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我們經(jīng)常會(huì)碰到LED不亮的情況,封裝企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)以及使用的單位和個(gè)人,都有可能碰到,這就是行業(yè)內(nèi)的人說(shuō)的死燈現(xiàn)象。
究其原因不外是兩(liǎng)種情況:
1:LED的漏電流過(guò)大造成PN結(jié)失效,使LED燈點(diǎn)不亮,這種情況一般不會(huì)影響其它的LED燈的工作;
2:LED燈的內(nèi)部連接引線(xiàn )斷開(kāi),造成LED無(wú)電流通過(guò)而產(chǎn)生死燈,這種情況會(huì)影響其它的LED燈的正常工作,原因是由於LED燈工作電壓低(紅黃橙LED工作電壓1.8V—2.2V,藍(lán)綠白LED工作電壓2.8—3.2V),一般都要用串、並聯(lián)來(lái)聯(lián)接,來(lái)適應(yīng)不同的工作電壓,串聯(lián)的LED燈越多影響越大,只要其中有一個(gè)LED燈內(nèi)部連線(xiàn )開(kāi)路,將造成該串聯(lián)電路的整串LED燈不亮,可見(jiàn)這種情況比種情況要嚴(yán)重的多。
LED死燈是影響產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性的關(guān)健,如何減少和杜絕死燈,提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,是封裝、應(yīng)用企業(yè)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。下面是對(duì)造成死燈的一些原因作一些分析探討, 1、靜電對(duì)LED晶片造成損傷,使LED晶片的PN結(jié)失效,漏電流增大,變成一個(gè)電阻 靜電是一種危害極大的魔鬼,全世界因為靜電損壞的電子元器件不計(jì)其數(shù),造成數(shù)千萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)損失。所以防止靜電損壞電子元器件,是電子行業(yè)一項(xiàng)很重要的工作,LED封裝、應(yīng)用的企業(yè)千萬(wàn)不要掉以輕心。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題,都將造成對(duì)LED的損害,使LED性能變壞甚至失效。我們知道人體(ESD)靜電可以達(dá)到三千伏左右,足可以將LED晶片擊穿損壞,在LED封裝生產(chǎn)線(xiàn ),各類(lèi)設(shè)備的接地電阻是否符合要求,這也是很重要的,一般要求接地電阻為4歐姆,有些要求高的場(chǎng)合其接地電阻甚至要達(dá)到≤2歐姆。這些要求都為電子行業(yè)的人們所熟悉,關(guān)健是在實(shí)際執(zhí)行時(shí)是否到位,是否有記錄。據(jù)筆者了解一般的民營(yíng)企業(yè),防靜電措施做得並不到位,這就是大多數(shù)企業(yè)查不到接地電阻的測(cè)試記錄,即使做了接地電阻測(cè)試也是一年一次,或幾年一次,或有問(wèn)題時(shí)檢查一下接地電阻,殊不知接地電阻測(cè)試這是一項(xiàng)很重要的工作,每年至少4次(每季度測(cè)試一次),一些要求高的地方,每月就要作一次接地電阻測(cè)試。土壤電阻會(huì)隨著季節(jié)的變化而不同,春夏天雨水多,土壤溼接地電阻較容易達(dá)到,秋冬季乾燥土壤水分少,接地電阻就有可能超過(guò)規(guī)定數(shù)值,作記錄是為了保存原始數(shù)據(jù),做到日後有據(jù)可查。符合ISO2000質(zhì)量管理體系。測(cè)試接地電阻可以自行設(shè)計(jì)表格,接地電阻測(cè)試封裝企業(yè)、LED應(yīng)用企業(yè)都要做,只要將各種設(shè)備名稱(chēng)填於表格內(nèi),測(cè)出各設(shè)備的接地電阻記錄在案,測(cè)試人籤名即可存檔。
