LED灯珠不良情况讲解

普朗克光电科技

1、[封装技术] LED的不良情况分析

芯片失效

封装失效

热过应力失效

电过应力失效

装配失效

解决封装失效的建议

检查：支架、点胶、焊接

常见现象：

死灯

定义：LED的正负极接通标准电压下灯不亮或微亮。

造成死灯的原因有很多，比较复杂，主要是从静电和封装角度去分析。

色偏

定义：指LED发出的白光与标准色温有误差，误差值大于10%。

造成色偏的原因是：

散热不良，使LED的结温过高

荧光粉的涂抹不均匀，涂层厚的部位色温偏低易发黄

荧光粉质量不好

胶粉比调配比不当

灯闪

定义：led灯出现非人为控制的间歇性亮灭

造成灯闪的原因：

驱动电源不稳定，出现了间歇性的电流

透镜等封装材料受力变形，使金线接触不良

光衰大

定义：LED使用一定时间（1000小时），之后测试其光通量明显小于使用前的光通量，两者比值小于0.9

造成光衰大的原因：

散热不良，长时间过热致使LED老化

电流过大，致使LED加速老化

胶粉配比不当

死灯原因如下：

芯片失效：芯片本身质量问题（裂纹或损伤）

芯片与基板粘接不良

引起光衰严重或死灯

封装失效：

封装工艺不当

封装后的灯珠质量不良

出现黄变，气泡，黑斑，腐蚀等现象

热过应力失效

散热不良导致结温升高

电过应力失效

过电流或者静电将芯片击穿

驱动电源不稳定将金线烧断

装配失效

不良的安装和装配导致器件失效

解决因封装失效导致LED死灯的建议

检查支架：支架发黑说明被腐蚀

支架上的镀银层太薄

支架与焊接点脱离

检查点胶：检查固晶胶本身是否过期失效

固晶胶的用量要合适

用量过少，推力不够，芯片粘不牢；

用量过多，胶体返到芯片金垫上，造成短路

固化条件的选择

尽量按照标准固化条件来操作

检查焊接：焊接机的参数设置要合理

时间：不超过5秒

压力：适中，过大易压碎芯片；过小易导致虚焊温度：280度

有效防止静电

金线的弧度高度要合理

弧高太低，在焊接时温度过高烧毁芯片

弧高太高，遭到大电流冲击时金线被烧黑

2、[疑问求助] LED支架内部发黑是什么原因导致？

求各位高手帮忙分解支架内部发黑是什么原因导致？

出现在二焊位置且金线也一起被感染黑色。

请问大家会不会金线与支架结合后参杂什么物质起的化学反应?

重球的位置金线也变成黑色了的。

水的可能性应该需要很长时间才能发现的吧

而且水也肯定不会是纯净水

在高温高湿中，就会出出这种情况

胶水密封性能很重要

有的有，有的没有，，局部发黑

不用那么复杂，直接降胶挑掉，能把黑色部分擦掉银还亮的话，95%就是水的原因,

如果把黑色擦掉银层暗下来或者没有银层，那就得看看工艺过程中有什么东西可以接触到的了,

哦这么说就是胶水和支架的密封性不是很好导致的

胶水和支架的密封性是很重要的

你如果能把整块胶挑下来的话，这样的产品后面不变黑那才是奇迹

变黑就不奇怪了

一般是胶水碳化就是烧黑了硫化不太可能因为就那一块

3、[技术杂谈] LED荧光胶黄变甚至发黑的现象

最近总是遇到仿流明LED荧光胶黄变甚至发黑的现象，有些可能连带着芯片的表层也有些发黑，但是支架镀银层一点问题都没有，除了可能存在的温度过高散热不好以及助焊剂渗入的情况，我实在想不出是否还有其他因素。

LED荧光胶黄变甚至发黑，你可以用一成品灯加热，看他多少温度发黑，就知他有多少度胶会发黑了。

是不是电流过大造成？工程师们？

电流过大的话，芯片就该被击穿了。连亮都不亮喽。

是温度太高，是你散热没有散发出去吧！

不过个是我个人意见。不代表一定正确

烤箱温度啊，有可能。

目前因为镀银层和芯片基本上都没出现问题，所以我们的注意力基本上集中在硅胶和荧光粉方面。Y AG荧光粉一般耐温是多少？就像芯片厂家，一直也没有在tds上面标注耐温范围。但芯片长时间处于85度环境的话，很快就歇菜了。

