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LED可靠性初探

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LED可靠性初探 裴小明 广州市 鸿利光电子有限公司 510820 一. 研究背景 1. LED：半导体发光二极管，即将成为21世纪的新一代光源——绿色固态照明光源。  高效低耗，节能环保；  低压驱动，响应速度快,安全性高；  固体化封装，耐振动，体积小，便于装配组合；  可见光区内颜色全系列化，色温、色纯、显色性、光指向性良好，便于照明应用组合；  直流驱动，无频闪，用于照明有利于保护人眼视力；  使用寿命长。 2. LED产业：商机巨大，朝阳无限，任重道远。  LED应用极其广泛，一旦半导体照明应用启动，需求量将成爆发式增长；  官产学研高度重视，大力推进，LED半导体照明应用已露曙光；  业界(尤其在国内)水平参差不齐，尚未形成高水平的产业链群，普遍存在急于将尚未成熟的LED匆匆推入照明领域的冒进心态。 3. 应用瓶颈：性价比、可靠性、认识误区。  光效率偏低，价格偏高。如目前白光 POWER LED：10~35 lm/W，USD0.1~0.2/lm，综合性价比暂时无法超越普通光源；  业界上、中、下游对LED的可靠性（尤其是寿命）的认识和评判存在误区，缺乏有公信力的可靠性评估标准和试验认证机构，造成芯片厂家不敢对封装厂家作可靠性承诺，封装厂家或无法、或不负责任地对用户作可靠性承诺，直接影响用户将LED应用于照明的信心；  业内厂家（尤其在国内）大多数只追求LED的初始特性，甚至为求降低价格而不顾品质，对LED的可靠性普遍重视不足。若以这种思维定势和作法将LED推入照明领域，极有可能产生灾难性的后果。  业界上、中、下游普遍缺乏沟通，对影响LED性能的因素认识不全面，各自本位地、想当然地从自身的角度去制造和使用LED，使LED的性能得不到有效保障和充分发挥。 二. 研究目的： 明晰描述LED可靠性的相关概念，分析LED的失效机理，初探影响LED可靠性的因素，以期抛砖引玉，引起官产学研界对LED可靠性的充分重视，建立具有公信力的LED可靠性评估标准和试验认证机构，共同打造LED的良好性能、品质和形象，使其健康地步入照明领域。 三. 描述LED可靠性的相关概念 1. 失效：执行规定功能的能力的终止。 2. LED失效类别： 1) 严重失效：关键的光电参数改变至LED不能点亮的程度。 2) 参数失效：关键的光电参数由初始值改变至超过一定程度。  一般正常轻微的不影响LED工作的光电参数随时间的变化，不被认作失效；  IV/φ中等程度的下降、VF及IR中等程度的变化，可能被认做失效。 3. 失效率（λ）：单位工作时间内LED严重失效数的百分比。  老化阶段（Burn-in Period）——早期失效（early failures）。失效发生在产品使用的初期，失效率较高，随工作时间的延长而迅速下降。造成早期失效的原因大多属生产型缺陷，由产品本身存在的缺陷所致。通过可靠性设计、加强生产过程的质量控制可减少这一时期的失效。进行合理的老化、筛选尽可能在交付使用前把早期失效的器件淘汰掉。  有效寿命阶段(Useful life Period)——随机失效(random failures)。失效率很低且很稳定，近似为常数，器件失效往往带有偶然性。这一时期是使用最佳阶段。  耗损阶段（Wear-out Period）——耗损失效(wear-out failures)。失效率明显上升，大部分器件相继出现失效。一般出现在产品使用后期。耗损失效多由于老化、磨损和疲劳等原因使器件性能恶化所致，应及早更换器件以保证设备的正常工作。 4. 平均无故障时间 (MTTF)： 注： N=元器件总数；n=失效元器件数 MTTF= = t=工作时间。 当n=0时，计算中取n=1。 5. 可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。 ⑴ 规定的工作条件：  环境条件：a、气候环境：温度、湿度、气压、气氛、盐雾、霉菌、辐射等； b、机械环境：振动、冲击、碰撞、跌落、离心、摇摆等。；  负荷条件： 电、热、力等应力条件；  工作方式：a、连续工作 b、间断工作 c、存储状态（不工作）。 ⑵ 规定的时间：指评价电子元器件的可靠性和规定的时间有关，在同一工作条件下，保持的时间越长可靠性越高。 ⑶ 可靠性=固有可靠性+应用可能性  固有可靠性：出厂前的设计制造过程中决定的元器件本身具有的可靠性特性；  应用可靠性：元器件交付使用后，由于电路的工作条件、环境条件、人为因素等引 发的可靠性问题；  国内外有关资料表明：在电子元器件的失效中，由于选择或使用不当等人为因素导致失效的比例高达总失效数的50%~70%。由此可见，LED业界的上、中、下游必须加强沟通配合，共同解决可靠性问题。LED的制造者除了担负保证LED的固有可靠性的责任外，还应指导用户提高LED的应用可靠性，帮助用户解决以下问题： a、 正确合理选用LED b、降额使用 c、热设计 d、抗辐射 e、防静电 f、操作问题的损伤 g、储存和保管 6. 可靠度R(t)：表示电子器件产品在规定条件下使用一段时间t后，还能完成规定功能的概率。 （1）如果有N个电子器件产品从开始工作到t时刻的失效数为n (t), 当N足够大时， 产品在

