led死燈原因圖解

led死燈原因圖解目前，LED技術(shù)日益走向成熟，其面世以來宣揚(yáng)的壽命長的優(yōu)點始終是大眾關(guān)注的重點之一。但是從近些年看來，在LED生產(chǎn)和應(yīng)用當(dāng)中，我們還是遇到不少“死燈”現(xiàn)象。所謂死燈，又稱為滅燈，就是LED光源不亮。不管是生產(chǎn)還是應(yīng)用當(dāng)中產(chǎn)生的死燈，都是生產(chǎn)廠商非常頭疼的難題，既要面對產(chǎn)品不良帶來的損失，也影響了消費者對LED產(chǎn)品的信念。因此，對一些常見的LED死燈緣由進(jìn)行討論分析，有助于我們削減和預(yù)防LED產(chǎn)品失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生，保障產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)品競爭力，同時也為企業(yè)技術(shù)改善和提升供應(yīng)參考，從而為企業(yè)制造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

香港科技高校佛山中心自2023年成立以來，積累不少死燈案例，總結(jié)下來，常見的LED死燈緣由主要有以下幾種狀況：

1．焊線斷裂

對于“死燈”，首先我們應(yīng)確定LED是短路還是開路，假如是開路，我們一般會考慮LED燈內(nèi)部的焊線是否斷開。LED燈內(nèi)部的焊線斷開，導(dǎo)致LED沒有供電電壓，這是LED死燈的常見緣由之一。焊線常見的斷開位置有5個地方，如圖1所示A、B、C、D、E點：

焊線斷開位置圖示▼

A點：芯片電極與金球結(jié)合處；

B點：金球與金線結(jié)合處即球頸處；

C點：焊線線弧所在范圍；

D點：支架二焊點與金線結(jié)合處；

E點：支架二焊點與支架鍍層結(jié)合處。

利用光學(xué)顯微鏡和電子掃描顯微鏡（SEM）對樣品進(jìn)行截面剖析或溶膠后可以檢查焊線斷裂的位置，有助于進(jìn)一步的緣由分析。以下為大家供應(yīng)的案例，焊線斷裂的位置以及斷裂的緣由都不相同。

1．1案例1

失效燈珠型號為5730。燈珠是經(jīng)過100循環(huán)冷熱沖擊試驗后消失死燈的。對失效樣品進(jìn)行截面剖析后，發(fā)覺失效樣品第一焊點和其次焊點位置四周的硅膠有爆裂，其次焊點D點已經(jīng)斷開，如圖2～圖4所示。

失效樣品截面形貌▼

由于硅膠和金線的熱膨脹系數(shù)差異較大，在經(jīng)過100循環(huán)冷熱沖擊試驗后，硅膠與金線在不斷地膨脹又收縮，而金線焊點折彎處就是應(yīng)力集中點，故最簡單造成焊點四周的硅膠爆裂，硅膠的開裂則導(dǎo)致焊線其次焊點最弱處D點斷開，最終樣品消失死燈。

1．2案例2

失效燈珠型號為仿流明燈珠批燈珠在燈具上使用一段時間后消失死燈，點亮?xí)r燈具上每顆燈珠安排的電流也許為500mA。首先，我們對其中一些失效樣品進(jìn)行溶膠后檢查發(fā)覺，全部失效的燈珠都是4個第一焊點斷裂，而4個其次焊點都保持完好，如圖5～圖8所示。

然后，我們又對失效樣品進(jìn)行截面分析，發(fā)覺芯片正上方的硅膠消失爆裂，如圖9和圖10所示，其他區(qū)域的硅膠完好。

由于消失斷裂的4個第一焊點都是集中在芯片上方，保持完好的4個其次焊點是在支架上。說明很可能是芯片上方的硅膠爆裂造成4個第一焊點的斷開，而且硅膠爆裂的位置主要集中在芯片，也即是熱源的正上方。

另外，燈珠點亮?xí)r電流較大（500mA），可推想是芯片過熱造成芯片上方的硅膠爆裂。認(rèn)真檢查燈珠散熱路徑，發(fā)覺燈珠芯片過熱很可能與燈珠底部熱沉采納導(dǎo)熱硅脂與PCB板貼合有關(guān)，對于這種大功率的燈珠導(dǎo)熱硅脂散熱效果不夠好。

