【LED網訊】摘要:本文以LED封裝的五大原物料及五大制程為基礎，分析影響LED壽命的的主要因素，以高溫、大電流為試驗條件，探討快速老化試驗快速分析甄別LED。為快速導入LED廠商做依據。

　　關鍵詞：LED封裝物料、快速老化

　　引言

　　隨著LED產品的不斷發展，LED行業無論是從上游的晶片，中游的封裝還是下游的應用都呈現出百花齊放模式。然而現在正從百花齊放的狀態往大洗牌的模式發展，如何在LED大洗牌中存活起來，其中最大的因素就是提高自身產品的性價比。所以目前LED行業無論是飛利浦、OSRAM等LED巨頭還是一些國內小規模公司都在進行殘酷的價格戰。而對于LED照明產品，LED顆粒占成本比例最高，所以LED應用廠會不停的尋找低成本的LED顆粒供應商，而LED顆粒供應商要使自己產品更有性價比就一定要做降本。所以LED芯片、金線、支架等這些原物料就首當其沖被替換。

　　就目前來講LED顆粒單價的降本頻率已經從之前的季度降本提高到每月降本，所以如何對LED信賴性做好把關非常關鍵。如果采用LM 80/LM 79的測試方式顯然不能滿足應用廠的要求，LM 80的測試周期一般正常為6000hr，按照這樣的方式驗證完成后LED顆粒的價格早已做過幾次更新。所以對于LED應用廠來說，需要在最短的時間內對一款LED信賴性作出判斷，即探討一種低成本、快速、有效的篩選LED顆粒的方法。

　　LED封裝物料介紹

　　如上圖(1)所示，LED主要的原物料有封裝膠、金線、晶片、固晶膠、支架五個部分。每種物料都會直接影響LED性能。例如較差的封裝膠不但會導致出光效率低，更會導致材料容易受潮，硫化風險增大。

　　隨著LED封裝企業越來越多，迫于成本及競爭淘汰的壓力，封裝廠使用的線材已經從剛開始的99.99%的純金線演變成K金線，鍍鈀銅線，而這些線材導熱率會下降，而且延展性降低，這樣對于外界產生的應力會很敏感，很容易產生斷線，舉例來講，因為LED為潮濕敏感性器件，如果LED中有水汽進入，當貼片完成后過回流焊時會因熱膨脹產生應力，如果線材延展性不好會很容易因應力導致斷線，從而造成過回流焊后死燈現象嚴重。

　　另外迫于成本的壓力，很多封裝廠是都在減小晶片的尺寸，并且過電流操作例如早期10*30mil晶片只會做到0.1W，驅動到30mA，而現在有些廠商會過載到100mA，這樣已經超過此晶片的最大承受電流，光衰的風險太大。

　　對LED壽命影響較大的另一個重要物料就是支架。 對于同樣一顆LED，在成本不變的前提下，要獲取更多的光通量，最有效的方法就是過電流來驅動，但是這樣操作會造成電流密度過大，從而導致熱量的增加非常大，如下圖2所示使用同一家2835 1W LED做蠟燭燈,推不同電流對應的溫度。

圖2 LED不同驅動電流對應溫度(測試儀器：紅外熱像儀)

　　從上圖可以看出，LED驅動電流下降20%，對應的LED芯片表面溫度下降17%。另外130°已經超過了LED芯片的最大承受溫度(一般中小功率芯片為115°，較好點的為125°)。過高的溫度不但導致LED芯片損傷，熒光粉激發效率降低，也會使支架上的反射蓋黃化，從而最終都會導致LED光衰嚴重。

　　目前中小功率(0.5W以下)使用的還是PA9T，有些廠商出于成本的考量甚至還在使用PA6T，不耐高溫。對于耐高溫來講表現最好的為EMC，其次為PCT，然后是PA9T，PT6T表現最差。

　　LED快速老化的方法探討

　　本文基于LED應用廠探討LED顆粒快速老化試驗方法，當LED應用廠拿到LED封裝廠提供的樣品后，分三部分進行篩選測試：①.對LED顆粒進行初始光電參數測試，包括不同參數下的光電參數，芯片尺寸等；②.常溫、1.5倍電流快速老化測試；③.85℃、標稱電流快速老化測試。下面以一個實際案例進行說明。

　　需要說明的一點是：本文中的快速老化試驗所作出的壽命推估只做參考使用，目前還沒有一個快速老化試驗的標準，所以此方法僅作為照明應用廠在同等試驗條件下將多家供應商的LED顆粒進行比較試驗，擇優選取的參考。

　　初始光電參數測試及芯片尺寸量測

　　對A、B兩家LED顆粒樣品進行初始參數測試，測試結果如表1，從表格中可以看出A、B兩家材料初始光通量相當，其中B廠商電壓較低，整體光效會高于A廠商。

表1  A、B兩家LED顆粒初始光電參數

　　從晶片2D圖可以看出A廠商使用的晶片尺寸大于B廠商，A廠商芯片的最大承受能力會大于B廠商，即在過電流操作的情況下，A廠商的的光衰會小于B廠商(2.2.4的老化試驗也證明了這點)。

圖3  A、B廠商芯片2D圖

　　常溫、1.5倍電流快速老化

　　各取5pcs(有條件的可取適當取多點數量)進行常溫(25℃)，1.5倍電流(225mA)快速老化試驗，分0hr、48hr、96hr、168hr四個階段測試光電參數，以光通量的變化量計算出各節點衰減比例。如表2所示。并根據各節點衰減比例模擬出LED顆粒的壽命曲線，如表3所示。從壽命曲線圖可以看出A廠商的LED壽命明顯優于B廠商。

表2 常溫、1.5倍電流光通量衰減比例

表3 常溫、1.5倍電流壽命推估圖

　　85℃、標稱電流快速老化

　　各取5pcs(有條件的可取適當取多點數量)進行85℃、標稱電流(15mA)快速老化試驗，分0hr、48hr、96hr、168hr四個階段測試光電參數，以光通量的變化量計算出各節點衰減比例，如表4所示。并根據各節點衰減比例模擬出LED顆粒的壽命曲線，如表5所示。從試驗結果看，高溫老化試驗中，A廠商壽命也會比B廠商高。

表4  85℃、標稱電流光通量衰減比例

表5  85℃、標稱電流壽命推估圖

　　小結

　　通過本章的討論我們可以探討出適用于應用廠的快速篩選LED的方法：在同時拿到多家封裝廠LED的時候，首先可以對LED進行解剖，量測LED芯片尺寸，一般芯片越大抗ESD、抗大電流能力肯定越好；其次進行常溫、1.5倍(或者雙倍)快速老化試驗以及85℃、標稱電流老化試驗，根據0hr、48hr、96hr、168hr各節點的光通量衰減比例繪制出壽命推估，比較各廠商的光通量維持率能力，從而比較判斷各廠商的優劣，最后可以結合各廠商LED的單價在最短時間內選擇最具性價比的LED顆粒。