LED ডিভাইস উত্পাদন প্রযুক্তির ক্রমাগত উন্নতির সাথে, এর উজ্জ্বল দক্ষতা, উজ্জ্বলতা এবং শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে। যাইহোক, LED-এর ফটোইলেক্ট্রিক রূপান্তর দক্ষতা এখনও প্রায় 20%, অবশিষ্ট বৈদ্যুতিক শক্তি তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, যার ফলে উপাদানের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং উজ্জ্বল কার্যক্ষমতা হ্রাস পায়। উপাদানের একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ হিসাবে, এনক্যাপসুলেশন উপাদান উচ্চ তাপমাত্রার জন্য আরও বেশি সংবেদনশীল। অতএব, এনক্যাপসুলেশন উপাদান দ্বারা সৃষ্ট ব্যর্থতা সমগ্র LED মডিউলের জীবনকালকে প্রভাবিত করার প্রধান কারণগুলির মধ্যে একটি।
এই কাগজটি সাধারণ সিলিকন এবং ফসফর এনক্যাপসুলেশন উপকরণ ব্যবহার করে LED মডিউলগুলিতে ফোকাস করে। প্রতিনিধি নমুনা বাছাই করা হয়েছিল এবং উচ্চ-তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে বার্ধক্য পরীক্ষা করা হয়েছিল। উদ্দেশ্য হল এনক্যাপসুলেশন উপকরণগুলির ব্যর্থতার আচরণ বিশ্লেষণ করা এবং তাদের ব্যর্থতার প্রক্রিয়াগুলি খুঁজে বের করা। অনলাইনে নমুনার আলোকসজ্জা পরিমাপ করে, উচ্চ-তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে LED নমুনাগুলির নির্ভরযোগ্যতার উপর এনক্যাপসুলেশন উপাদানের ব্যর্থতার আইনের প্রভাব প্রাপ্ত করা হয়েছিল।
1. পরীক্ষা একটি সাধারণ উচ্চ-বিশ্বস্ততা ইলেকট্রনিক পণ্য হিসাবে, ঘরের তাপমাত্রায় LED এর জীবনকাল কয়েক বছর থাকতে পারে। প্রচলিত অবস্থার অধীনে পরীক্ষা করা অনেক সময়সাপেক্ষ এবং ব্যয়বহুল হবে-। আরহেনিয়াস মডেল অনুসারে, LED মডিউলগুলির আয়ুষ্কাল তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পায়। অতএব, পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা বৃদ্ধি LED মডিউলগুলির ব্যর্থতাকে ত্বরান্বিত করতে পারে। এই পরীক্ষায় নির্বাচিত এলইডি নমুনাগুলির প্রাসঙ্গিক পারফরম্যান্স প্যারামিটার এবং পূর্ববর্তী পরীক্ষার ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, একটি ধ্রুবক-তাপমাত্রা উচ্চ-তাপমাত্রা বার্ধক্য পরীক্ষা 125 ডিগ্রিতে পরিচালিত হয়েছিল। LED ব্যর্থতার প্রধান প্রকাশগুলির মধ্যে রয়েছে: আলোকসজ্জায় 30% হ্রাস, ঝিকিমিকি, এবং সম্পূর্ণ LED ব্যর্থতা (অর্থাৎ, সম্পূর্ণ নির্বাপণ)। তাই, উচ্চ তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে LED মডিউলগুলির ব্যর্থতার আচরণ অন্বেষণ করতে, সময়ের সাথে সাথে LED আলোকসজ্জার পরিবর্তনের প্যাটার্ন বোঝা প্রয়োজন। প্রথাগত অফলাইন পরীক্ষার পদ্ধতিতে পরীক্ষার জন্য নমুনা অপসারণ করা প্রয়োজন, যা পরীক্ষায় বাধা দেয় এবং ডেটার নির্ভুলতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। অতএব, এই কাগজটি বাস্তব সময়ে সময়ের সাথে আলোকসজ্জার পরিবর্তন নিরীক্ষণের জন্য একটি অনলাইন পরিমাপ পদ্ধতি গ্রহণ করে।