2．固晶層剝離

對于一些采納垂直芯片的LED燈珠來說，固晶層底部與支架鍍層剝離是比較常見的死燈緣由。

2．1案例

失效樣品為直插式的LED燈珠，使用過程中消失死燈，不良率為1．5％。我們對失效樣品進(jìn)行截面檢查后發(fā)覺，金線焊點均保持完好，如圖11～圖13所示。但發(fā)覺固晶層與支架鍍層完全剝離，而且封裝膠與支架杯壁也消失剝離，如圖14所示。

由以上觀看到的現(xiàn)象可以判定，造成燈珠死燈的緣由是封裝膠水與支架界面間消失剝離現(xiàn)象，剝離程度和區(qū)域隨著使用過程加劇而擴(kuò)展，進(jìn)一步造成固晶膠與支架剝離，最終導(dǎo)致樣品消失死燈。也可能是封裝膠水粘接性不良造成封裝膠水與支架界面間消失分層。

3．焊點燒毀

有些狀況下，燈珠死燈不肯定是燈珠本身的問題，也有可能是使用的電源供電引起的。

3．1案例

失效樣品是是仿流明LED燈珠，該LED燈珠使用一段時間后消失死燈。對多個失效燈珠溶膠后進(jìn)行檢查，均發(fā)覺失效燈珠芯片2個P電極金線焊點和四周的電極圖形線路已經(jīng)燒毀，2個N電極金線焊點、電極圖形線路和支架上的4個其次焊點均保持完好，未發(fā)覺有燒毀或斷裂的狀況，如下圖15和圖16所示。

很明顯，芯片P電極燒毀是造成燈珠死燈的直接緣由。那么，是什么緣由導(dǎo)致芯片P電極燒毀的呢？接下來，我們做了如下分析。

我們隨機(jī)選取了幾顆能夠正常點亮的燈珠樣品進(jìn)行模擬高電壓沖擊試驗，對每顆燈珠單獨施加20V瞬間高電壓。試驗結(jié)果顯示，高電壓沖擊后燈珠瞬間消失死燈，溶膠后檢查發(fā)覺也是芯片上的P電極線路燒毀導(dǎo)致開路死燈，如圖17和圖18所示。

通過上述的檢查和驗證試驗，可以推斷造成客戶這批燈珠死燈的根本緣由是燈珠使用過程中突波電流過大，因芯片P區(qū)的電阻值較N區(qū)高，當(dāng)電流集中通過P電極，P電極最先燒毀并導(dǎo)致開路死燈。

燈珠使用過程中消失突波電流（或電壓）過大，很可能與燈具驅(qū)動電源在啟動或關(guān)閉時的突波電流有關(guān)，也有可能是芯片P電極打線有瑕疵，導(dǎo)致P電極焊點消失瞬間接觸不良狀況，當(dāng)有多顆LED串聯(lián)時會累積高壓在接觸不良接點上引起瞬間高電流造成燈珠焊線燒毀及封膠燒黑。

4．芯片受腐蝕

前面的死燈案例都是呈開路現(xiàn)象，下面為大家舉個短路死燈現(xiàn)象的案例。

4．1案例

失效樣品為仿流明燈珠，燈珠老化過程中發(fā)覺這些燈珠消失死燈、暗光等不良狀況。對不良品進(jìn)行溶膠后，檢查發(fā)覺芯片電極較多區(qū)域消失受腐蝕和電極剝落的狀況，如圖21和圖22所示。

利用X射線能譜儀（EDS）對芯片受腐蝕區(qū)域進(jìn)行元素分析，檢測發(fā)覺芯片電極受腐蝕區(qū)域含有較多的Na、Cl和K元素，如圖23和圖24所示。

依據(jù)元素的化學(xué)組成，推想芯片可能受到NaCl和KCl污染。當(dāng)熱與水汽共存時會腐蝕芯片電極，造成芯片電極金屬腐蝕及電極線路粘接力下降，甚至導(dǎo)致局部區(qū)域脫落。而電極溶解物的遷移會使芯片P、N電極短路導(dǎo)致芯片死燈。

總結(jié)

造成LED死燈的緣由有許多，從封裝、應(yīng)用、到使用的各個環(huán)節(jié)都有可能消失死燈現(xiàn)象，以上提到的案例只是拋磚引玉。如何削減和杜絕死燈，提高產(chǎn)品質(zhì)