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LED芯片寿数 实验办法

2018-09-09 20:03      点击:

  LED芯片寿数 实验办法

   低环境要求使LED的使用规模加大牢靠的LED芯片质量将延伸LED的使用寿数

  
摘要:介绍了LED芯片寿数实验进程,提出了寿数实验条件,完善的实验计划,消除可能影响寿数实验成果精确性的要素,确保了寿数实验成果的客观性和精确性。选用科学的实验线路和衔接办法,使寿数实验台不光操作简洁、安全,并且实验容量大。

  
1、导言

  
作为电子元器材,发光二极管(LightEmittingDiode-LED)已呈现40多年,但长久以来,遭到发光功率和亮度的约束,仅为指示灯所选用,直到上世纪末突破了技能瓶颈,出产出高亮度高功率的LED和兰光LED,使其使用规模扩展到信号灯、城市夜景工程、全彩屏等,供给了作为照明光源的可能性。跟着LED使用规模的加大,进步LED牢靠性具有愈加重要的含义。LED具有高牢靠性和长寿数的长处,在实践出产研制进程中,需求通过寿数实验对LED芯片的牢靠性水平进行点评,并通过质量反响来进步LED芯片的牢靠性水平,以确保LED芯片质量,为此我司在完结全色系LED产业化的一起,开发了LED芯片寿数实验的条件、办法、手法和设备等,以进步寿数实验的科学性和成果的精确性。

  
2、寿数实验条件的断定

  
电子产品在规则的作业及环境条件下,进行的作业实验称为寿数实验,又称耐久性实验。跟着LED出产技能水平的进步,产品的寿数和牢靠性大为改观,LED的理论寿数为10万小时,假如仍选用惯例的正常额外应力下的寿数实验,很难对产品的寿数和牢靠性做出较为客观的点评,而咱们实验的首要意图是,通过寿数实验把握LED芯片光输出衰减状况,进而揣度其寿数。咱们依据LED器材的特色,通过比照实验和统计剖析,终究规则了0.3×~0.3mm2以下芯片的寿数实验条件:

  
●样品随机抽取,数量为8~10粒芯片,制成ф5单灯;

   ●作业电流为30mA;

   ●环境条件为室温(25℃±5℃);

   ●实验周期为96小时、1000小时和5000小时三种;

  
作业电流为30mA是额外值的1.5倍,是加大电应力的寿数实验,其成果尽管不能代表实在的寿数状况,可是有很大的参考价值;寿数实验以外延片出产批为母样,随机抽取其间一片外延片中的8~10粒芯片,封装成ф5单灯器材,进行为96小时寿数实验,其成果代表本出产批的一切外延片。一般以为,实验周期为1000小时或以上的称为长时刻寿数实验。出产工艺稳守时,1000小时的寿数实验频次较低,5000小时的寿数实验频次可更低。

  
3、进程与注意事项

  
关于LED芯片寿数实验样本,能够选用芯片,一般称为裸晶,也能够选用通过封装后的器材。选用裸晶办法,外界应力较小,简略散热,因而光衰小、寿数长,与实践使用状况距离较大,尽管可通过加大电流来调整,但不如直接选用单灯器材办法直观。选用单灯器材办法进行寿数实验,形成器材的光衰老化的要素杂乱,可能有芯片的要素,也有封装的要素。在实验进程中,采纳多种办法,下降封装的要素的影响,对可能影响寿数实验成果精确性的细节,逐个进行改进,确保了寿数实验成果的客观性和精确性。

  
3.1样品抽取办法

  
寿数实验只能选用抽样实验的评价办法,具有必定的危险性。首要,产品质量具有必定程度的均匀性和安稳性是抽样评价的条件,只要以为产品质量是均匀的,抽样才具有代表性;其次,由于实践产品质量上存在必定的离散性,咱们采纳分区随机抽样的办法,以进步寿数实验成果精确性。咱们通过查找相关资料和进行很多的比照实验,提出了较为科学的样品抽取办法:将芯片按其在外延片的方位分为四区,分区状况拜见图一所示,每区2~3粒芯片,共8~10粒芯片,关于不同器材寿数实验成果相差悬殊,乃至对立的状况,咱们规则了加严寿数实验的办法,即每区4~6粒芯片,共16~20粒芯片,按正常条件进行寿数实验,仅仅数量加严,而不是实验条件加严;第三,一般地说,抽样数量越多,危险性越小,寿数实验成果的成果越精确,可是,抽样数量越多抽样数量过多,必定形成人力、物力和时刻的糟蹋,实验本钱上升。怎么处理危险和本钱的联系,一直是咱们研讨的内容,咱们的方针是通过采纳科学的抽样办法,在同一实验本钱下,使危险性下降到最低。

