浅谈有机硅材料有害物质管控及对LED照明行业的影响

来源:广州市白云化工实业有限公司 查看原文  时间:2018-7-12

本篇文章内容由[中国幕墙网]编辑部整理发布:

  前言:

  随着世界各国对LED照明行业可持续发展的重视及对环保要求的不断提升,保护环境,满足人们对照明质量越来越高的要求逐渐成为绿色照明的宗旨。由于LED等节能光源具有节能、减排和环保的优势,在能源紧缺情况下,LED产业在世界各国得到大力推广。我国作为LED产品使用及出口大国,随着各类新型节能电光源的问世,其生产和使用过程中所带来的有害物质对产品及环境的影响或污染也应引起我们的重视。

  1. 有机硅材料简介

  有机硅材料是分子结构中含有硅元素的有机高分子合成材料,其中以硅氧键(-Si-O-Si-)独特结构为骨架组成的聚硅氧烷是有机硅化合物中占比最大、应用最广的一种,其兼备无机和有机材料双重性能;具有耐候性、耐氧化性及耐温性等性能,并且在电气绝缘、耐辐射、耐盐雾、生理惰性、阻燃、低表面张力和低表面能等方面性能优良。由于具有上述一系列的优异性能,使其广泛应用在航空航天等军事方面、电子电气、化工轻工、建筑行业、食品、轨道交通、机械制造、医疗及农业等各个行业。

  2. 有机硅材料在LED球泡灯中的应用

  在LED照明行业,由于有机硅材料具有其他材料难以替代的应用优势,国内外著名的胶黏剂生产企业如道康宁、白云化工等等都在大力的研发此类产品。有机硅材料在LED球泡灯中的应用点主要为:LED芯片封装、导热界面材料、泡壳粘接密封、电源导热灌封及线路板防水披覆等,下图1为LED照明行业用有机硅材料应用点说明。

图1:LED球泡灯用有机硅材料解剖图

  3. 有害物质标准法规

  有害物质标准法规见表1:有害物质法规综述。

表1:有害物质法规综述

  4. 有害物质标准及法规应对策略

  4.1 成立专门的有害物质供应链管理团队

  为有效应对客户层出不穷的有害物质管控要求以及各国法规的不断更新,企业内部应成立一个涵盖原料、制程、交付及交付后行为等整个生命周期的管理团队,通过对各国有害物质法规及客户有害物质要求的解读及后期跟踪落实,对企业整个供应链进行宣贯,并将相关的法规标准及客户要求转变为内部控制标准,指导整个供应链有害物质管理。

  4.2 建立有害物质管控体系

  伴随着世界各国对有害物质研究的逐步深入,目前通过分析汇总,有害物质种类越来越多,且越来越复杂,单纯靠终端产品的管控将变得力不从心,有必要建立一个完善的体系从制度上管控整个产业链中有害物质的使用。目前,国内外著名的胶黏剂生产企业如道康宁、白云化工等等已经完善有害物质管理体系(QC080000),并通过国外著名认证机构认证,确保有效的应对层出不穷的有害物质法规,其有害物质管控体系流程建立步骤如下:

  1) 建立企业内部有害物质指导标准

  充分理解现有有害物质标准及法规的要求,吸取国内外的先进经验,结合企业自身发展水平及使用的有害物质管控制度,制定适合本企业的有害物质技术标准[3]。

  2) 确保有害物质过程管理

  在本企业内,制定原料-过程-交付-交付后活动整个生命周期内的相关过程控制文件或技术规范。

  3) 前置有害物质管理观念(供方管理)

  一个企业除了做好供应链管理,有害物质管理观念前置显得尤为重要。针对终端客户或产业链下游客户有害物质要求或各国标准法规要求,将其要求及时有效的传达到供方或供方的供方,这样可以有效的减少整个产业链有害物质使用的风险,并且可适当减少各个企业的有害物质管理成本,并且降低危害环境或者人类健康的风险。

  4) 内部固化管理流程和制度

  4.3 实现内部技术创新

  在满足LED照明行业产品性能要求的基础上,建立绿色供应链,以终端客户及法规要求为设计输入。环保原料的使用可能导致产品成本的上升,公司应综合考虑产品成本及其对下游产业链乃至整个环境的影响,实现内部技术创新,为保证整个产业链的绿色环保贡献自己的一份力量。