λ 1 n Nt

典型LED失效率曲线 -lnr

i n! (n-x)!x! x n-x

N

1 λ

λ -ln0.5 λ

t时刻的可靠度可近似表示为： R（t）≈

（2）在有效寿命阶段，失效率λ是一个常数； a) R(t) = exp[-λt] b) 一次严重失效的概率：P(t) = 1- R(t) (3) 失效率可以用不同的时间单位来描述。 （如右表） 7. 在不同温度上估算失效率：

λ1=结温T1的失效率 λ2=结温T2的失效率 EA=触发能量(一般取0.43eV) k=波尔兹曼常数 8. 系统失效率：  通常，单独一个元件的失效导致系统失效的系统可靠度，可用以下公式计算： R(t) = exp[-(∑λi) (t)] （注：在很多系统里，多个LED失效会被认为是总体光输出或系统光输出模式的一次失效）  由 n 个同样的元件组成的系统： R(t) = exp[-λnt]  在n 个失效率为p的相同元器件组成的系统中有x个元器件失效的概率： P(nx) = p (1-p) 9. 寿命：在某一个特定电子元器件个体发生失效之前，难以标明其确切的寿命值，但明确了某一批电子元器件产品的失效率λ(t)特征后，就可以得到表征其可靠性的若干寿命特征量，如平均寿命、可靠寿命、中位寿命、特征寿命等。  平均寿命μ：指一批电子元器件产品寿命的平均值。μ=MTTF=  可靠寿命TR：指一批电子元器件产品的可靠度R(t)下降到r时,所经历的工作时间。 TR=

 中位寿命T0.5：指产品的可靠度R(t)降为50%时的可靠寿命。 T0.5=

 特征寿命T0.368：指产品的可靠度R(t)降为1/e时的可靠寿命。  LED的寿命：业界通常默 认为IV/φ衰减至初始值 50%时的时数（其它参数未 失效）。从美国Lumileds公 司公布的5mm白色LED （20mA）和Power LED （350mA）的常温老化曲线 中可看到5mm 白色LED的 寿命大约只有6000小时。

N - n (t) 四. LED的失效分析 LED失效机理（模式）： a. 封装失效 b. 芯片失效 c. 电过应力失效 d. 热过应力失效 影响LED的应用可靠性 e. 装配失效

影响LED的固有可靠性

失效 现象 失效 类别 失效原因 失效 机理 1. 死灯 严重失效 1 导电固晶胶层脱 a、d 2 固晶基座电镀层层脱 a、d 3 芯片电极剥离 a、b、d 4 芯片烧坏（开路/短路击穿） c 5 芯片外延结构缺陷 b 6 金线烧断 a、c 7 金球、二焊点剥离 a、d 8 焊线压力过大损伤芯片 a 9 严重ESD损伤 b、c 10 封装结构受损 a、d、e 11 用户使用不当 c、d、e 2. 在正常测试/使用条件下光输出中止 严重失效 1 VF严重上升/下降 a、b、c 2 IR严重上升 a、b、c 3 严重ESD损伤 b、c 4 SCR效应 b 5 用户使用不当 c、d、e 3. 光输出明显下降 参数失效 1 透镜变色 a、d 2 透镜折射率变化 a、d 3 荧光粉激发效率下降 a 4 芯片发光效率下降 b 5 焊线压力过大损伤芯片 a 6 VF严重上升/下降 a、b、c 7 IR严重上升 a、b、c 8 严重ESD损伤 b、c 9 用户使用不当 c、d、e 4. 色移 参数失效 1 透镜变色 a、d 2 透镜折射变率变化 a、d 3 固晶胶变色 a、d 4 焊线压力过大损伤芯片 a 5 芯片外延结构缺陷 b 6 芯片波长飘移 b 失效现象 失效类别 失效原因 失效 机理

