講述LED行業測試標準選用可程式恒溫恒濕箱的重要性

講述LED行業(ye) 測試標準選用可程式恒溫恒濕箱的重要性

LED具有耗電量低、體(ti) 積小，長壽命環保等優(you) 點，在實際生產(chan) 研發過程中，需要通過壽命試驗對LED芯片的可靠性水平進行評價(jia) ，並通過質量反饋來提高LED芯片的可靠性水平，以保證LED芯片質量。

以下測試標準，可以選購東(dong) 莞皓天，或是進行測試，以獲取準確的試驗數據。

　　1、引言

　　作為(wei) 電子元器件，發光二極管(LightEmittingDiode-led)已出現40多年，但長久以來，受到發光效率和亮度的限製，僅(jin) 為(wei) 指示燈所采用，直到上世紀末突破了技術瓶頸，生產(chan) 出高亮度率的LED和蘭(lan) 光LED，使其應用範圍擴展到信號燈、城市夜景工程、全彩屏等，提供了作為(wei) 照明光源的可能性。隨著LED應用範圍的加大，提高LED可靠性具有更加重要的意義(yi) 。 LED 具有高可靠性和長壽命的優(you) 點，在實際生產(chan) 研發過程中，需要通過壽命試驗對LED芯片的可靠性水平進行*價(jia) ，並通過質量反饋來提高LED芯片的可靠性水平，以保證LED芯片質量，為(wei) 此在實現全色係LED產(chan) 業(ye) 化的同時，開發了LED芯片壽命試驗的條件、方法、手段和裝置等，以提高壽命試驗的科學性和結果的準確性。

　　2、壽命試驗條件的確定

電子產(chan) 品在規定的工作及環境條件下，進行的工作試驗稱為(wei) 壽命試驗，又稱耐久性試驗。隨著LED生產(chan) 技術水平的提高，產(chan) 品的壽命和可靠性大為(wei) 改觀，LED的理論壽命為(wei) 10萬(wan) 小時，如果仍采用常規的正常額定應力下的壽命試驗，很難對產(chan) 品的壽命和可靠性做出較為(wei) 客觀的評價(jia) ，

而我們(men) 主要目的是，通過壽命試驗掌握LED芯片光輸出衰減狀況，進而推斷其壽命。根據LED器件的特點，經過對比試驗和統計分析，zui終規定了0.3×～0.3mm2以下芯片的壽命試驗條件：

　　[1].樣品隨機抽取，數量為(wei) 8～10粒芯片，製成ф5單燈;

　　[2].工作電流為(wei) 30mA;

　　[3].環境條件為(wei) 室溫(25℃±5℃);

　　[4].試驗周期為(wei) 96小時、1000小時和5000小時三種;

  流為(wei) 30mA是額定值的1.5倍，是加大電應力的壽命試驗，其結果雖然不能代表真實的壽命情況，但是有很大的參考價(jia) 值;壽命試驗以外延片生產(chan) 批為(wei) 母樣，隨機抽取其中一片外延片中的8~10粒芯片，封裝成ф5單燈器件，進行為(wei) 96小時壽命試驗，其結果代表本生產(chan) 批的所有外延片。一般認為(wei) ，試驗周期為(wei) 1000小時或以上的稱為(wei) 長期壽命試驗。生產(chan) 工藝穩定時，1000小時的壽命試驗頻次較低，5000小時的壽命試驗頻次可更低。

　　3、過程與(yu) 注意事項

　　對於(yu) LED芯片壽命試驗樣本，可以采用芯片，一般稱為(wei) 裸晶，也可以采用經過封裝後的器件。采用裸晶形式，外界應力較小，容易散熱，因此光衰小、壽命長，與(yu) 實際應用情況差距較大，雖然可通過加大電流來調整，但不如直接采用單燈器件形式直觀。采用單燈器件形式進行壽命試驗，造成器件的光衰老化的因素複雜，可能有芯片的因素，也有封裝的因素。在試驗過程中，采取多種措施，降低封裝的因素的影響，對可能影響壽命試驗結果準確性的細節，逐一進行改善，保證了壽命試驗結果的客觀性和準確性。

　　3.1樣品抽取方式

　　壽命試驗隻能采用抽樣試驗的*估辦法，具有一定的風險性。首先，具備一定程度的均勻性和穩定性是抽樣*估的前提，隻有認為(wei) 產(chan) 品質量是均勻的，抽樣才具有代表性;其次，由於(yu) 實際產(chan) 品質量上存在一定的離散性，我們(men) 采取分區隨機抽樣的辦法，以提高壽命試驗結果準確性。我們(men) 通過查找相關(guan) 資料和進行大量的對比試驗，提出了較為(wei) 科學的樣品抽取方式：將芯片按其在外延片的位置分為(wei) 四區，分區情況參見圖一所示，每區2～3粒芯片，共8～10粒芯片，對於(yu) 不同器件壽命試驗結果相差懸殊，甚至矛盾的情況，我們(men) 規定了加嚴(yan) 壽命試驗的辦法，即每區4～6粒芯片，共16～20粒芯片，按正常條件進行壽命試驗，隻是數量加嚴(yan) ，而不是試驗條件加嚴(yan) ;第三，一般地說，抽樣數量越多，風險性越小，壽命試驗結果的結果越準確，但是，抽樣數量越多抽樣數量過多，必然造成人力、物力和時間的浪費，試驗成本上升。如何處理風險和成本的關(guan) 係，一直是我們(men) 研究的內(nei) 容，我們(men) 的目標是通過采取科學的抽樣方法，在同一試驗成本下，使風險性下降到zui低。東(dong) 莞皓天

