LED可靠性试验不过的失效分析

目前，国内不少厂家在生产灯具后仅仅对灯具进行简单的老化测试后出货，显然这是无法检验出LED的寿命期的失效情况，同时无法保证产品的质量，因此后期可能会有不少的客户退货返修。也有部分厂家对灯具做高温、湿度相关的可靠性试验，对失效的产品进行部件或者材料更换，直到通过测试则选用。虽然此模式可以简单的完成产品的设计，然而未对失效的产品的失效根本原因进行分析，对此后的技术发展有很大的阻碍作用。

金鉴检测在灯具可靠性检测方面有丰富的经验，为国内众多灯具厂提供LED可靠性试验后的失效分析和技术咨询。我们有专业的团队、技术与积累的行业经验，能够准确快速的找到可靠性测试或者认证测试后灯具失效的原因。通过失效分析确定LED的失效机制， 在生产工艺以及应用层面进行研究改善，提高LED灯具的可靠性。

LED灯具失效模式主要分为芯片失效、封装失效、高温失效、过流失效以及装配失效。通过解剖失效的灯具综合分析，掌握LED失效的根本原因，才能在实践中确实提高LED灯具的质量。不少客户的灯具在老化测试、可靠性试验后出现死灯或者光衰严重导致的失效，通过我们找到了失效分析根本原因，从而改进灯具的缺陷，提高灯具的可靠性。

美国“能源之星”规定可靠性指标中，主要规定LED照明灯具寿命3.5万小时，在全寿命期内色度变化在CIE1976（u，v）中0.007以内。LED灯具寿命和色保持度的指标，从目前来看是很高的，实际上很多LED灯具还达不到这个要求，因为LED灯具所涉及的技术问题很多、很复杂，其中主要是系统可靠性问题，包含LED芯片、封装器件、驱动电源模块、散热和灯具的可靠性。

据报道，通过加速寿命试验LED芯片的寿命一般可达10万小时以上，甚至几十万小时。在LED器件的失效中，约70%以上的LED器件失效是由封装引起，所以封装技术对LED器件来说是关键技术。尽管LED的理论寿命非常高，但是在实际应用中受封装、驱动电源模块、散热等影响，整灯的寿命远远不能达到预期的理论值。

尽管如此，通过LED可靠性试验可以有效的提高灯具的可靠性。可靠性试验内容包括可靠性筛选、寿命试验、环境试验。常温老化试验是目前最常用到的筛选试验。通过筛选试验剔除早起失效的产品，提高产品的使用可靠性。通过加速寿命试验可以测试LED器件的寿命。LED器件的寿命是判断LED器件的可靠性的重要指标。

所有的可靠性试验都离不了环境试验，因此环境试验是可靠性试验的重要组成部分，目前环境试验被认为是确认与改善工业产品质量主要方法。目前，常用于LED环境试验的有高低温试验、温度循环试验、冷热冲击试验、湿热试验、跌落试验、盐雾试验等。通过模拟实际使用环境检验灯具失效情况，对失效原因进行分析后对产品改进提升产品的质量。

LED的失效的统计分布规律呈浴盆状，可以用来表示LED在整个寿命期间的失效率。

 

变化曲线看出产品的失效率基本可划分为三个时期：早期失效期、稳定使用期、损耗失效期。早期失效率较高，但随着使用时间增加，失效率迅速降低，这阶段的失效产生的原因多因设计、材料或者工艺缺陷造成。严格工艺操作、加强对原材料、制程检验可减少此阶段的失效。

稳定试用期也为偶然失效期，此阶段失效率较低可近似为常数，计算MTBF和可靠度时就采用此阶段值。此阶段产品失效的主要原因是由于质量缺陷、材料弱点、使用环境等因素所致。在耗损失效期，产品的失效率随着时间迅速增加，这主要由产品磨损、疲劳、老化以及损耗等原因导致。

案例分析：

客户送测灯珠在冷热循环试验后出现灯珠漏电，经我们分析确定此灯珠的芯片埋孔（Via）下面的Ni-Sn共晶层存在大量空洞，大量空洞使得复杂结构的芯片埋孔应力不均，同时热传导性能降低。在芯片通电情况下，热量聚集导至Ni-Sn共晶层空洞中空气热胀冷缩，更加助了芯片埋孔的应力不均，导致芯片GaN层开裂破碎，从而导致PN结短路失效。

案例分析：

客户送测5050灯珠出现死灯现象。对灯珠的使用材料进行分析，对比正常的封装胶和失效的封装胶红外光谱分析发现，失效封装胶氢键的伸缩峰、C=C、吸收峰都较弱，说明失效封装胶树脂成分较高。Si-O-Si吸收峰分裂为两个强度相近的峰，说明失效封装胶分子链较长，分子链柔性下降，交联密度大，固化程度高。因此，失效灯珠的封装胶固化过度导致封装胶与支架剥离扯断键合线导致灯珠死灯失效。

编辑：jq