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几种常见的LED死灯原因及案例分析

时间:2017年3月13日 16:42   来源:佛山市香港科技大学   作者:佛山市香港科技大学   浏览数:753次

 目前,LED技术日益走向成熟,其面世以来宣扬的寿命长的优点一直是大众关注的重点之一。但是从近些年看来,在LED生产和应用当中,我们还是碰到不少“死灯”现象。所谓死灯,又称为灭灯,就是LED光源不亮。不管是生产还是应用当中产生的死灯,都是生产厂商十分头疼的难题,既要面对产品不良带来的损失,也影响了消费者对LED产品的信心。因此,对一些常见的LED死灯原因进行研究分析,有助于我们减少和预防LED产品失效现象重复发生,保障产品质量和提高产品竞争力,同时也为企业技术改善和提升提供参考,从而为企业创造更大的经济效益。

  香港科技大学佛山中心自2011年成立以来,积累不少死灯案例,总结下来,常见的LED死灯原因主要有以下几种情况:

  1. 焊线断裂

  对于“死灯”,首先我们应确定LED是短路还是开路,如果是开路,我们一般会考虑LED灯内部的焊线是否断开。LED灯内部的焊线断开,导致LED没有供电电压,这是LED死灯的常见原因之一。焊线常见的断开位置有5个地方,如图1所示A、B、C、D、E点:

图1 焊线断开位置图示

  A点:芯片电极与金球结合处;

  B点:金球与金线结合处即球颈处;

  C点:焊线线弧所在范围;

  D点:支架二焊点与金线结合处;

  E点:支架二焊点与支架镀层结合处。

  利用光学显微镜和电子扫描显微镜(SEM)对样品进行截面剖析或溶胶后可以检查焊线断裂的位置,有助于进一步的原因分析。以下为大家提供的案例,焊线断裂的位置以及断裂的原因都不相同。

  1.1 案例1

  失效灯珠型号为5730。灯珠是经过100循环冷热冲击试验后出现死灯的。对失效样品进行截面剖析后,发现失效样品第一焊点和第二焊点位置周围的硅胶有爆裂,第二焊点D点已经断开,如图2~图4所示。

图2 失效样品截面形貌

  由于硅胶和金线的热膨胀系数差异较大,在经过100循环冷热冲击试验后,硅胶与金线在不断地膨胀又收缩,而金线焊点折弯处就是应力集中点,故最容易造成焊点周围的硅胶爆裂,硅胶的开裂则导致焊线第二焊点最弱处D点断开,最终样品出现死灯。

  1.2 案例2

  失效灯珠型号为仿流明灯珠批灯珠在灯具上使用一段时间后出现死灯,点亮时灯具上每颗灯珠分配的电流大概为500 mA。首先,我们对其中一些失效样品进行溶胶后检查发现,所有失效的灯珠都是4个第一焊点断裂,而4个第二焊点都保持完好,如图5~图8所示。然后,我们又对失效样品进行截面分析,发现芯片正上方的硅胶出现爆裂,如图9和图10所示,其他区域的硅胶完好。

  由于出现断裂的4个第一焊点都是集中在芯片上方,保持完好的4个第二焊点是在支架上。说明很可能是芯片上方的硅胶爆裂造成4个第一焊点的断开,而且硅胶爆裂的位置主要集中在芯片,也即是热源的正上方。另外,灯珠点亮时电流较大(500 mA),可推测是芯片过热造成芯片上方的硅胶爆裂。仔细检查灯珠散热路径,发现灯珠芯片过热很可能与灯珠底部热沉采用导热硅脂与PCB板贴合有关,对于这种大功率的灯珠导热硅脂散热效果不够好。