2024-01-20
科普LED灯珠损坏的可能原因
科普LED灯珠损坏的可能原因
LED死灯的原因
LED死灯的原因无非两种情况：一是PN结失效造成LED漏电流大，使LED灯不亮，这种情况一般不影响其他LED灯的工作；
二、LED灯内部连接引线断开，导致LED无电流通过而死灯，会影响其他LED灯的正常工作，因为LED灯工作电压低（红黄橙LED）工作电压1.8V-2.2V，蓝绿白光LED工作电压2.8-3.2V）。一般需要采用串、并联的方式来适应不同的工作电压，串联的LED灯越多，影响越大，只要LED灯内部有一个开路，整个串联的LED灯在串联电路中会不亮，这比第一种情况更严重。
二、LED灯内部连接引线断开，导致LED无电流通过而死灯，会影响其他LED灯的正常工作，因为LED灯工作电压低（红黄橙LED）工作电压1.8V-2.2V，蓝绿白光LED工作电压2.8-3.2V）。一般需要采用串、并联的方式来适应不同的工作电压，串联的LED灯越多，影响越大，只要LED灯内部有一个开路，整个串联的LED灯在串联电路中会不亮，这比第一种情况更严重。
LED死灯原因分析探讨
LED死灯是影响产品质量和可靠性的关键，如何减少和消除死灯，提高产品质量和可靠性，是封装及应用企业需要解决的关键问题。下面对死灯原因进行一些分析。
1、静电对LED芯片的损坏
静电对LED芯片造成损坏，使LED芯片的PN结失效，漏电流增大，变成电阻静电是危害极大的恶魔，世界上无数的电子元件被静电损坏，造成数千万美元的经济损失。因此，防止静电对电子元器件的损坏，是电子行业一项非常重要的工作，LED封装、应用企业切不可掉以轻心。任何一个环节出现问题都会导致LED损坏，使LED性能恶化甚至失效。我们知道，人体（ESD）静电可达三千伏左右，足以击穿、损坏LED芯片，在LED封装生产线上，各类设备的接地电阻均符合要求，这还有一点很重要，一般要求接地电阻为4欧姆，有些要求高的接地电阻甚至要达到≤2欧姆。这些要求对于电子行业的人来说并不陌生，关键是在实际执行时是否到位并记录在案。
据了解，一般民营企业，防静电措施不到位，这就是大多数企业找不到接地电阻测试记录，即使接地电阻测试是一年一次，或者几年一次，或者时有发生。检查接地电阻是个问题，却不知道接地电阻测试是一项非常重要的工作，每年至少要测试4次（每季度测试），一些要求较高的地方必须每月测试一次接地电阻。土壤电阻会随着季节的变化而变化，春夏多雨，土壤湿润的接地电阻更容易达到，秋冬干燥的土壤水分较少，接地电阻可能会超过规定值，记录是为了保存原始数据，所以未来可以被检查。符合ISO2000质量控制体系。测试接地电阻可以自己设计表格，接地电阻测试封装企业、LED应用企业都是做的，只要把各种设备的名称填在表格里，设备的接地电阻测量并记录，测试人员可以对磁盘进行签名。
人体静电对LED的危害也很大，工作时应穿防静电服，带静电环，静电环要接地良好，有需要接地的静电环防静电效果不好，这是建议不要使用本产品，如果工作人员违反操作规程，则应接受相应的警告教育，同时也起到告知他人的作用。人体静电的多少与人们所穿的面料不同，以及每个人的体质有关，而且在秋冬的夜晚很容易看到衣服之间的放电现象，而这种静电的电压放电电压为三千伏。
碳化硅衬底芯片的ESD值只有1100伏，蓝宝石衬底芯片的ESD值更低，只有500-600伏。一个好的芯片或者LED，如果我们用手去拿（身体不做任何防护措施），结果可想而知，芯片或者LED都会受到不同程度的损坏，有时候一个好的器件经过我们的手就莫名其妙的坏了，这就是静电带来的麻烦。封装企业如果不严格按照接地规定，造成的损失是企业自身，会造成产品合格率下降，降低企业的经济效益，同样应用LED如果设备和人员接地也会造成LED损坏，返工是不可避免的。根据LED标准用户手册的要求，LED胶体的引线距离应不小于3-5毫米，用于弯脚或焊接，但大多数应用公司不这样做，而只是隔开厚度PCB板（≤2mm）直接焊接，也会造成LED损坏或损坏，因为焊接温度过高会对芯片产生影响。会使芯片特性变差，降低发光效率，甚至损坏LED，这种现象并不少见。有些小企业采用手工焊接，使用40瓦的普通烙铁，焊接温度无法控制，烙铁温度在300-400℃以上，焊接温度过高也会造成死灯，LED引线在高温下膨胀系数比膨胀系数高几倍，约150℃，内部金线焊锡会因过度热胀冷缩，焊接点会被拉开，造成死灯现象。
