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如何提高LED灯具的可靠性

发布时间:2016-09-30

    LED照明灯具可靠性问题会受到许多工艺技术的约束,如LED 芯片的制作工艺,模块封装工艺,LED驱动电源的选择性设计工艺,LED发光器件和灯具底座的结合工艺。下文将对LED照明灯具涉及的可靠性问题的相关概念进行分析。

LED灯具

  1.本质失效和从属失效

  常见的LED照明灯具的失效形式有两种,分别是本质失效和从属失效。所谓本质失效即由于LED芯片自身的损坏而导致灯具损坏;从属失效指的是因封装的不稳定性导致的灯具损坏,封装过程中使用的材料类型、工艺手段、外界温度等都会影响封装的稳定性。无论是本质失效还是从属失效都会直接导致LED照明灯具的损坏,一旦发生就是致命损坏,会降低LED照明灯具的可靠性,应当尽量避免。

  2.LED器件芯片质量和性能

  LED芯片质量主要受外延层尤其是P-N结部分影响,P-N结部分的错位或缺陷的分布情况和总体数目都是影响芯片质量的关键因素。另外,LED器件中金属部分和半导体部分的连接状况也会影响芯片的性能质量。本质失效的过程如下:在加电加热的条件下,LED芯片会逐渐发生错位,产生缺陷,芯片表面和周围会发生电子的偏移和离子热的扩散,芯片就会失效。只有通过减少P-N结部分的错位和缺陷的产生,提高金属部件和半导体部件的接触质量,才能从根本上提高LED芯片的工作寿命,提高其可靠性。

  3.LED器件的封装质量

  引起从属失效的主要因素为LED器件的封装质量,而影响其封装质量的因素有很多,主要因素分析如下:

  ①封装材料的质量因素。常用的封装材料有硅脂、导电胶、环氧物等,封装材料的质量的高低将直接影响封装结果。

  ②封装结构是否合理。合理的封装结构设计能够减少封装应力的产生,减少不必要的断裂,增加材料的匹配性。

  ③封装工艺是否成熟。封装工艺过程中涉及的常见参数有固化温度、装片时间、压焊时间和厚度,封胶质量等。

  如果想要降低从属失效,提高LED器件的可靠性,就要提高封装质量,具体措施为严格保证封装所使用的材料质量;结构设计时不仅要考虑发光效率和散热速度,还要综合考虑材料结合时的质量和热涨匹配问题;完善整体制作工艺,严格控制每一道工序的流程。

  4.散热与可靠性

  LED照明灯具的可靠性在很大程度上受灯具散热水平的影响,提高散热水平就可以提高灯具的可靠性。LED芯片的产热问题、LED器件的散热问题、灯具的结构设计都会影响整个灯具的散热水平要求 LED 灯具的温升应小 30℃。综合过去的各类资料,整理总结出一下措施来提高散热水平:

  ①提高LED芯片散热速度,使用新的结构、新的工艺来降低芯片的产热速度,提高其耐热性,降低其散热条件,加快散热速度;

  ②降低LED器件的热阻,封装过程中选用导热性能和耐热性能较好的材料,使器件整体的热阻下降到较低水平。

  ③增加散热结构。通过增加散热结构,如导热管、通风孔道等,使产生的热量更快的散发出去,不至于造成热积累。不过,设计过程中要综合考虑灯具的外观、透光率、成本等问题。

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