4. 色移 参数失效

7 荧光粉激发效率与芯片发光效率下降且速率失衡 a、b 8 VF严重上升/下降 a、b、c 9 IR严重上升 a、b、c 10 严重ESD损伤 b、c 11 用户使用不当 c、d、e 5. 光导向性变坏 参数失效 1 透镜变色 a、d 2 透镜折射变率变化 a、d 3 焊线压力过大损伤芯片 a 4 封装结构受损 a、d、e

6. 闪烁 参数失效 1 导电固晶胶固化不良 a、d 2 导电固晶胶不完全层脱 a、d 3 固晶基座电镀层不完全层脱 a、d 4 固晶基座电镀层洁净度差 a 5 芯片电极不完全剥离 a、b、d 6 金球、二焊点不完全剥离 a、d 7 焊线压力过大损伤芯片 a 8 金球偏位 a 9 芯片外延结构缺陷 b 10 IR严重上升 a、b、c 11 严重ESD损伤 b、c 12 用户使用不当 c、d、e

7. VF上升

参数

失效 1 导电固晶胶固化不良 a、d 2 导电固晶胶不完全层脱 a、d 3 固晶基座电镀层不完全层脱 a、d 4 固晶基座电镀层洁净度差 a 5 芯片电极不完全剥离 a、b、d

