行業(yè)分析:LED封裝可靠性測試與評估

LED器件的失效模式主要包括電失效(如短路或斷路)、光失效(如高溫導(dǎo)致的灌封膠黃化、光學(xué)性能劣化等)和機(jī)械失效(如引線斷裂，脫焊等)，而這些因素都與封裝結(jié)構(gòu)和工藝有關(guān)。
 
LED的使用壽命以平均失效時間(MTTF)來定義，對于照明用途，一般指LED的輸出光通量衰減為初始的70%(對顯示用途一般定義為初始值的50%)的使用時間。由于LED壽命長，通常采取加速環(huán)境試驗的方法進(jìn)行可靠性測試與評估。
 
測試內(nèi)容主要包括高溫儲存(100℃，1000h)、低溫儲存(-55℃，1000h)、高溫高濕(85℃/85%，1000h)、高低溫循環(huán)(85℃～-55℃)、熱沖擊、耐腐蝕性、抗溶性、機(jī)械沖擊等。
 
然而，加速環(huán)境試驗只是問題的一個方面，對LED壽命的預(yù)測機(jī)理和方法的研究仍是有待研究的難題。
 
固態(tài)照明對大功率LED封裝的要求
與傳統(tǒng)照明燈具相比，LED燈具不需要使用濾光鏡或濾光片來產(chǎn)生有色光，不僅效率高、光色純，而且可以實現(xiàn)動態(tài)或漸變的色彩變化。在改變色溫的同時保持具有高的顯色指數(shù)，滿足不同的應(yīng)用需要。但對其封裝也提出了新的要求，具體體現(xiàn)在：
 
(一)、模塊化
 
通過多個LED燈(或模塊)的相互連接可實現(xiàn)良好的流明輸出疊加，滿足高亮度照明的要求。通過模塊化技術(shù)，可以將多個點光源或LED模塊按照隨意形狀進(jìn)行組合，滿足不同領(lǐng)域的照明要求。
(二)、系統(tǒng)效率最大化
 
為提高LED燈具的出光效率，除了需要合適的LED電源外，還必須采用高效的散熱結(jié)構(gòu)和工藝，以及優(yōu)化內(nèi)/外光學(xué)設(shè)計，以提高整個系統(tǒng)效率。
(三)、低成本
 
LED燈具要走向市場，必須在成本上具備競爭優(yōu)勢(主要指初期安裝成本)，而封裝在整個LED燈具生產(chǎn)成本中占了很大部分，因此，采用新型封裝結(jié)構(gòu)和技術(shù)，提高光效/成本比，是實現(xiàn)LED燈具商品化的關(guān)鍵。
 
(四)、易于替換和維護(hù)
 
由于LED光源壽命長，維護(hù)成本低，因此對LED燈具的封裝可靠性提出了較高的要求。要求LED燈具設(shè)計易于改進(jìn)以適應(yīng)未來效率更高的LED芯片封裝要求，并且要求LED芯片的互換性要好，以便于燈具廠商自己選擇采用何種芯片。
 
LED燈具光源可由多個分布式點光源組成，由于芯片尺寸小，從而使封裝出的燈具重量輕，結(jié)構(gòu)精巧，并可滿足各種形狀和不同集成度的需求。唯一的不足在于沒有現(xiàn)成的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但同時給設(shè)計提供了充分的想象空間。
 
此外，LED照明控制的首要目標(biāo)是供電。由于一般市電電源是高壓交流電(220V，AC)，而LED需要恒流或限流電源，因此必須使用轉(zhuǎn)換電路或嵌入式控制電路(ASICs)，以實現(xiàn)先進(jìn)的校準(zhǔn)和閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。
 
此外，通過數(shù)字照明控制技術(shù)，對固態(tài)光源的使用和控制主要依靠智能控制和管理軟件來實現(xiàn)，從而在用戶、信息與光源間建立了新的關(guān)聯(lián)，并且可以充分發(fā)揮設(shè)計者和消費者的想象力。