1.1 পরীক্ষামূলক পদ্ধতি
পরীক্ষামূলক পদ্ধতিটি চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। নমুনাটি পরীক্ষায় পাওয়ার জন্য-পরীক্ষা চেম্বারে রাখা হয়েছে। এর আলোক সংকেত অপটিক্যাল ফাইবারের মাধ্যমে একটি আলোক মিটারে প্রেরণ করা হয়। ইলুমিন্যান্স মিটার আলোক সংকেতকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করে এবং এটি অধিগ্রহণ ডিভাইসে প্রেরণ করে। স্যাম্পলিং সফটওয়্যার ব্যবহার করে একটি কম্পিউটারে অর্জিত তথ্য সংগ্রহ করা হয়। এই সিস্টেমটি পরীক্ষায় বাধা না দিয়ে বাস্তব সময়ে মডিউল আলোকসজ্জার পরিবর্তন সনাক্ত করতে পারে; অতএব, পরীক্ষামূলক তথ্যের নির্ভুলতা বিঘ্নিত পরীক্ষার পদ্ধতির চেয়ে বেশি।
চিত্র 1 - উচ্চ তাপমাত্রা বার্ধক্য অবস্থার অধীনে LED মডিউল প্যাকেজিং উপাদানের ব্যর্থতার উপর অধ্যয়ন
ডেটা অধিগ্রহণের সরঞ্জামগুলির মধ্যে একটি সম্পূর্ণ ডিজিটাল মাল্টি-চ্যানেল আলোক মিটার এবং সমর্থনকারী সফ্টওয়্যার, অপটিক্যাল ফাইবার এবং অপটিক্যাল ফাইবার ক্ল্যাম্প অন্তর্ভুক্ত ছিল৷ বিদ্যুৎ সরবরাহ একটি ধ্রুবক বর্তমান উৎস ছিল, LED নমুনাগুলিতে 350mA কারেন্ট প্রদান করে। উচ্চ-তাপমাত্রার বার্ধক্য পরীক্ষার চেম্বারটি ছিল রুইকাই ইন্সট্রুমেন্টস আরকে-TH-408UF উচ্চ এবং নিম্ন তাপমাত্রার সাইক্লিং টেস্ট চেম্বার, যার তাপমাত্রা 125 ডিগ্রি নিয়ন্ত্রিত হয়।
1.2 পরীক্ষার নমুনা
চার ধরনের পরীক্ষার নমুনা ছিল, যেমনটি চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। বাম থেকে ডানে, সেগুলি হল: একটি নীল এলইডি বিশুদ্ধ চিপের নমুনা (এরপরে এটিকে বিশুদ্ধ চিপের নমুনা হিসাবে উল্লেখ করা হয়েছে), সিলিকন সহ একটি নীল এলইডি চিপ (পরে এটিকে সিলিকন নমুনা হিসাবে উল্লেখ করা হয়েছে), একটি সাদা এলইডি নমুনা, ফসফর সহ একটি সাদা এলইডি নমুনা এবং সিলিকন নমুনা (সিলিকন নমুনা)। ফসফর সহ সাদা LED নমুনা (এর পরে ফসফর নমুনা হিসাবে উল্লেখ করা হয়)। এই নমুনাগুলি হল সমস্ত এলইডি মডিউল যার সাবস্ট্রেট হিসাবে নীলকান্তমণি রয়েছে, সিলিকন বা ফসফর ব্যবহার করে পরিবাহী সাবস্ট্রেটে আবদ্ধ।
চিত্র 1 - উচ্চ তাপমাত্রা বার্ধক্য অবস্থার অধীনে LED মডিউল প্যাকেজিং উপাদানের ব্যর্থতার উপর অধ্যয়ন
2. ফলাফল এবং আলোচনা
2.1 আলোকসজ্জা পর্যবেক্ষণ