荧光粉应该不会出现什么问题吧。荧光粉都能耐高温，硅胶坏完了，荧光粉也不会有事，荧光粉都是几千度高温烧出来的。一般高温木有事的。

仿流明LED荧光胶黄变甚至发黑的现象，有些可能连带着芯片的表层也有些发黑，但是支

架镀银层一点问题都没有，除了可能存在的温度过高散热不好以及助焊剂渗入的情况，是否还有其他因素。

这个我也考虑了。如果是松香之类的助焊剂渗入的话，造成的结果绝不仅仅是硅胶单体发黑。有机物分解出的无机碳，是可以观测出来的。

没死灯，胶水的应力都很小。

4、[已答复] LED晶片发黑这是什么原因造成的？

正常60MA，融了看下，是底胶碳化，这是什么原因造成底胶碳化？

芯片过热

这种问题好像很复杂，也很难理解的。见到过很多次这样的现象，我认为除了部化碳化外,更多是支架银层氧化,你看外面都氧化很严重了,是否晶片发黑呀，电极发黑。

以前我們也有遇到這樣的問題的，是因為膠水的問題。

这个应该是固晶胶水问题，固晶胶水耐高温性能不好。

第一、检查客户使用环境，有没有按照要求，这样的情况与电流有很大关系；

第二、做红墨水实验，看气密性是否良好；

第三、算出不良比例、以及不良的情况有没有规律，这样就便于区分是谁的原因了。

应该是电流过大造成这个情况的。要么是胶水质量不好。

散热不好导致的，LED对过高的温度很敏感。

5730灯板老化12小时之后变黑，求高手解答！跪谢！！

各位大侠！小弟最近做了一批5730的灯板，在老化之后灯珠变黄甚至发黑，求高手指点是哪里出了问题。

一共做了3次，最近一次出的问题。铝基板灯珠贴片厂均是老供应商。

散热没做好

散热没有问题的灯珠的电流只有90MA,上一批连续老化一周走没有这样的现象，现在灯珠厂和加工相互推诿。通过那些方法可以判定是谁的责任，或哪个环节出了问题。

焊好两个电极引脚。

老化的环境温度是？？老化时可以测试下铝基板的温度，

这种问题只有2种情况要嘛散热要嘛长期电流过大

灯珠的结热温度是多少啊，要合理设计才不会有问题发生。

你老化的时候铝机板下面加没加散热器的呀。。。

如果你的散热和驱动电流都没有问题，那就是灯珠的原因了，叫灯珠的供应商给你分析一下。很可能你的灯珠是返修过的灯珠。

这个样子是LED问题，一种胶没干，一种支架电镀的导电层问题，还有晶片银浆或胶体水份失调。如果是散热不够，不是这个样子，还有可能就是支架是没高温电镀或氧化后没干led硫化现象散热问题

一看就LED问题，灯珠内部温度没有导出来！！

如何解决LED散热问题

LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。其中LED散热一直

是一个亟待解决的问题！

有研究数据表明，假如LED芯片结温为25度时的发光为100%，那么结温上升至60度时，其发光量就只有90%；结温为100度时就下降到80%；140度就只有70%。可见改善散热，控制结温是十分重要的事。

除此以外LED的发热还会使得其光谱移动；色温升高；正向电流增大（恒压供电时）；反向电流也增大；热应力增高；荧光粉环氧树脂老化加速等等种种问题，所以说，LED 的散热是LED灯具的设计中最为重要的一个问题。

LED芯片结温是怎么产生的

LED发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能，而是一部分转化成为热能。LED的光效目前只有100lm/W，其电光转换效率大约只有20~30%左右。也就是说大约70%的电能都变成了热能。

具体来说，LED结温的产生是由于两个因素所引起的。

1．内部量子效率不高，也就是在电子和空穴复合时，并不能100％都产生光子，通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率，也就是转化为热能，但这部分不占主要成分，因为现在内部光子效率已经接近90％。

2．内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量，这部分是主要的，因为目前这种称为外部量子效率只有30％左右，大部分都转化为热量了。

虽然白炽灯的光效很低，只有15lm/W左右，但是它几乎将所有的电能都转化为光能而辐射出去，因为大部分的辐射能是红外线，所以光效很低，但是却免除了散热的问题。

LED的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短。大功率LED白光应用及LED芯片散热解决方法