据了解，一般民营企业，防静电措施不到位，这就是大多数企业找不到接地电阻测试记录，即使接地电阻测试是一年一次，或者几年一次，或者时有发生。检查接地电阻是个问题，却不知道接地电阻测试是一项非常重要的工作，每年至少要测试4次（每季度测试），一些要求较高的地方必须每月测试一次接地电阻。土壤电阻会随着季节的变化而变化，春夏多雨，土壤湿润的接地电阻更容易达到，秋冬干燥的土壤水分较少，接地电阻可能会超过规定值，记录是为了保存原始数据，所以未来可以被检查。符合ISO2000质量控制体系。测试接地电阻可以自己设计表格，接地电阻测试封装企业、LED应用企业都是做的，只要把各种设备的名称填在表格里，设备的接地电阻测量并记录，测试人员可以对磁盘进行签名。
人体静电对LED的危害也很大，工作时应穿防静电服，带静电环，静电环要接地良好，有需要接地的静电环防静电效果不好，这是建议不要使用本产品，如果工作人员违反操作规程，则应接受相应的警告教育，同时也起到告知他人的作用。人体静电的多少与人们所穿的面料不同，以及每个人的体质有关，而且在秋冬的夜晚很容易看到衣服之间的放电现象，而这种静电的电压放电电压为三千伏。
碳化硅衬底芯片的ESD值只有1100伏，蓝宝石衬底芯片的ESD值更低，只有500-600伏。一个好的芯片或者LED，如果我们用手去拿（身体不做任何防护措施），结果可想而知，芯片或者LED都会受到不同程度的损坏，有时候一个好的器件经过我们的手就莫名其妙的坏了，这就是静电带来的麻烦。封装企业如果不严格按照接地规定，造成的损失是企业自身，会造成产品合格率下降，降低企业的经济效益，同样应用LED如果设备和人员接地也会造成LED损坏，返工是不可避免的。根据LED标准用户手册的要求，LED胶体的引线距离应不小于3-5毫米，用于弯脚或焊接，但大多数应用公司不这样做，而只是隔开厚度PCB板（≤2mm）直接焊接，也会造成LED损坏或损坏，因为焊接温度过高会对芯片产生影响。会使芯片特性变差，降低发光效率，甚至损坏LED，这种现象并不少见。有些小企业采用手工焊接，使用40瓦的普通烙铁，焊接温度无法控制，烙铁温度在300-400℃以上，焊接温度过高也会造成死灯，LED引线在高温下膨胀系数比膨胀系数高几倍，约150℃，内部金线焊锡会因过度热胀冷缩，焊接点会被拉开，造成死灯现象。
2、LED灯内部焊点开路造成死灯现象的原因分析
2.1封装企业生产工艺不齐全，材料检验手段落后，是LED死灯的直接原因，一般采用支架封装LED，支架排采用铜或铁金属材料经精密模具冲压而成，因为铜较多价格贵，成本自然就高，受市场激烈竞争因素的影响，为了降低制造成本，市场上大部分采用冷轧低碳钢带冲压成型的LED支架。铁支架排镀银，有两个作用，一是防止氧化生锈，二是方便焊接。支架排的电镀质量非常关键，关系到LED的寿命。电镀时要控制电流，控制镀银层的厚度，镀层太厚，成本高，质量太薄。由于一般LED封装企业没有能力检测支架的电镀质量，这就给了一些电镀企业有机会将支架的电镀银层做得更薄，降低成本，一般封装企业IQC缺乏检测手段对于支架电镀，没有仪器可以检测支架电镀涂层的厚度和牢度，所以更容易作弊。
有的脚手架在仓库里放了几个月就生锈了，并不是说用过，由此可见电镀质量有多么差。用这样的支架排做出来的产品肯定不长，别说30-5万小时，1万小时都是问题。原因很简单，每年都会有一段时间的南风天，这样的天气里空气湿度较大，很容易造成电镀金属件绣花不良，从而使LED元件失效。即使是封装好的LED，也会因镀银层薄而附着力不强，焊点会与支架分离，造成死灯现象。这是我们遇到的好用的灯不亮的情况，其实是内部焊点与支架脱离了。