পরীক্ষার সময় কোন ঝাঁকুনি বা মৃত LED পরিলক্ষিত হয়নি। অতএব, একটি LED নমুনায় 30% এর বেশি আলোকসজ্জা হ্রাসকে ব্যর্থতা হিসাবে বিবেচনা করা হয়েছিল। চার ধরনের নমুনা একই সাথে 125 ডিগ্রীতে পরীক্ষা করা হয়েছিল, প্রতিটি ধরণের জন্য পাঁচটি নমুনা নির্বাচন করা হয়েছিল। প্রতিটি প্রকারের জন্য পাঁচটি নমুনার আলোকসজ্জা গড় করা হয়েছিল এবং তারপরে স্বাভাবিক করা হয়েছিল, যেমন চিত্র 3-তে দেখানো হয়েছে। চিত্রটি দেখায় যে প্রায় 120 ঘন্টা পরীক্ষার পরে, বিশুদ্ধ চিপ নমুনার আলোকসজ্জা প্রায় 8% হ্রাস পেয়েছে, যখন অন্য তিনটি নমুনার আলোক হ্রাস 30% ছাড়িয়ে গেছে। LED ব্যর্থতা বিচার করার মানদণ্ড অনুসারে, সিলিকন নমুনা, ফসফর সিলিকন নমুনা এবং ফসফর নমুনা ব্যর্থ হয়েছে।
চিত্র 1 - আলোক বক্ররেখা
2.2 চেহারা পরিবর্তন
পরীক্ষার পরে নমুনার চেহারা দেখা গেছে। পরীক্ষার পরে নমুনাগুলির উপস্থিতি চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র 1 (সহগামী ছবি সহ)
পোস্ট-পরীক্ষা
চিত্রটি চারটি নমুনায় বিভিন্ন চেহারার পরিবর্তন দেখায়: বিশুদ্ধ চিপ নমুনাটি সামান্য পরিবর্তন দেখায়, শুধুমাত্র বহিরাগত ইপোক্সি রজন লেন্সের সামান্য বিকৃতি সহ; সিলিকন নমুনা মাঝখানে সুস্পষ্ট কার্বনাইজেশন এবং বুদবুদ দেখিয়েছে; ফসফর সিলিকন নমুনা সুস্পষ্ট বুদবুদ এবং মাঝখানে কিছু কম সুস্পষ্ট কার্বনাইজেশন দেখায়; এবং ফসফর নমুনার ইপোক্সি রজন লেন্স সুস্পষ্ট বিকৃতি দেখায়।
2.3 ফলাফল বিশ্লেষণ
পরীক্ষার আগে, পরীক্ষার নমুনাগুলি পরিদর্শন করা হয়েছিল এবং কার্বনাইজেশন এবং বুদবুদ মুক্ত ছিল এবং চিপ এবং লেন্সগুলি পরিষ্কার এবং বিদেশী পদার্থ মুক্ত ছিল। 125 ডিগ্রীতে একটি উচ্চ-তাপমাত্রা বার্ধক্য পরীক্ষার পরে, সিলিকন নমুনায় কার্বনাইজেশন এবং বুদবুদগুলি উপস্থিত হয়েছিল এবং সিলিকন ছাড়াই নমুনার ইপোক্সি রজন লেন্স বিকৃত হয়েছে৷ বিশুদ্ধ চিপ নমুনা, যা সিলিকন বা ফসফর ব্যবহার করেনি, সর্বনিম্ন পরিবর্তন এবং সর্বনিম্ন হালকা ক্ষয় দেখায়। বার্ধক্যের 120 ঘন্টা পরে, আলোর ক্ষয় 10% এর কম ছিল। ব্যর্থতার বিচারের মানদণ্ড অনুসারে, এই ধরণের নমুনা এখনও ব্যর্থ হয়নি। শুধুমাত্র সিলিকন ব্যবহার করে সিলিকন নমুনা এবং শুধুমাত্র ফসফর ব্যবহার করে ফসফর নমুনা প্রায় 36 ঘন্টা পরীক্ষার পরে ব্যর্থ হয়েছে। পার্থক্যটি নিম্নলিখিতগুলির মধ্যে ছিল: ব্যর্থতার আগে, সিলিকন নমুনার আলোকিত ক্ষয় হার ফসফর নমুনার তুলনায় কম ছিল; যাইহোক, ব্যর্থতার পরে, সিলিকন নমুনার আলোকিত ক্ষয় হার উল্লেখযোগ্যভাবে ত্বরান্বিত হয়, যার ফলে ফসফর নমুনার তুলনায় 120 ঘন্টা পরে অনেক বেশি আলোক ক্ষয় হয়। সিলিকন এবং ফসফর উভয়ই ব্যবহার করে ফসফর{13}}সিলিকন নমুনাগুলি প্রায় 12 ঘন্টা পরে ব্যর্থ হয়, 120 ঘন্টা পরে আলোক ক্ষয় 90% এ পৌঁছে যায়৷ সংক্ষেপে, নিম্নলিখিত উপসংহার টানা যেতে পারে:
