LED灯珠变色分析之都是支架惹的祸

在LED驱动电源的使用过程中，偶尔会发生LED灯珠变色的情况，而导致这种情况出现的原因较多，支架出现问题就是其中一种。本文将介绍由于支架原因导致的LED灯珠变色问题，对其中三种常见的原因进行分析。

异物污染支架

在这种情况下，当失效灯珠一侧变色，揭开封装胶后可以看到变色部位的支架的表面覆盖一层异物，对异物进行元素成分测试，显示其主成分为锡（Sn）、铅（Pb）元素，测得的结果如图1所示。

图1

揭开灯珠变色部位外围的白色塑胶，在与白色塑胶接触的支架表面也检出了锡（Sn）、铅（Pb）成分。由于异物覆盖部位的支架与灯珠一侧的引脚相连，而引脚采用锡铅焊接。显而易见，如果灯珠在进行表面贴装时，引脚沾附了多余的锡膏，则在焊接时，熔化的焊料会沿着引脚爬升至与之相连的支架表面，形成覆盖层。因此，此案例中LED灯珠失效的原因是LED灯珠在进行组装焊接时，引脚焊接部位的焊料进入了支架表面，形成了覆盖物，从而导致了灯珠变色。

支架腐蚀

失效LED灯珠的中间部位变色发黑，开封后将其放在光学显微镜下观察，发现整个支架的表面明显地变黑，使用SEM&EDS测试发黑支架的成分，结果显示，除了正常的材质成分外，发黑支架中还具有较高含量的腐蚀性硫（S）元素，而支架表面镀银层局部也呈现出疏松的腐蚀形貌，如图2所示。

图2

通常LED灯珠在生产过程中，由于材料自身不纯或工艺过程污染等原因引入硫（S）、氯（Cl）等腐蚀性元素时，在一定条件下（如高温、水汽残留等），其金属支架极易发生腐蚀，导致灯珠出现变色、漏电等失效现象。

支架镀层质量差

LED灯珠点亮老化后出现变色发黑现象，且失效率高达30%。去掉灯珠表面的封装胶后，发现支架表层银镀层失去原有的光亮，呈现灰色。使用SEM观察支架表层微观形貌，发现与未装配的半成品支架相比，LED失效灯珠的支架表面银层疏松且有较多的孔洞。将半成品支架和失效LED制作成切片，观察其截面镀层质量，发现支架镀层结构为铜镀镍再镀银，与半成品相比，失效品支架的镍镀层变薄，表层银层变得疏松，且镍银镀层界限变得模糊。

使用AES测试失效LED支架浅表层成分，发现其中会有镍（Ni）元素，测试结果如下图所示，很显然，镍镀层扩散至了银层表面。由此得出，LED灯珠变色的原因为所用的支架镀层不良，老化后银层疏松产生孔洞，镍层经过银层孔洞扩散到银层表面，导致银层发黑，灯珠变色。

图3

值得一提的是，在众多的LED灯珠失效案例当中，由于支架出现异常而导致灯珠变色的情况是最多的。因此当手中的产品出现灯珠失效时，可以首先从支架方面开始检查，观察是否已经出现支架变色或腐蚀等异常现象的发生。