人體靜電對(duì)LED的損害也是很大的,工作時(shí)應(yīng)穿防靜電服裝,配帶靜電環(huán),靜電環(huán)應(yīng)接地良好,有一種不須要接地的靜電環(huán)防靜電的效果不好,建議不使用配帶該種產(chǎn)品,如果工作人員違反操作規(guī)程,則應(yīng)接受相應(yīng)的警示教育,同時(shí)也起到告示他人的作用。人體帶靜電的多少,與人穿的不同面料衣服、及各人的體質(zhì)有關(guān),秋冬季黑夜我們脫衣服就很容易看見(jiàn)衣服之間的放電現(xiàn)象,這種靜電放電的電壓就有三千伏。而碳化矽襯底晶片的ESD值只有1100伏,藍(lán)寶石襯底晶片的ESD值就更低,只有500—600伏。一個(gè)好的晶片或LED,如果我們用手去拿(身體未作任何防護(hù)措施),其結(jié)果就可想而知了,晶片或LED將受到不同程度的損害,有時(shí)一個(gè)好的器件經(jīng)過(guò)我們的手就莫名其妙的壞了,這就是靜電惹的禍。 封裝企業(yè)如果不嚴(yán)格按接地規(guī)程辦事,吃虧的是企業(yè)自己,將造成產(chǎn)品合格率下降,減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,同樣應(yīng)用LED的企業(yè)如果設(shè)備和人員接地不良的話(huà)也會(huì)造成LED的損壞,返工在所難免。按照LED標(biāo)準(zhǔn)使用手冊(cè)的要求,LED的引線(xiàn )距膠體應(yīng)不少於3—5毫米,進(jìn)行彎腳或焊接,但大多數(shù)應(yīng)用企業(yè)都沒有做到這一點(diǎn),而只是相隔一塊PCB板的厚度(≤2毫米)就直接焊接了,這也會(huì)對(duì)LED造成損害或損壞,因為過(guò)高的焊接溫度會(huì)對(duì)晶片產(chǎn)生影響,會(huì)使晶片特性變壞,降低發(fā)光效率,甚至損壞LED,這種現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。有些小企業(yè)採用手工焊接,使用40瓦普通烙鐵,焊接溫度無(wú)法控制,烙鐵溫度在300—400℃以上,過(guò)高的焊接溫度也會(huì)造成死燈,LED引線(xiàn )在高溫下膨脹係數(shù)比在150℃左右的膨脹係數(shù)高好幾倍,內(nèi)部的金絲焊點(diǎn)會(huì)因為過(guò)大的熱脹冷縮將焊接點(diǎn)拉開(kāi),造成死燈現(xiàn)象。 2、LED燈內(nèi)部連線(xiàn )焊點(diǎn)開(kāi)路造成死燈現(xiàn)象的原因分析。
2.1 封裝企業(yè)生產(chǎn)工藝不建全,來(lái)料檢驗(yàn)手段落後,是造成LED死燈的直接原因 一般採用支架排封裝的LED,支架排是採用銅或鐵金屬材料經(jīng)精密模具衝壓而成,由於銅材較貴,成本自然就高,受市場(chǎng)激烈竟爭(zhēng)因素影響,為了降低製造成本,市場(chǎng)大多都採用冷軋低碳鋼帶來(lái)衝壓LED支架徘,鐵的支架排要經(jīng)過(guò)鍍銀,鍍銀有兩(liǎng)個(gè)作用,一是為了防止氧化生鏽,二是方便焊接,支架排的電鍍質(zhì)量非常關(guān)鍵,它關(guān)係到LED的壽命,在電鍍前的處理應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行,除鏽、除油、磷化等工序應(yīng)一絲不苟,電鍍時(shí)要控制好電流,鍍銀層厚度要控制好,鍍層太厚成本高,太薄影響質(zhì)量。