① বিশুদ্ধ চিপের নমুনাগুলির আয়ুষ্কাল দীর্ঘতম ছিল৷ একটি সম্ভাব্য কারণ হল যে চিপের নমুনাগুলি সিলিকন বা ফসফর ফিলিং ছাড়াই একটি নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেট ব্যবহার করেছে, যার অর্থ তাদের মধ্যে ইপোক্সি রজন লেন্স ছাড়া অন্য কোনও এনক্যাপসুলেশন উপাদান নেই। অতএব, একই পরীক্ষার সময় এবং তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে, এনক্যাপসুলেশন উপাদানে ভরা সিলিকন নমুনা, ফসফর নমুনা, এবং ফসফর{2}}সিলিকন নমুনাগুলি সবই ব্যর্থ হয়েছে, যখন চিপ নমুনার আলোকসজ্জা, যদিও কমছে, 30% এ পৌঁছায়নি৷
② সিলিকন এবং ফসফর মডিউলে ত্বরিত আলোকসজ্জা ক্ষয়ে অবদান রাখে। সিলিকন উচ্চ তাপমাত্রায় কার্বনাইজ করে, গ্যাস তৈরি করে, এই কারণেই পরীক্ষিত নমুনাগুলিতে লক্ষণীয় বুদবুদগুলি দৃশ্যমান হয়। নীল আলোর নমুনায়, লক্ষণীয় কার্বনাইজেশন পরিলক্ষিত হয় কারণ স্যাফায়ার সাবস্ট্রেট পুরো চিপটিকে উন্মুক্ত করে, কার্বনাইজেশনকে সরাসরি পর্যবেক্ষণযোগ্য করে তোলে। যাইহোক, সাদা আলোর নমুনাগুলিতে, চিপের বাইরের স্তরে একটি ফসফর আবরণ কার্বনাইজেশন প্রক্রিয়াটিকে অস্পষ্ট করে, যার ফলে লক্ষণীয় বুদবুদ এবং কম সুস্পষ্ট কার্বনাইজেশন হয়। তদ্ব্যতীত, ফসফর আবরণ LED নমুনা থেকে তাপ অপচয়কে বাধা দিতে পারে, যার ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং আলোকসজ্জা হ্রাস পায়। অতএব, ফসফর নমুনায় আলোকসজ্জা হ্রাস চিপ নমুনার তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি।
③ 125 ডিগ্রিতে, তাপের কারণে ইপক্সি রজন প্রসারিত হয়। যখন পরীক্ষা বন্ধ করা হয় এবং নমুনাগুলি ঘরের তাপমাত্রায় ঠান্ডা করা হয়, তখন তাপমাত্রা হ্রাসের কারণে ইপোক্সি রজন সংকুচিত হয়, যার ফলে সরানো নমুনাগুলিতে লেন্সের বিকৃতি ঘটে। লেন্সের বিকৃতি আলোর সংক্রমণ হ্রাস করে, তবে এটি মারাত্মক আলোর ক্ষয় সৃষ্টি করে না।
3. উপসংহার সাধারণ এনক্যাপসুলেশন উপকরণ (যেমন সিলিকন এবং ফসফর) এলইডি মডিউলগুলির নির্ভরযোগ্যতার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। এনক্যাপসুলেশন উপকরণের প্রভাব তদন্ত করতে, 125 ডিগ্রি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা হিসাবে নির্বাচিত হয়েছিল। একটি উচ্চ-তাপমাত্রা পরীক্ষার চেম্বারে একযোগে চারটি ভিন্ন নমুনার উপর ধ্রুবক-তাপমাত্রা বার্ধক্য পরীক্ষা করার জন্য একটি অনলাইন পরিমাপ পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছিল। ফলাফলগুলি দেখায় যে 125 ডিগ্রীতে, সিলিকন এবং ফসফর ছাড়া এলইডি মডিউলটির দীর্ঘতম জীবনকাল এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা রয়েছে। যাইহোক, সিলিকনের কার্বনাইজেশন এবং এর ফলে গ্যাসগুলি, সেইসাথে ফসফর তাপ অপচয়কে বাধা দেয়, আলোকসজ্জার ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে। সিলিকন এবং ফসফর উভয়ই একই সাথে ব্যবহার করলে দ্রুত আলোকিত ক্ষয় ঘটবে, যা মডিউল ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করবে।