  
3.2光电参数测验办法与器材配光曲线

  
在LED寿数实验中,先对实验样品进行光电参数测验挑选,筛选光电参数超规或反常的器材,合格者进行逐个编号并投入寿数实验,完结接连实验后进行复测,以取得寿数实验成果。为了使寿数实验成果客观、精确,除做好测验仪器的计量外,还规则原则上实验前后所选用的是同一台测验仪测验,以削减不用要的差错要素,这一点对光参数尤为重要;初期咱们选用丈量器材光强的改变来判别光衰状况,一般测验器材的轴向光强,关于配光曲线半角较小的器材,光强值的巨细随几许方位而急剧改变,丈量重复性差,影响寿数实验成果的客观性和精确性,为了防止呈现这种状况,选用大视点的封装办法,并选用无反射杯支架,扫除反射杯配光效果,消除器材封装办法配光功用的影响,进步光参数测验的精确度,后续通过选用光通量丈量得到验证。

  
3.3封装工艺对寿数实验的影响

  
封装工艺对寿数实验影响较大,尽管选用通明树脂封装,可用显微镜直接观察到内部固晶、键合等状况,以便进行失效剖析,可是并不是一切的封装工艺缺陷都能观察到,例如:键合焊点质量与工艺条件是温度和压力联系密切,而温度过高、压力太大则会使芯片发作形变发生应力,然后引进位错,乃至呈现暗裂,影响发光功率和寿数。引线键合、树脂封装引人的应力改变,如散热、膨胀系数等都是影响寿数实验的重要要素,其寿数实验成果较裸晶寿数实验差,可是关于现在小功率芯片,加大了查核的质量规模,寿数实验成果愈加挨近实践使用状况,对出产操控有必定参考价值。

  
3.4树脂劣变对寿数实验的影响

  
现有的环氧树脂封装资料受紫外线照耀后通明度下降,是高分子资料的光老化,是紫外线和氧参加下的一系列杂乱反响的成果,一般以为是光引发的主动氧化进程。树脂劣变对寿数实验成果的影响,首要表现1000小时或以上长时刻寿数实验,现在只能通过尽可能削减紫外线的照耀,来进步寿数实验成果的果客观性和精确性。往后还可通过挑选封装资料,或许检定出环氧树脂的光衰值,并将其从寿数实验中扫除。

  
4、寿数实验台的规划

  
寿数实验台由寿数实验单元板、台架和专用电源设备组成,可一起进行550组(4400只)LED寿数实验。

  
依据寿数实验条件的要求,LED可选用并联和串联两种衔接驱动办法。并联衔接办法:行将多个LED的正极与正极、负极与负极并联衔接,其特色是每个LED的作业电压相同,总电流为ΣIfn,为了完结每个LED的作业电流If共同,要求每个LED的正向电压也要共同。可是,器材之间特性参数存在必定不同,且LED的正向电压Vf随温度上升而下降,不同LED可能由于散热条件不同,而引发作业电流If的不同,散热条件较差的LED,温升较大,正向电压Vf下降也较大,形成作业电流If上升。尽管能够通过参加串联电阻限流减轻上述现象,但存在线路杂乱、作业电流If不同较大、不能适用不同VF的LED等缺陷,因而不宜选用并联衔接驱动办法。

  
串联衔接办法:行将多个LED的正极对负极衔接成串,其长处通过每个LED的作业电流相同,一般应串入限流电阻R,如图二为单串电路,当呈现一个LED开路时,将导致这串8个LED平息,从原理上LED芯片开路的可能性极小。咱们以为寿数实验的LED,以恒流驱动和串联衔接的作业办法为佳。选用常见78系列电源电路IC构成的LED恒流驱动线路,其特色是本钱低、结构简略、牢靠性高;通过调整电位器阻值,即可便利调整恒流电流;适用电源电压规模大,驱动电流较精确安稳,电源电压改变影响较小。

  
台架为一般规范组合式货架,通过合理布线,使每一单元板可简略加载和卸载,完结在线操作。专用电源设备,输出为5路直流36V安全电压,负载才能为5A,其间2路具有微电脑守时操控功用,可主动敞开或封闭,5路输入、输出别离指示。

  
本寿数实验台规划计划的长处:

   ●寿数实验电流精确、可调、稳定;

   ●具有微电脑守时操控功用,可主动敞开或封闭;

   ●可一起适用不同VF的LED,而不用别的调整;

   ●选用单元组合结构,可随时添加寿数实验单元,完结在线操作;

   ●选用低压供电,保证安全功用。
 

   (助编:xiaohu)

  

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