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行業新聞LED照明燈具可靠性問題會受到許多工藝技術的約束,如LED 芯片的制作工藝,模塊封裝工藝,LED驅動電源的選擇性設計工藝,LED發光器件和燈具底座的結合工藝。下文將對LED照明燈具涉及的可靠性問題的相關概念進行分析。
1.本質失效和從屬失效
常見的LED照明燈具的失效形式有兩種,分別是本質失效和從屬失效。所謂本質失效即由于LED芯片自身的損壞而導致燈具損壞;從屬失效指的是因封裝的不穩定性導致的燈具損壞,封裝過程中使用的材料類型、工藝手段、外界溫度等都會影響封裝的穩定性。無論是本質失效還是從屬失效都會直接導致LED照明燈具的損壞,一旦發生就是致命損壞,會降低LED照明燈具的可靠性,應當盡量避免。
2.LED器件芯片質量和性能
LED芯片質量主要受外延層尤其是P-N結部分影響,P-N結部分的錯位或缺陷的分布情況和總體數目都是影響芯片質量的關鍵因素。另外,LED器件中金屬部分和半導體部分的連接狀況也會影響芯片的性能質量。本質失效的過程如下:在加電加熱的條件下,LED芯片會逐漸發生錯位,產生缺陷,芯片表面和周圍會發生電子的偏移和離子熱的擴散,芯片就會失效。只有通過減少P-N結部分的錯位和缺陷的產生,提高金屬部件和半導體部件的接觸質量,才能從根本上提高LED芯片的工作壽命,提高其可靠性。
3.LED器件的封裝質量
引起從屬失效的主要因素為LED器件的封裝質量,而影響其封裝質量的因素有很多,主要因素分析如下:
①封裝材料的質量因素。常用的封裝材料有硅脂、導電膠、環氧物等,封裝材料的質量的高低將直接影響封裝結果。
②封裝結構是否合理。合理的封裝結構設計能夠減少封裝應力的產生,減少不必要的斷裂,增加材料的匹配性。
③封裝工藝是否成熟。封裝工藝過程中涉及的常見參數有固化溫度、裝片時間、壓焊時間和厚度,封膠質量等。
如果想要降低從屬失效,提高LED器件的可靠性,就要提高封裝質量,具體措施為嚴格保證封裝所使用的材料質量;結構設計時不僅要考慮發光效率和散熱速度,還要綜合考慮材料結合時的質量和熱漲匹配問題;完善整體制作工藝,嚴格控制每一道工序的流程。
4.散熱與可靠性
LED照明燈具的可靠性在很大程度上受燈具散熱水平的影響,提高散熱水平就可以提高燈具的可靠性。LED芯片的產熱問題、LED器件的散熱問題、燈具的結構設計都會影響整個燈具的散熱水平要求 LED 燈具的溫升應小 30℃。綜合過去的各類資料,整理總結出一下措施來提高散熱水平:
①提高LED芯片散熱速度,使用新的結構、新的工藝來降低芯片的產熱速度,提高其耐熱性,降低其散熱條件,加快散熱速度;
②降低LED器件的熱阻,封裝過程中選用導熱性能和耐熱性能較好的材料,使器件整體的熱阻下降到較低水平。
③增加散熱結構。通過增加散熱結構,如導熱管、通風孔道等,使產生的熱量更快的散發出去,不至于造成熱積累。不過,設計過程中要綜合考慮燈具的外觀、透光率、成本等問題。