　　3.2光電參數測試方法與(yu) 器件配光曲線

　　在LED壽命試驗中，先對試驗樣品進行光電參數測試篩選，淘汰光電參數超規或異常的器件，合格者進行逐一編號並投入壽命試驗，完成連續試驗後進行複測，以獲得壽命試驗結果。為(wei) 了使壽命試驗結果客觀、準確，除做好測試儀(yi) 器的計量外，還規定原則上試驗前後所采用的是同一台測試儀(yi) 測試，以減少不必要的誤差因素，這一點對光參數尤為(wei) 重要;初期我們(men) 采用測量器件光強的變化來判斷光衰狀況，一般測試器件的軸向光強，對於(yu) 配光曲線半角較小的器件，光強值的大小隨幾何位置而急劇變化，測量重複性差，影響壽命試驗結果的客觀性和準確性，為(wei) 了避免出現這種情況，采用大角度的封裝形式，並選用無反射杯支架，排除反射杯配光作用，消除器件封裝形式配光性能的影響，提高光參數測試的度，後續通過采用光通量測量得到驗證。

　　3.3樹脂劣變對壽命試驗的影響

　　現有的環氧樹脂封裝材料受紫外線照射後透明度降低，是高分子材料的光老化，是紫外線和氧參與(yu) 下的一係列複雜反應的結果，一般認為(wei) 是光引發的自動氧化過程。樹脂劣變對壽命試驗結果的影響，主要體(ti) 現1000小時或以上長期壽命試驗，目前隻能通過盡可能減少紫外線的照射，來提高壽命試驗結果的果客觀性和準確性。今後還可通過選擇封裝材料，或者檢定出環氧樹脂的光衰值，並將其從(cong) 壽命試驗中排除。

　　3.4封裝工藝對壽命試驗的影響

　　封裝工藝對壽命試驗影響較大，雖然采用透明樹脂封裝，可用顯微鏡直接觀察到內(nei) 部固晶、鍵合等情況，以便進行失效分析，但是並不是所有的封裝工藝缺陷都能觀察到，例如：鍵合焊點質量與(yu) 工藝條件是溫度和壓力關(guan) 係密切，而溫度過高、壓力太大則會(hui) 使芯片發生形變產(chan) 生應力，從(cong) 而引進位錯，甚至出現暗裂，影響發光效率和壽命。引線鍵合、樹脂封裝引人的應力變化，如散熱、膨脹係數等都是影響壽命試驗的重要因素，其壽命試驗結果較裸晶壽命試驗差，但是對於(yu) 目前小功率芯片，加大了考核的質量範圍，壽命試驗結果更加接近實際使用情況，對生產(chan) 控製有一定參考價(jia) 值。東(dong) 莞皓天

　　4、壽命試驗台的設計

　　壽命試驗台由壽命試驗單元板、台架和電源設備組成，可同時進行550組(4400隻)LED壽命試驗。

　　根據壽命試驗條件的要求，LED可采用並聯和串聯兩(liang) 種連接驅動形式。並聯連接形式：即將多個(ge) LED的正極與(yu) 正極、負極與(yu) 負極並聯連接，其特點是每個(ge) LED的工作電壓一樣，總電流為(wei) ΣIfn，為(wei) 了實現每個(ge) LED的工作電流If一致，要求每個(ge) LED的正向電壓也要一致。但是，器件之間特性參數存在一定差別，且LED的正向電壓Vf隨溫度上升而下降，不同LED可能因為(wei) 散熱條件差別，而引發工作電流If的差別，散熱條件較差的LED，溫升較大，正向電壓Vf下降也較大，造成工作電流If上升。雖然可以通過加入串聯電阻限流減輕上述現象，但存在線路複雜、工作電流If差別較大、不能適用不同VF的LED等缺點，因此不宜采用並聯連接驅動形式。東(dong) 莞皓天

　　串聯連接形式：即將多個(ge) LED的正極對負極連接成串，其優(you) 點通過每個(ge) LED的工作電流一樣，一般應串入限流電阻R，如圖二為(wei) 單串電路，當出現一個(ge) LED開路時，將導致這串8個(ge) LED熄滅，從(cong) 原理上LED芯片開路的可能性極小。我們(men) 認為(wei) 壽命試驗的LED，以恒流驅動和串聯連接的工作方式為(wei) 佳。采用常見78係列電源電路IC構成的LED恒流驅動線路，其特點是成本低、結構簡單、可靠性高;通過調整電位器阻值，即可方便調整恒流電流;適用電源電壓範圍大，驅動電流較穩定，電源電壓變化影響較小。我們(men) 以圖二電路為(wei) 基本路線，並聯構成壽命試驗單元板，每一單元板可同時進行11組(88隻)LED壽命試驗。

　　台架為(wei) 一般標準組合式貨架，經過合理布線，使每一單元板可容易加載和卸載，實現在線操作。電源設備，輸出為(wei) 5路直流36V安全電壓，負載能力為(wei) ，其中2路具有微電腦定時控製功能，可自動開啟或關(guan) 閉，5路輸入、輸出分別指示，圖三為(wei) 壽命試驗台係統接線圖。

　　本壽命試驗台設計方案的優(you) 點：

　　[1].壽命試驗電流準確、可調、恒定;

　　[2].具有微電腦定時控製功能，可自動開啟或關(guan) 閉;

　　[3].可同時適用不同VF的LED，而不必另外調整;

　　[4].采用單元組合結構，可隨時增加壽命試驗單元，實現在線操作;

　　[5].采用低壓供電，保障安全性能。