因為一般的LED封裝企業(yè)都不具備檢驗(yàn)支架排電鍍質(zhì)量的能力,這就給了一些電鍍企業(yè)有機(jī)可乘,使電鍍的支架排鍍銀層減薄,減少成本支出,一般封裝企業(yè)IQC對(duì)支架排檢驗(yàn)手段欠缺,沒有檢測(cè)支架排鍍層厚度和牢度的儀器,所以較容易矇混過(guò)關(guān)。筆者見(jiàn)過(guò)有些支架排放在倉(cāng )庫(kù)裡幾個(gè)月後就生鏽了,不要說(shuō)使用了,可見(jiàn)電鍍的質(zhì)量有多差。用這樣的支架排做出來(lái)的產(chǎn)品是肯定用不長(zhǎng)久的,不要說(shuō)3—5萬(wàn)小時(shí),1萬(wàn)小時(shí)都成問(wèn)題。原因很簡(jiǎn)單每年都有一段時(shí)間的南風(fēng)天,這樣的天氣空氣中溼度大,很容易造成電鍍差的金屬件生繡,使LED元件失效。即使封裝了的LED也會(huì)因鍍銀層太薄附著力不強(qiáng),焊點(diǎn)與支架脫離,造成死燈現(xiàn)象。這就是我們碰到的使用得好好的燈不亮了,其實(shí)就是內(nèi)部焊點(diǎn)與支架脫離了。
2.2 封裝過(guò)程中每一道工序都必須認(rèn)真操作,任何一個(gè)環(huán)節(jié)疏忽都是造成死燈的原因 在點(diǎn)、固晶工序,銀膠(對(duì)於單焊點(diǎn)晶片)點(diǎn)得多與少都不行,多了膠會(huì)返到晶片金墊上,造成短路,少了晶片又粘不牢。雙焊點(diǎn)晶片點(diǎn)絕緣膠也是一樣,點(diǎn)多了絕緣膠會(huì)返上晶片的金墊上,造成焊接時(shí)的虛焊因而產(chǎn)生死燈。點(diǎn)少了晶片又粘不牢,所以點(diǎn)膠必須恰到好處,既不能多也不能少。焊接工序也很關(guān)鍵,金絲球焊機(jī)的壓力、時(shí)間、溫度、功率四個(gè)參數(shù)的配合都要恰到好處,除了時(shí)間固定外,其它三個(gè)參數(shù)是可調(diào)的,壓力的調(diào)節(jié)應(yīng)適中,壓力大容易壓碎晶片,太小則容易虛焊。焊接溫度一般調(diào)節(jié)在280℃為好,功率的調(diào)節(jié)是指超聲波功率調(diào)節(jié),太大、太小都不好,以適中為度,總之,金絲球焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié),以焊接好的材料,用彈簧力矩測(cè)試計(jì)檢測(cè)≥6克,即為合格。每年都要對(duì)金絲球焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)性檢測(cè)和校正,確保焊接參數(shù)處在狀態(tài)。另外焊線(xiàn )的弧度也有要求,單焊點(diǎn)晶片的弧高。
為1.5-2個(gè)晶片厚度,雙焊點(diǎn)晶片弧高為2-3個(gè)晶片厚度,弧度的高低也會(huì)引起LED的質(zhì)量問(wèn)題,弧高太低容易造成焊接時(shí)的死燈現(xiàn)象,弧高太大則抗電流衝擊差。 3、鑑別虛焊死燈的方法
將不亮的LED燈用打火機(jī)將LED引線(xiàn )加熱到200-300℃,移開(kāi)打火機(jī),用3伏扣式電池按正、負(fù)極連接LED,如果此時(shí)LED燈能點(diǎn)亮,但隨著引線(xiàn )溫度降低LED燈由亮變為不亮,這就證明LED燈是虛焊。加熱能點(diǎn)亮的理由是利用了金屬熱脹冷縮的原理,LED引線(xiàn )加熱時(shí)膨脹伸長(zhǎng)與內(nèi)部焊點(diǎn)接通,此時(shí)接通電源,LED就能正常發(fā)光,隨著溫度下降LED引線(xiàn )收縮回復到常溫狀態(tài),與內(nèi)部焊點(diǎn)斷開(kāi),LED燈就點(diǎn)不亮了,這種方法屢試都是靈驗(yàn)的。將這種虛焊的死燈兩(liǎng)引線(xiàn )焊在一根金屬條上,用較濃的硫酸浸泡,使LED外部膠體溶解,膠體全部溶解後取出,在放大鏡或顯微鏡下觀(guān)察各焊點(diǎn)的焊接情況,就可以找出是一焊還是二焊的問(wèn)題,是金絲球焊機(jī)那個(gè)參數(shù)設(shè)置不對(duì),還是其它原因,以便改進(jìn)方法和工藝,防止虛焊的現(xiàn)象再次發(fā)生。
