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如何提高LED燈具的可靠性

發(fā)布時間:2016-09-30       本文關(guān)鍵詞: 可靠性 LED 燈具

    LED照明燈具可靠性問題會受到許多工藝技術(shù)的約束,如LED 芯片的制作工藝,模塊封裝工藝,LED驅(qū)動電源的選擇性設(shè)計工藝,LED發(fā)光器件和燈具底座的結(jié)合工藝。下文將對LED照明燈具涉及的可靠性問題的相關(guān)概念進行分析。

LED燈具

  1.本質(zhì)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(zhì)失效和從屬失效。所謂本質(zhì)失效即由于LED芯片自身的損壞而導(dǎo)致燈具損壞;從屬失效指的是因封裝的不穩(wěn)定性導(dǎo)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(wěn)定性。無論是本質(zhì)失效還是從屬失效都會直接導(dǎo)致LED照明燈具的損壞,一旦發(fā)生就是致命損壞,會降低LED照明燈具的可靠性,應(yīng)當(dāng)盡量避免。

  2.LED器件芯片質(zhì)量和性能

  LED芯片質(zhì)量主要受外延層尤其是P-N結(jié)部分影響,P-N結(jié)部分的錯位或缺陷的分布情況和總體數(shù)目都是影響芯片質(zhì)量的關(guān)鍵因素。另外,LED器件中金屬部分和半導(dǎo)體部分的連接狀況也會影響芯片的性能質(zhì)量。本質(zhì)失效的過程如下:在加電加熱的條件下,LED芯片會逐漸發(fā)生錯位,產(chǎn)生缺陷,芯片表面和周圍會發(fā)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(jié)部分的錯位和缺陷的產(chǎn)生,提高金屬部件和半導(dǎo)體部件的接觸質(zhì)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(zhì)量

  引起從屬失效的主要因素為LED器件的封裝質(zhì)量,而影響其封裝質(zhì)量的因素有很多,主要因素分析如下:

 ?、俜庋b材料的質(zhì)量因素。常用的封裝材料有硅脂、導(dǎo)電膠、環(huán)氧物等,封裝材料的質(zhì)量的高低將直接影響封裝結(jié)果。

  ②封裝結(jié)構(gòu)是否合理。合理的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠減少封裝應(yīng)力的產(chǎn)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(shù)有固化溫度、裝片時間、壓焊時間和厚度,封膠質(zhì)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(zhì)量,具體措施為嚴(yán)格保證封裝所使用的材料質(zhì)量;結(jié)構(gòu)設(shè)計時不僅要考慮發(fā)光效率和散熱速度,還要綜合考慮材料結(jié)合時的質(zhì)量和熱漲匹配問題;完善整體制作工藝,嚴(yán)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(chǎn)熱問題、LED器件的散熱問題、燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計都會影響整個燈具的散熱水平要求 LED 燈具的溫升應(yīng)小 30℃。綜合過去的各類資料,整理總結(jié)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(jié)構(gòu)、新的工藝來降低芯片的產(chǎn)熱速度,提高其耐熱性,降低其散熱條件,加快散熱速度;

 ?、诮档蚅ED器件的熱阻,封裝過程中選用導(dǎo)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。

 ?、墼黾由峤Y(jié)構(gòu)。通過增加散熱結(jié)構(gòu),如導(dǎo)熱管、通風(fēng)孔道等,使產(chǎn)生的熱量更快的散發(fā)出去,不至于造成熱積累。不過,設(shè)計過程中要綜合考慮燈具的外觀、透光率、成本等問題。

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