最全的LED燈失效分析,你值得一看

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在深圳，每逢节沐日，最吸引你的是演绎山海人文的燈光秀仍是高科技满分的无人機演出呢？這是深圳湾上空几百個无人機對着隔岸的中國香港喊话，除稠密的爱國情怀以外，另有竹苞松茂的燈光秀供市民抚玩，不能不說，颇有創意和設法，可是小编我本日想說的不是這個美景。

而是這個美景的幕後元勋--------------“LED”。

一個與咱们平常息相干的電子器件！

深圳湾上空的“我爱中國”

LED（Light emitting diodes）作為第四代绿色照明，因其光電轉化效力高，节能和寿命高档一系列长处而被遍及利用。各地光辉的夜景、竹苞松茂的燈光节，LED是當之无愧的主角。

标致的深圳湾燈光秀

今朝，LED技能日趋走向成熟，LED照明和背光技能在近十几年已取患了顯著的前進，作為公認的新型绿色光源，LED光源已呈現在傳统照明等范畴，但LED光源尚存在不少没有解决的問题。

一向以来所傳扬的寿命长的长处是公共存眷的重點之一。但从近年看来，在LED出產和利用傍邊，咱们仍是碰着很多失效征象。此中包含一致性较差、本钱较高和靠得住性差等，此中最重要的問题就是不乱性和靠得住性問题。固然今朝展望LE去濕氣食物,D光源的寿命跨越5万小時。但這個寿命指的是理论寿命，光源在25℃下的利用寿命。在現實利用進程中，會碰到高温、高湿等卑劣情况，放大LED光源缺點，加快質料老化，使LED光源快速失效。

是以，對一些常見的LED失效缘由举行钻研阐發，有助于削减和預防LED產物失效征象反复產生，保障產物質量和提高產物竞争力，同時也為企業技能改良和晋升供给参考，从而為企業缔造更大的經濟效益。

本文先容了常見的LED失效缘由重要有如下几種环境：

失效LED表示為正向压降 ( Vf ) 增大。電测進程中發明，其正向压降增大，而且跟着正向電压的增长，样品仍能發光。猜测LED内部存在電毗连不良。固封、研磨LED样品後，SEM察看到金属化层从LED芯片上開裂，而不是键合丝與金属化层之間開裂。

這阐明样品正向压降的增大是因為芯片與其负极金属化层之間開裂致使。可能缘由是在淀积金属化以前，氧化层遭到玷辱，或水汽节制欠安，致使金属化层與其下的氧化层之間粘附不良。這類失效属于芯片自己制程工艺進程存在缺點，而與封装工艺无關。

當LED芯片概况遭到粘污，常常會在LED電极之間引入较大的泄電流。這類泄電流一般可以或许經由过程情况實验举行验證：在烘烤後會有减小趋向，举行潮热實验泄電流又能規复。圖2就是在将LED样品概况的透明灌封料减薄後，察看到LED芯片上有玄色过剩物。将芯片開封出来落後行扫描電子顯微镜阐發，發光二极管内键合點概况與键合區的玄色附着物為腐化天生物，含有异样元素Na和Cl。

失效样品為仿流明燈珠，燈珠老化進程中發明這些燈珠呈現死燈、暗光等不良环境。對不良品举行溶胶後，查抄發明芯片電极较多區域呈現受腐化和電极剥落的环境，如圖21和圖22所示。

操纵X射線能谱仪(EDS)對芯片受腐化區域举行元素阐發，检测發明芯片電极受腐化區域含有较多的Na、Cl和K元素，如圖23和圖24所示。

按照元素的化学構成，猜测芯片可能遭到NaCl和KCl污染。當热與水汽共存時會腐化芯片電极，造成芯片電极金属腐化及電极路線粘接力降低，乃至致使局部區域脱落。而電极消融物的迁徙會使芯片P、N電极短路致使芯片死燈。

LED芯片成份有InGaN， AlInGaP和ZnSe等半导體質料，這些質料常常比Si芯片更薄、更脆。若封装設計不妥，致使内部存在残余應力，這些應力的存在便可能致使器件芯片開裂、功效退化等靠得住性問题。

阐發的案例也是LED样品上板後呈現多量量的失效。對LED样品举行失效阐發發明: 所有發光二极管的芯片都存在有裂纹，而且裂纹位置不异：都位于芯片的右侧區域，即挨近阳极引出片右邊沿。裂纹贯串PN结，裂纹处PN耐压紧张降低，并且，在湿润的情况下，PN结处裂纹泄電增大。裂纹的發生與機器應力有關。

连系样品的失效信息和芯片的基板布局、芯片的電毗连方法 ( 凸點倒装焊接， 而非凡是的金丝焊接) ，阐發LED芯片開裂的缘由是：機器應力在LED芯片的两個電极之間構成相對于的剪切力，經由过程凸點直接感化到LED芯片上，致使薄且脆的LED芯片受力開裂。機器應力的發生與热变應力有關。

對付這類失效機理，應答器件的封装举行改良，好比在芯片與基板之間添加填充料，為芯片供给機器支持，和和谐基板、铜引出片、芯片之間的热膨胀系数差别致使的機器應力; 改良铜引出片的外形以减小热膨胀致使的機器應力。