  5. 有害物质对LED照明行业的影响

  如果LED照明行业用有机硅材料不进行有害物质管控,受到重金属铅、S、卤素及REACH等法规限制的有机污染物污染,这些污染物将会污染环境、危害人类健康,且部分含有的元素可能影响产品的性能,从而会对LED照明行业的发展产生下述各类不利影响。

  5.1 出口贸易壁垒

  国际市场不断提高的技术壁垒给中国照明产品出口带来较大的负面影响。例如,欧盟《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令》(RoHS指令)及REACH法规等相继实施及不断更新,POPs相关法规的实施等导致我国出口的照明产品一旦被发现有害物质超标,出口企业将面临欧盟较高的出口贸易壁垒。

  “一路一带”的战略实施为我国LED照明产业发展带来机遇的同时,一些沿线国家对我国产品设置的贸易壁垒通报量(以下简称TBT)也在不断增加,欧盟通报是在继反倾销和技术壁垒之后已逐步演变成为技术贸易壁垒的新生武器。近几年各大分析报告显示,欧盟各季度通报的中国制造的不合格产品数量始终高居 RAPEX 系统通报的榜首。欧盟28个成员国和 3个经济区国家,如此关注中国制造:一方面反映出中国制造的消费产品在欧洲市场拥有很高的市场占有率;另一方面也折射出中国消费品生产企业对欧盟相关的产品法规/标准了解不足。

  5.2 镀银层硫化

  硫化原理:是由于环境中的硫(S2ˉ)元素通过渗透进入 LED 支架内部,在一定温、湿度条件下(热量促使分子运动加剧),-2价的硫与+1价的银发生化学反应生成黑色 Ag2S的过程。

硫化反应方程式:Ag2S <=>2Ag++ S2-

  LED硫化后果:LED光源出现硫化反应后,产品功能区会黑化,光通量会逐渐下降,色温出现明显漂移;硫化后的硫化银随温度升高导电率增加,在后续使用时,容易出现漏电现象;如果硫化后果较严重,可能导致银层完全被腐蚀,致使铜层暴露。由于其部分焊点附着在银层表面,当产品功能区银层被完全硫化腐蚀后,金球将会脱落,从而出现死灯。

  5.3 新结构的LED芯片与光源物料的不匹配

  新结构的LED芯片电极中有一层铝,其作用为在电极中形成一层反射镜以提高芯片出光效率,其次可在一定程度上减少蒸镀电极时黄金的使用量从而降低成本。但铝是一种比较活泼的金属,在空气中容易失去电子而形成氧化膜,一旦封装厂来料管控不严,使用含氯超标的胶水,其中活性氯或无机氯就极易吸附在铝氧化膜上并取代氧化膜中的氧,从而导致其发生腐蚀现象,影响光电性能的稳定性,严重出现死灯情况。LED芯片电极中的铝反射层与胶水中的氯发生反应的方程式如下:

Al3+ + 3Cl- AlCl3

  6. 总结

  有害物质的管控控制照明行业生产技术的不断革新,而有机硅材料作为LED照明行业产品的组成部分,对其有害物质控制势在必行。许多企业已经积极采取措施,从生产工艺、设备、原材料等多方面入手,减少或禁止汞、铅等重金属、卤素、硫及有机污染物等有害物质的使用,从而助力整个LED照明行业的循环经济稳步发展。

  参考文献:

  [1]谢容浩,有机硅材料的发展与应用,广东建材,2007(11):220~221.

  [2]陈思斌,浅谈有机硅材料在LED球泡灯中的应用,中国照明电器,2013(11):22~24.

  [3]龙苏华,有害物质法规综述及其应对策略研究,中国标准化论坛,2013.

  [4]陈思斌,LED球泡灯外壳粘接用有机硅密封胶防硫问题的分析与探讨[J],广东化工,2013,40(11):92~93.

作者:谭月敏,陈思斌,徐健明


  作者:byonline
来源:广州市白云化工实业有限公司
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