当今LED白光产品被逐渐运用于各大领域投入使用，人们在感受其大功率LED白光带来的惊人快感同时也在担心其存在的种种实际问题！

首先从大功率LED白光本身性质来说。大功率LED仍旧存在着发光均一性不佳、封闭材料的寿命不长尤其是其LED芯片散热问题很难得到很好的解决，而无法发挥白光LED被期待的应用优点。

其次从大功率LED白光市场价格来说。当今大功率LED还是一种贵族式的白光产品，因为大功率产品的价格还是过高，而且技术上还是有待完善，所以说大功率白光LED 产品不是谁想用就能够用的。下面分解下大功率LED散热的相关问题。

近些年在业界专家的努力下对大功率LED芯片散热问题提出了一下几点改善方案：

1.通过提高LED晶片面积来增加发光量。

2.采用封装数个小面积LED晶片。

3.改变LED封装材料和萤光材料。

那么是不是通过以上三种方法就可以完全改进大功率LED白光产品的散热问题了呢？实则斐然！首先我们虽然将LED芯片的面积增大，以此获得更多的光通量（光单位时间内通过单位面积的光束数即为光通量，单位ml）希望能够达到我们想要的白光效果，但因其实际面积过大，而导致在应用过程与结构上出现了一些适得其反的现象。

那么是不是大功率LED白光散热问题就真的无法解决了呢？当然不是无法解决了。针对单纯增大晶片面积而出现的负面问题，LED白光业者们就根据电极构造的改良及覆晶的构造并利用封装数个小面积LED晶片等方式从大功率LED晶片表面进行改良从而来达到60lm/W的高光通量低高散热的发光效率。

其实还有一种方法可以有效改进大功率LED芯片散热问题。那就是将其白光封装材料用硅树脂取代以往的塑料或者有机玻璃。更换封装材料不仅能够解决LED芯片散热问题更能够提高白光LED寿命，真是一箭双雕啊。我想说的是几乎所有像大功率LED白光这样的高功率白光LED产品都应该采用硅树脂作为封装的材料。为什么现在大功率LED中必须采用硅胶作为封装材料？因为硅胶对同样波长光线的吸收率不到1%。但是环氧树脂对400-459nm的光线吸收率高达45%，很容易由于长期吸收这种短波长光线以后产生的老化而使光衰严重。

当然在实际的生产生活中还会出现很多像大功率LED白光芯片散热这样的问题，因为人们对大功率LED白光越广泛的应用就会出现越深入难解的种种问题！LED芯片的特点是在极小的体积内产生极高的热量。而LED本身的热容量很小，所以必须以最快的速度把这些热量传导出去，否则就会产生很高的结温。为了尽可能地把热量引出到芯片外面，人们在LED的芯片结构上进行了很多改进。为了改善LED芯片本身的散热，其最主要的改进就是采用导热更好的衬底材料。像Cree公司的LED的热阻因为采用了碳化硅作基底，要比其他公司的热阻至少低一倍。

即使能够解决从晶片到封装材料间的抗热性，但因从封装到PCB板的散热效果不好的话，同样也是造成LED晶片温度的上升，出现发光效率下降的现象。所以，就像是松下就为了解决这样的问题，从2005年开始，便把包括圆形，线形，面型的白光LED，与PCB基板设计成一体，来克服可能因为出现在从封装到PCB板间散热中断的问题。

因此，在面对不断提高电流情况的同时，如何增加抗热能力，也是现阶段的急待被克服的问题，从各方面来看，除了材料本身的问题外，还包括从晶片到封装材料间的抗热性、导热结构、封装材料到PCB板间的抗热性、导热结构，及PCB板的散热结构等，这些都需要作整体性的考量。

LED照明灯具散热的问题解答

对目前常见的白炽灯泡或是荧光灯来说，即便产品本身运行可能产生热能，但组件的高热仍可以被有效隔离，使光源与电源接座不会因热而产生意外的问题。但固态照明就不同，一来LED组件集中单点的运行高温，必须采取更多积极手段进行散热处理，同时搭配主动有效的热处理机制，才能避免灯具发生问题。LED固态光源热处理问题较传统灯具复杂得多。

传统光源或灯具多有运行过程产生高热的问题，例如卤素灯泡或白炽灯泡，若是白炽灯形式，即在特殊处理的灯球内加热钨丝产生光亮。

实际上，高温产生在灯丝上而非灯座，即便灯座会因灯球玻璃或是金属受钨丝发光的辐射热、热传导间接产生高温，但产生的温度都在可接受的安全范围，再加上非直接接触传导，安全性也相对较高。