6 金球、二焊点不完全剥离 a、d 7 金球偏位 a 8 焊线压力过大损伤芯片 a 9 芯片外延结构缺陷 b

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led灯具检测报告

led灯具检测报告

led灯具检测报告一、引言近年来，随着绿色环保理念的普及和科技的发展，LED（Light Emitting Diode）灯具的应用逐渐增多。

然而，市面上存在着一些低质量和不合格的LED灯具产品，这不仅影响了用户的体验，还可能对健康和环境造成潜在的风险。

为了保障消费者的权益和社会的可持续发展，本报告对LED灯具进行了综合检测。

二、检测内容1. 光效与能效检测光效和能效是衡量LED灯具质量的重要指标之一。

我们对样本中的LED灯具进行了光通量、功率和效率的检测。

结果显示，90%的样本光效和能效达到或超过了国家标准要求，证明其具有较高的能源利用率和较高的亮度输出。

2. 色温和色彩指数检测LED灯具的色温和色彩指数对照明效果和用户体验有着重要的影响。

我们采用色温计和色彩指数仪对样本进行了测试。

结果显示，80%的样本的色温在国家标准允许范围内，而90%的样本的色彩指数达到或超过了市场要求，可以提供较为真实的色彩还原效果。

3. 显色性和光束角度检测显色性和光束角度是LED灯具在特定应用场景中的重要考量因素。

我们采用光谱分析仪和角度测量仪对样本进行了测试。

结果表明，大部分样本的显色性满足市场要求，并且光束角度在国家标准允许范围内，适用于不同的照明场景。

4. 散热和寿命测试散热和寿命是衡量LED灯具可靠性的重要指标。

我们对样本进行了散热测试和寿命测试。

结果显示，80%的样本的散热表现良好，可以有效降低灯具温度，延长使用寿命。

寿命测试结果也表明，90%的样本的使用寿命超过了国家标准，具有较高的可靠性。

三、结论与建议通过对LED灯具的综合检测，我们得出以下结论：1. 大部分样本的光效和能效达到或超过了国家标准要求，具有较高的能源利用率和亮度输出。

2. 大部分样本的色温、色彩指数、显色性和光束角度满足市场和用户需求，提供较为真实的照明效果。

3. 大部分样本的散热表现良好，可以有效降低灯具温度，延长使用寿命。

4. 大部分样本的使用寿命超过了国家标准要求，具有较高的可靠性。

led路灯测试标准

led路灯测试标准

led路灯测试标准LED路灯测试标准。

LED路灯是现代城市道路照明的重要组成部分，其质量直接关系到城市夜间照明效果和能耗节约。

为了确保LED路灯的质量和性能达到要求，需要进行严格的测试标准。

本文将介绍LED路灯测试标准的相关内容，以供参考。

一、光电参数测试。

1. 光通量测试。

LED路灯的光通量是评价其照明效果的重要指标，需要在标准的环境条件下进行测试，确保其符合国家标准要求。

2. 光束角测试。

LED路灯的光束角直接影响到其照明范围和均匀度，需要通过专业的测试设备进行精确测量，以保证其照明效果达到要求。

3. 色温和色彩指数测试。

LED路灯的色温和色彩指数对于城市夜间照明效果和视觉舒适度具有重要影响，需要进行准确的测试，确保其符合相关标准要求。

二、电气参数测试。

1. 输入电压范围测试。

LED路灯的输入电压范围需要符合国家标准，以保证其在不同电网条件下能够正常工作。

2. 功率因数测试。

LED路灯的功率因数直接关系到其能耗和电网负荷，需要进行准确的测试，确保其符合能效要求。

3. 电压波动和浪涌测试。

LED路灯需要在不同电网条件下能够稳定工作，因此需要进行电压波动和浪涌测试，以确保其电气性能稳定可靠。

三、环境适应性测试。

1. 防水防尘等级测试。

LED路灯需要在不同环境条件下能够正常工作，因此需要进行防水防尘等级测试，以保证其适应各种恶劣环境。

2. 耐高温和低温测试。

LED路灯需要在高温和低温条件下能够正常工作，需要进行耐高温和低温测试，确保其在极端环境下也能够稳定可靠。

四、可靠性测试。

1. 寿命测试。

LED路灯的寿命是评价其可靠性的重要指标，需要进行长时间的寿命测试，以确保其使用寿命达到要求。

2. 开关次数测试。

LED路灯需要经受频繁的开关操作，需要进行开关次数测试，确保其开关性能稳定可靠。

综上所述，LED路灯测试标准涉及光电参数、电气参数、环境适应性和可靠性等多个方面，需要严格按照国家标准进行测试，以保证LED路灯的质量和性能达到要求。

实验室LED的6种测量方法

实验室LED的6种测量方法

实验室LED的6种测量方法LED灯是目前应用最广泛的照明装置，它具有高效节能、寿命长、无污染等特点，不仅广泛应用于室内、室外的家居、商业、道路等照明领域，还得到了出现在车辆、游戏、娱乐、屏幕显示等各个领域中。

为了确保LED产品的质量和性能，LED测量成为了必不可少的一部分。

本文将介绍LED灯的6种测量方法，以期为LED灯的生产制造、质量检测、购买使用等方面提供一些实用的参考意义。

一、光谱测量方法光谱测量是LED灯中常见的一种测量方法，它主要用于测量LED光谱的参数，从而确定LED的色温、色彩坐标、色容差等相关参数。

这种方法需要使用光谱辐射计、集成球等测试设备，通过将LED光辐射的光谱数据输入到数据处理设备中，从而得出所需的LED参数。

二、方向性测量方法方向性测量是LED灯中重要的一种测量方法，它主要用于测量LED灯的方向性参数，例如LED灯的光强度、光束角度、光衰减等参数，需要使用LED光强度计、角度度数计、直射波调整器等测试设备。

这种方法常用于车灯、景观灯、路灯、广告牌等方向性较强的LED灯。

三、电学性能测量方法电学性能测量是LED灯生产制造中常见的一种测试方法，它主要用于测量LED灯的电流、电压、功率、发光效率、驱动电流等参数，需要使用电源、数字电表、电流纹波等测试设备。

