衡,产生严重的质量问题。材料需要进行相关的抗紫外线处理。
2.5风沙尘埃:LED在户外使用时,尤其是在中国的北方及西北地区,风沙走石及沙尘暴等恶略天气时常发生,LED管子表面都会积累很多灰尘,由于在户外长期风吹雨淋的,在LED不断热胀冷缩的过程中,其表面的许多微小的粉尘,会慢慢透过表层渗透到PPA、环氧树脂等材料中,从而局部改变材料的特性,长期持续影响,情节严重时也会导致产品内部的应力变化失衡,产生严重的质量问题。
3.综上所述,现阶段3535或5050产品要想在户外正常使用,并改变质量事故频发的局面,必须处理好以下问题:
3.1材料选择上要考虑特性相近,以减少应力产生的影响;考虑彼此间相容性好,可以提升密封性;考虑抗紫外线强,可以延缓材料的老化周期等;
3.2在产品工艺上寻求突破,以期能有效地化解内部应力对产品质量的影响;
3.3在产品设计上寻求突破,可考虑改变多种材料的组合方式,为单一材料的封装形式。
只有当这些问题解决好时,3535或5050产品才可能作为一款稳定、成熟的产品,为市场、为企业、为客户提供最大化的利益保障。