但换成LED固态光源形式的灯具，其热处理便可能成为新的应用安全问题。多数人会认为LED具高能源转换效率、低驱动能源优势，自然使用安全性较高，但实际上LED 固态光源为了达到日常照明的应用目的，必须透过加大单组组件的功率去强化单元件的输出流明，例如灯具厂会采取多LED组件整合形式加强输出效果，且多组件同时运行也能改善LED固态光源光型偏向点光源的问题，让LED固态光源技术的灯具可产生如灯泡般的面光源效果。如果要强化单元件的输出流明，必须更高的电流，以使LED芯片的PN接面产生更多流明，但更高电流也会让单点LED组件的温度升高、更难处理，甚至为了提高灯具的光型表现、发光效率而采取多组件并用形式，也会使LED灯具的高温问题加剧，让散热问题更难处理。

综观目前LED灯具市场的发展趋势，多数LED光源的厂商大多会先以市场为主导，因为高单价、高利润，也可以借由技术差异迅速打入发展技术较前卫的LED光源市场，例如，针对室内装潢、情境灯具应用的嵌灯、壁灯、吸顶灯就成为LED光源灯具较常见的设计形式，其替换传统灯具后的省电效益亦最受相关业者关注。

LED光源灯具必须重点处理的热管理设计，在可能于密闭或半密死循使用的嵌灯、壁灯、吸顶灯产品，形成更严苛的挑战，灯具开发商必须从材料、产品构型、主/被动散热机制、驱动芯片设计等方面投入更多资源，以避免产品的问题肇生。特别是LED嵌入式灯具体积小，且常采多组件整合，模块的散热设计难度较高。嵌入式灯具外壳采铝挤型或散热片设计，可发挥自体散热作用。但这还远远不够。

LED热管理：NTC持续运行温度维持LED灯使用安全

若LED灯具没有搭配足够的热管理设计，在使用过程中可能会导致灯具因为经常性高热运行造成寿命锐减，产生必须频繁更换故障LED灯具的困扰，严重者甚至可能酿成意外，因运行高温造成线或是周边装潢着火燃烧！

在产品开发阶段，可运用智能型LED灯光控制技术，透过主动式的监看LED灯具与整体光源模块的温度表现，简化装置的热管理工作，同时当灯具与周遭温度上升至区

段时，灯具必须降低电功率、减少LED亮度输出，以此提升LED固态光源灯具的使用安全性。

像LED吸顶灯外壳考虑较简单的设计形式，若灯具本身所使用的驱动器功能较聚焦于电源转换与LED组件驱动，并未内嵌温控微处理器与散热处理模块，为避免增加产品原料件的成本，LED灯具可整合NTC(Negative Temperature Coeffient)负温度系数Thermistor Sensors电，是成本效益相对较高的安全设计方案。

所谓NTC电，其设置目的是藉由透过电子回去监看LED的模块灯具温度，透过默认温度警示或是对应自动处理驱动状况，采关闭LED固态光源模块方式，来提升LED

灯具的使用安全，同时NTC电也能降低设计的复杂度。由于NTC电的温度系数非常大，因此可以侦测得知微小的温度变化表现，被广泛应用于需量测、控制与补偿温度的相关电设计中，而NTC电在LED光源模块设计中，基本上为量测LED固态光源灯具的产品周边温度变化，至于量测状况会随着NTC改变的电压现况，直接测得电压和NTC电的温度对应关系。

当NTC和周边电或整个模块温度提升时，NTC电的电阻随即降低，产品可依此相依关系进行相关安全控制机制反馈，例如减少LED发光组件的驱动电流或是直接强制关闭灯具照明，在灯具温度问题改善后自动回复照明状态，藉此获得灯具使用的安全性。

监控LED灯具温度亦可导入微控制器采SMD形式制作的NTCTHERMISTOR组件

前述NTC电的改善形式，若想达到更佳的设计，搭配MCU进行更精密的安全设计也是一种相对务实的作法，在开发项目中，可将LED光源模块的状态区分为灯光是否正常、灯光是否被关闭，搭配温度警示与温度量测的程序逻辑判断，建构更为完善的智慧灯具管理机制。

例如，若出现灯具温度警示，经温度量测得知模块温度仍在可接受范围，可维持正常途径，透过散热片自然散逸运行温度；而当警示告知所测得温度已达需执行主动散热机制的基准，此时MCU必须控制散热风扇作动，甚至当温度达到值，系统必须透过MCU 直接关闭驱动器供应电源，LED组件暂时停止运行，自然进行散热处理。