使用LED產(chǎn)品的用戶(hù)也會(huì)碰到死燈的現(xiàn)象,這就是LED產(chǎn)品使用一段時(shí)間後,發(fā)生死燈現(xiàn)象,死燈有兩(liǎng)種原因,開(kāi)路性死燈是焊接質(zhì)量不好,或支架電鍍的質(zhì)量有問(wèn)題,LED晶片漏電流增大也會(huì)造成LED燈不亮。現(xiàn)在很多LED產(chǎn)品為了降低成本沒有加抗靜電保護(hù),所以容易出現(xiàn)被感應(yīng)靜電損壞晶片的現(xiàn)象。下雨天打雷容易出現(xiàn)供電線(xiàn )路感應(yīng)高壓靜電,以及供電線(xiàn )路疊加的尖峰脈衝,都會(huì)使LED產(chǎn)品遭受不同程度的損壞。
總之發(fā)生死燈的原因有很多,不能一一列舉,從封裝、應(yīng)用、到使用各個(gè)環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)死燈現(xiàn)象,如何提高LED產(chǎn)品的質(zhì)量,是封裝企業(yè)以及應(yīng)用企業(yè)要高度重視和認(rèn)真研究的問(wèn)題,從晶片、支架挑選,到LED封裝整個(gè)工藝流程都要按照ISO2000質(zhì)量體系來(lái)進(jìn)行運(yùn)作。只有這樣LED的產(chǎn)品質(zhì)量才可能全面的提高,才能做到長(zhǎng)壽命、高可靠。在應(yīng)用的電路設(shè)計(jì)上,選擇壓敏電阻和PPTC元件完善保護(hù)電路,增多並聯(lián)路數(shù),採用恆流開(kāi)關(guān)電源,增設(shè)溫度保護(hù)都是提高LED產(chǎn)品可靠性的有效措施。只要封裝、應(yīng)用的企業(yè)嚴(yán)格按照ISO2000質(zhì)量體系來(lái)運(yùn)作,就一定能使LED的產(chǎn)品質(zhì)量上一個(gè)新臺(tái)階。 4、LED燈具致命缺陷問(wèn)題-浪湧電壓
現(xiàn)象描述:常見(jiàn)的問(wèn)題,就是做一個(gè)工程,幾百檯燈,經(jīng)常會(huì)無(wú)緣無(wú)故的損壞,常見(jiàn)的就象一條街上裝的LED路燈,時(shí)不時(shí)不亮,經(jīng)常壞,修了又壞,壞了再修.還有LED日光燈,很多用非隔離電源,量產(chǎn)時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有炸壞的,根本原因都在這裡.都是浪湧電壓造成,浪湧電壓產(chǎn)生的原因很多,常見(jiàn)的就是室外雷擊,或者是大的負(fù)載開(kāi)啟,關(guān)斷,電壓雜波之類(lèi).照書(shū)面上的講法,就是一個(gè)很高的電壓,經(jīng)常達(dá)到上千伏,瞬間加在輸(shū)入電源端,然後從輸(shū)入電源端轉(zhuǎn)導(dǎo )到輸(shū)出端。
我們知道,開(kāi)關(guān)電源的PWM調(diào)整,都是需要若干個(gè)時(shí)鐘周期的,而如果輸(shū)入電壓瞬間變化(高達(dá)上千伏),而時(shí)間很短(幾十,幾百MS),這時(shí)開(kāi)關(guān)電源根本沒有時(shí)間去調(diào)整,這時(shí)的表現(xiàn)就是瞬間的高壓傳導(dǎo )到輸(shū)出端,尤其是現(xiàn)在LED日光燈用的降壓電路,因為負(fù)載是串在300V高壓電路中的,300V高壓瞬間變大,這個(gè)高壓瞬間就加到了輸(shū)出端.隔離的電源會(huì)好些,但很多也是難逃厄運(yùn)。
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