【技術專區】幾種常見的LED死燈原因及案例分析
摘要: 所謂死燈,又稱為滅燈,就是LED光源不亮。不管是生產還是應用當中產生的死燈,都是生產廠商十分頭疼的難題,既要面對產品不良帶來的損失,也影響了消費者對LED產品的信心。
目前,LED技術日益走向成熟,其面世以來宣揚的壽命長的優點一直是大眾關注的重點之一。但是從近些年看來,在LED生產和應用當中,我們還是碰到不少“死燈”現象。所謂死燈,又稱為滅燈,就是LED光源不亮。不管是生產還是應用當中產生的死燈,都是生產廠商十分頭疼的難題,既要面對產品不良帶來的損失,也影響了消費者對LED產品的信心。因此,對一些常見的LED死燈原因進行研究分析,有助于我們減少和預防LED產品失效現象重復發生,保障產品質量和提高產品競爭力,同時也為企業技術改善和提升提供參考,從而為企業創造更大的經濟效益。
香港科技大學佛山中心自2011年成立以來,積累不少死燈案例,總結下來,常見的LED死燈原因主要有以下幾種情況:
1. 焊線斷裂
對于“死燈”,首先我們應確定LED是短路還是開路,如果是開路,我們一般會考慮LED燈內部的焊線是否斷開。LED燈內部的焊線斷開,導致LED沒有供電電壓,這是LED死燈的常見原因之一。焊線常見的斷開位置有5個地方,如圖1所示A、B、C、D、E點:
圖1 焊線斷開位置圖示
A點:芯片電極與金球結合處;
B點:金球與金線結合處即球頸處;
C點:焊線線弧所在范圍;
D點:支架二焊點與金線結合處;
E點:支架二焊點與支架鍍層結合處。
利用光學顯微鏡和電子掃描顯微鏡(SEM)對樣品進行截面剖析或溶膠后可以檢查焊線斷裂的位置,有助于進一步的原因分析。以下為大家提供的案例,焊線斷裂的位置以及斷裂的原因都不相同。
1.1 案例1
失效燈珠型號為5730。燈珠是經過100循環冷熱沖擊試驗后出現死燈的。對失效樣品進行截面剖析后,發現失效樣品第一焊點和第二焊點位置周圍的硅膠有爆裂,第二焊點D點已經斷開,如圖2~圖4所示。
圖2 失效樣品截面形貌
由于硅膠和金線的熱膨脹系數差異較大,在經過100循環冷熱沖擊試驗后,硅膠與金線在不斷地膨脹又收縮,而金線焊點折彎處就是應力集中點,故最容易造成焊點周圍的硅膠爆裂,硅膠的開裂則導致焊線第二焊點最弱處D點斷開,最終樣品出現死燈。
1.2 案例2
失效燈珠型號為仿流明燈珠批燈珠在燈具上使用一段時間后出現死燈,點亮時燈具上每顆燈珠分配的電流大概為500 mA。首先,我們對其中一些失效樣品進行溶膠后檢查發現,所有失效的燈珠都是4個第一焊點斷裂,而4個第二焊點都保持完好,如圖5~圖8所示。然后,我們又對失效樣品進行截面分析,發現芯片正上方的硅膠出現爆裂,如圖9和圖10所示,其他區域的硅膠完好。
由于出現斷裂的4個第一焊點都是集中在芯片上方,保持完好的4個第二焊點是在支架上。說明很可能是芯片上方的硅膠爆裂造成4個第一焊點的斷開,而且硅膠爆裂的位置主要集中在芯片,也即是熱源的正上方。另外,燈珠點亮時電流較大(500 mA),可推測是芯片過熱造成芯片上方的硅膠爆裂。仔細檢查燈珠散熱路徑,發現燈珠芯片過熱很可能與燈珠底部熱沉采用導熱硅脂與PCB板貼合有關,對于這種大功率的燈珠導熱硅脂散熱效果不夠好。
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