有的脚手架在仓库里放了几个月就生锈了，并不是说用过，由此可见电镀质量有多么差。用这样的支架排做出来的产品肯定不长，别说30-5万小时，1万小时都是问题。原因很简单，每年都会有一段时间的南风天，这样的天气里空气湿度较大，很容易造成电镀金属件绣花不良，从而使LED元件失效。即使是封装好的LED，也会因镀银层薄而附着力不强，焊点会与支架分离，造成死灯现象。这是我们遇到的好用的灯不亮的情况，其实是内部焊点与支架脱离了。
2.2 封装过程中的每道工序都必须仔细操作，任何一个环节疏忽都是造成点死光的原因，固晶工艺、银胶（针对单焊点芯片）点多点少都不好，多了就会返胶到芯片金垫上，造成短路，芯片少而粘。双焊点芯片点绝缘胶是一样的，点多了绝缘胶会回流到芯片的金焊盘上，造成焊接时虚焊，造成死灯。碎屑少了，胶水就不牢固，所以胶水一定要恰到好处，不能多也不能少。焊接工艺也很关键，焊接机的压力、时间、温度、功率四个参数要恰到好处，除了固定时间外，其他三个参数都是可调的，压力的调整要适当。适中，压力容易压坏芯片，太小则容易虚焊。焊接温度一般调整在280℃，功率调整是指超声波功率调整，太大、太小都不好，要适中，总之金球焊接机参数的调整，随焊接材料，用弹簧力矩测试仪检测≥6克，即合格。
每年都要对金丝焊接机的参数进行检查和修正，确保焊接参数处于最佳状态。另外，对焊线的弧度也有要求，单焊点芯片的弧高为1.5-2芯片厚度，双焊点芯片的弧高为2-3芯片厚度，双焊点芯片的弧高为2-3芯片厚度。 LED也会造成质量问题，弧高太低，焊接时容易造成死灯现象，弧高太大，电流冲击力差。
每年都要对金丝焊接机的参数进行检查和修正，确保焊接参数处于最佳状态。另外，对焊线的弧度也有要求，单焊点芯片的弧高为1.5-2芯片厚度，双焊点芯片的弧高为2-3芯片厚度，双焊点芯片的弧高为2-3芯片厚度。 LED也会造成质量问题，弧高太低，焊接时容易造成死灯现象，弧高太大，电流冲击力差。
3、识别虚焊死灯的方法
LED灯不亮用打火机将LED引线加热到200-300℃，拆下打火机，按正负极接上3伏电池，如果LED灯能亮此时，但随着引线温度的降低，LED灯由亮变为不亮，这就证明LED灯虚焊了。加热能发光的原因是利用金属热胀冷缩的原理，LED引线受热膨胀伸长与内部焊点相连，此时接通电源，LED可以正常发光，随着温度下降LED引线收缩回到常温状态，内部焊点断开，LED灯不亮，此方法已多次尝试均有效。虚焊死灯的两根引线焊接在金属条上，用浓硫酸浸泡，使LED外部胶体溶解，待全部溶解后除去胶体，再观察灯管的焊接情况焊点可以在放大镜或显微镜下观察，可以查出问题是一次焊接还是二次焊接，金球焊接机的参数设置是否错误，或者其他原因，以便改进方法和过程。防止虚焊现象再次发生。
然而，即使是在中国电子展上的展品，LED产品的用户也会遇到死灯的现象，这是LED产品使用一段时间后，出现死灯的现象，死灯有两个原因，开路死灯焊接质量不好，或者支架电镀质量有问题，LED芯片漏电流增大都会导致LED灯不亮。现在很多LED产品为了降低成本，没有添加防静电保护，因此很容易被感应静电损坏。雨天打雷容易产生供电线路的高压静电感应，以及供电线路叠加的尖峰脉冲，都会使LED产品受到不同程度的损坏。
然而，即使是在中国电子展上的展品，LED产品的用户也会遇到死灯的现象，这是LED产品使用一段时间后，出现死灯的现象，死灯有两个原因，开路死灯焊接质量不好，或者支架电镀质量有问题，LED芯片漏电流增大都会导致LED灯不亮。现在很多LED产品为了降低成本，没有添加防静电保护，因此很容易被感应静电损坏。雨天打雷容易产生供电线路的高压静电感应，以及供电线路叠加的尖峰脉冲，都会使LED产品受到不同程度的损坏。