起首應肯定LED是短路仍是開路，若是是開路，咱们一般會斟酌LED燈内部的焊線是不是断開。LED燈内部的焊線断開，致使LED没有供電電压，這是LED死燈的常見缘由之一。焊線常見的断開位置有5個处所，以下圖所示A、B、C、D、E點：

A點：芯片電极與金球连系处；

B點：金球與金線连系处即球颈处；

C點：焊線線弧地點范畴；

D點：支架二焊點與金線连系处；

E點：支架二焊點與支架镀层连系处。

操纵光学顯微镜和電子扫描顯微镜(SEM)對样品举行截面分解或溶胶後可以查抄焊線断裂的位置，有助于進一步的缘由阐發。

失效燈珠型号為5730。燈珠是颠末100cycles輪回冷热打击實验後呈現失效的。對失效样品举行截面分解後，發明失效样品第一焊點和第二焊點位置四周的硅胶有爆裂，第二焊點D點已断開，以下圖所示。

失效样品截面描摹▼

因為硅胶和金線的热膨胀系数差别较大，在颠末100cycles冷热打击實验後，硅胶與金線在不竭地膨胀又紧缩，而金線焊點折弯处就是應力集中點，故最轻易造成焊點四周的硅胶爆裂，硅胶的開裂则致使焊線第二焊點最弱处D點断開，终极样品呈現失效征象。

對付一些采纳垂直芯片的LED燈珠来讲，固晶层底部與支架镀层剥离是比力常見的失效缘由。

失效样品為直插式的LED燈珠，利用進程中呈現死燈，不良率為1.5%。對失效样品举行截面查抄後發明，金線焊點均连结无缺。但發明固晶层與支架镀层彻底剥离，并且封装胶與支架杯壁也呈現剥离。

由以上察看到的征象可以断定，造成燈珠失效的缘由是封装胶水與支架界面間呈現剥离征象，剥离水平和區域跟着利用進程加重而扩大，進一步造成固晶胶與支架剥离，终极致使样品呈現失效。也多是封装胶水粘接性快速戒菸方法,不良造成封装胶水與支架界面間呈現分层。

有些环境下，不必定是燈珠自己的問题，也有多是利用的電源供電引發的。

失效样品是是仿流明LED燈珠，该LED燈珠利用一段時候後呈現死燈。對多個失效燈珠溶胶落後行查抄，均發明失效燈珠芯片2個P電极金線焊點和四周的電极圖形路線已廢弃，2個N電极金線焊點、電极圖形路線和支架上的4個第二焊點均连结无缺，未發明有廢弃或断裂的环境。

很较着，芯片P電极廢弃是造成燈珠失效的直接缘由。随機拔取了几颗可以或许正常點亮的燈珠样品举行摹拟高電压打击實行，對每颗燈珠零丁施加20V刹時高電压。實行成果顯示，高電压打击後燈珠刹時呈現死燈，溶胶後查抄發明也是芯片上的P電极路線廢弃致使開路。

經由过程上述的查抄和验證實验，可以揣度造成這批燈珠失效的根来源根基因是燈珠利用進程中突波電流过去痣藥膏,大，因芯片P區的電阻值较N區高，當電流集中經由过程P電极，P電极最早廢弃并致使開路。

燈珠利用進程中呈現突波電流(或電压)过大，极可能與燈具驱動電源在启動或封闭時的突波電流有關，也有多是芯片P電极打線有瑕疵，致使P電极焊點呈現刹時接触不良环境，當有多颗LED串连時會积累高压在接触不良接點上引發刹時高電流造成燈珠焊線廢弃及封胶烧黑。

造成LED失效的缘由有不少，从封装、利用、到利用的各個环节都有可能呈現失效征象，以上提到的缘由及案例只是此中常見的几點。若何削减和杜绝LED燈失效，提高產物質量和靠得住性，是每一個LED企業必要面临的關頭問题。

經由过程對LED燈的失效缘由举行阐發，是削减和杜绝LED失效的首要路子之一，而對LED產物举行失效阐發，除壮大的装备硬件外，還必要具有芯片、封装、利用各個环节的出產履历作支持，才能阐扬装备的能力，為客户排难解纷。

咱们實行室具有一套周全的LED检测装延時噴霧,备。ZWL-600 光色電综合测试體系是一款针對各種LED 器件举行光、色、電综合检测的装备，重要目标是LED 各相干企業举行来料品格检测、研發检测及企業尺度扶植等。

可测试的LED燈類型以下：

LAMP(Φ三、Φ五、Φ八、Φ10)、Piranha-LED（食人鱼）、HP-LED（1W、3W等大功率）、卤素燈（10W OSRAM等）、COB；

TOP&SIDE View SMD TYPE LED（060三、080五、301四、3020、352八、5050、5050M、5630）等光源测试。

节能燈、白炽燈、大功坦白管型荧光燈、环形日光北投通馬桶,燈、球泡燈、筒燈、射燈、天花燈、投光燈、LED路燈，面板燈等室表里照明及装潢燈。