这种方法对于LED灯的生产质量、稳定性和效率等方面的评估具有重要作用。

四、寿命测试方法寿命测试是LED灯的重要测试方法之一，它旨在评估LED灯的使用寿命和可靠性。

这种方法主要是通过长时间的测试和观察，对LED灯进行周期性测试和性能分析，以评估LED的可靠性和寿命。

该方法需要使用高温老化箱、温湿度环境测试箱、振动测试箱、冷热冲击测试仪等测试设备。

五、抗ESD测试方法抗ESD测试是LED灯的重要测试方法之一，它主要用于评估LED灯的抗静电能力。

这种方法需要使用涡流静电放电器以产生静电充放电，从而对LED进行测试。

抗ESD测试对于LED的性能和稳定性评估具有重要作用。

光电可靠性试验标准

光电可靠性试验标准

1. 直插式LED2. 表贴式LED3. 1大功率LED （0.5W ）试验项目:类别试验项目参考标准试验条件持续时间取样数接收水准JEITA ED-4701100 105JEITA ED-470130℃←→65℃200 203RH=90% 24小时/1回合JEITA ED-4701200 201JEITA ED-4701200 202JEITA ED-4701100 103T a =25℃I F =150mAT a =60℃ RH=90%I F =100mAT a =-30℃I F =120mA JEITA ED-4701300 301T sol =245℃±5℃,5秒使用助焊剂JEITA ED-470120G 20-2000HZ 4分钟400 403X,Y,Z三个方向判定标准：标示测试条件V F I F =150mA I R V R =5V φV I F =150mA ———I F =150mA —I F =150mA跌落试验没有死灯及明显损坏50/5振动试验没有死灯及明显损坏机械试验振动试验每个方向循环4次50/5跌落试验75厘米3次—可焊性浸锡面积达95%以上反压电流≦10μA光通量 单颗衰减≦50%， 并且平均衰减≦30%项目 判定标准正向电压初始值±10%50/5可焊性焊接一次50/5破坏性试验耐焊性T sol =260℃±5℃,10秒焊接一次 —低温寿命试验1000小时300/30—0/30寿命试验常温寿命试验1000小时300/30高温高湿寿命试验1000小时300/3030高温高湿储存T a =60℃ RH=90%1000小时30300/300/30低温储存T a =-40℃1000小时300/30高温储存T a =100℃300/30冷热冲击MIL-STD-202G -40℃←→100℃15分钟 15分钟循环300回合300/30环境试验温度循环-40℃→25℃→100℃→25℃30分钟 5分钟 30分钟 5分钟循环100回合高湿热循环循环50回合1000小时——3. 2大功率LED （1W ）试验项目:类别试验项目参考标准试验条件持续时间取样数接收水准JEITA ED-4701100 105JEITA ED-470130℃←→65℃200 203RH=90% 24小时/1回合JEITA ED-4701200 201JEITA ED-4701200 202JEITA ED-4701100 103T a =25℃I F =350mAT a =60℃ RH=90%I F =250mAT a =-30℃I F =300mA JEITA ED-4701300 301T sol =245℃±5℃,5秒使用助焊剂JEITA ED-470120G 20-2000HZ 4分钟400 403X,Y,Z三个方向判定标准：标示测试条件V F I F =350mA I R V R =5V φV I F =350mA ———I F =350mA —I F =350mA振动试验没有死灯及明显损坏跌落试验没有死灯及明显损坏机械试验振动试验每个方向循环4次550/5跌落试验75厘米3次0/5可焊性浸锡面积达95%以上反压电流≦10μA光通量 单颗衰减≦50%， 并且平均衰减≦30%项目 判定标准正向电压初始值±10%50/5可焊性焊接一次50/5破坏性试验耐焊性T sol =260℃±5℃,10秒焊接一次低温寿命试验1000小时—300/300/30寿命试验常温寿命试验1000小时300/30高温高湿寿命试验1000小时300/30高温高湿储存T a =60℃ RH=90%1000小时30——0/30低温储存T a =-40℃1000小时300/30高温储存T a =100℃1000小时30高湿热循环循环50回合300/30-40℃←→100℃15分钟 15分钟循环300回合300/30环境试验温度循环-40℃→25℃→100℃→25℃30分钟 5分钟 30分钟 5分钟循环100回合300/30冷热冲击MIL-STD-202G ——3. 3大功率LED （3W ）试验项目:类别试验项目参考标准试验条件持续时间取样数接收水准JEITA ED-4701100 105JEITA ED-470130℃←→65℃200 203RH=90% 24小时/1回合JEITA ED-4701200 201JEITA ED-4701200 202JEITA ED-4701100 103T a =25℃If=700mAT a =60℃ RH=90%If=500mAT a =-30℃I F =600mA JEITA ED-4701300 301T sol =245℃±5℃,5秒使用助焊剂JEITA ED-470120G 20-2000HZ 4分钟400 403X,Y,Z三个方向判定标准：标示测试条件V F I F =700mA I R V R =5V φV I F =700mA ———I F =700mA —I F =700mA振动试验没有死灯及明显损坏跌落试验没有死灯及明显损坏振动试验每个方向循环4次5跌落试验75厘米3次5循环300回合循环50回合1000小时T a =100℃高温高湿寿命试验常温寿命试验高温高湿储存高温储存低温储存高湿热循环冷热冲击MIL-STD-202G T a =-40℃T a =60℃ RH=90%0/300/3030301000小时1000小时0/30303030300/300/300/30T sol =260℃±5℃,10秒≦10μA0/530550/50/5焊接一次0/5反压电流光通量初始值±10%项目 正向电压 单颗衰减≦50%， 并且平均衰减≦30%——机械试验可焊性30判定标准低温寿命试验破坏性试验可焊性焊接一次0/30耐焊性寿命试验301000小时1000小时-40℃→25℃→100℃→25℃30分钟 5分钟 30分钟 5分钟-40℃←→100℃15分钟 15分钟浸锡面积达95%以上1000小时温度循环0/300/30—循环100回合环境试验——。