判断灯具是否使用或关闭，可用简单的判断位来做变化与了解产品目前使用状态，比较关键的是温度量测部分，所量测的温度必须实时与系统的参照表进行比对，以确认目前模块状态的正常或异常程度，计算出温度间距后，自动对应进行温控管理。

同样的，当温度进入区段时，控制机制应随即关闭灯源，同时在系统关闭后60秒或180秒后再次进行温度确认，待LED固态光源模块温度达正常值，再重新驱动LED 光源，继续提供照明。总之：

大众一直关注灯具的使用寿命。若仅仅依靠使用低热阻的LED元件是不能为灯具装置构建良好的散热系统，而必须有效地减小从PN节点到周围环境的热阻，才能大大降低LED的PN节点温度，而成功实践延长LED灯具的使用寿命并提高实际光通量的目标。另外；有别于一般传统灯具，印刷电路板既是LED的供电载体，也是LED的散热载体，

所以散热片和印刷电路板的散热设计十分重要。除此之外，灯具制造商还须考虑散热材料的质量、厚度和尺寸以及散热界面的处理和连接等因素。

LED光衰真实问题.

在论坛这么久看到大家对LED光衰问题很关注,大家用的为什么光衰这么快呢,大家所知道的只是热就会光衰,而不知道为什么会热,如何处理热,基本上没有几家公司可以从单个LED做起到整个灯具,如果你公司是这样,你肯定会处理光衰问题,其实50000小时光衰百分之三十五很容易做到.

你是想知道封装技术还是买整个LED回来去处理呢,其实要想光衰小就要从封装技术讲起,首先一定要看你这个LED光效有多少,假如光效低的话不用看,肯定是低寿命的,所以要光衰小必须提高光效,

说到光效就要从封装说起:LED的发光效率是由芯片的发光效率和封装结构的出光效率共同决定的.提高LED发光效率的主要途径有:

①提高芯片的发光效率;

②将芯片发出的光有效地萃取出来;

③将萃取出来的光高效地导出LED管体外;

④提高荧光粉的激发效率(对白光而言);

⑤降低LED的热阻.

由于芯片的有源层(即发光层)的折射率较高(GaN n=2.4,GaP n=3.3),如果出光通道与芯片表面接合的物质的折射率与之相差较大(如环氧树脂为n=1.5),则会导致芯片表面的全反射临界角较小,芯片发出的光只有一部分能通过界面逸出被有效利用,相当一部分的光因全反射而被困在芯片内部,造成萃光效率偏低,直接影响LED的发光效率.为了提高萃光效率,在选择与芯片表面接合的物质时,必须考虑其折射率要与芯片表面材料的折射率尽可能相匹配.采用高折射率的柔性硅胶作与芯片表面接合的材料,既可以提高萃光效率,又可以使芯片和键合引线得到良好的应力保护.

GaN类倒装芯片封装的LED的出光通道折射率变化为:有源层(n=2.4)→蓝宝石

(n=1.8)→环氧树脂(n=1.5)→空气(n=1);GaN类正装芯片封装的LED的出光通道折射率变化为:有源层(n=2.4)→环氧树脂(n=1.5)→空气(n=1).采用倒装芯片封装的LED 的出光通道折射率匹配比正装芯片要好,出光效率更高.

热阻的降低

LED自身的发热使芯片的结温升高,导致芯片发光效率的下降.功率型LED必须要有良好的散热结构,使LED内部的热量能尽快尽量地被导出和消散,以降低芯片的结温,提高其发光效率.

芯片结温(TJ)与环境温度(TA)、热阻(RthJA)和输入功率(PD)的关系是:

在输入功率PD一定的情况下,热阻Rth的大小对结温的高低有很大的影响,也就是说,热阻的高低是LED散热结构好坏的标志.采用优良的散热技术,降低封装结构的热阻,将使LED发光效率的提高得到有效的保障

其实小功率的也有光衰小的,你要看供应商给你的是什么材料土封装的,环氧树脂封装的肯定不能用,减多少电流一样会衰,但是有些材料封装出来的就算晶片有80度温也不会衰,而我前年就有做过实验,一个LED灯具放进高温炉里面50度长期连续工作400多天每天24小时,放进前的光通量是3500流明,出来后的流明量还有2600多流明,证明封装材料对LED光衰

影响非常大.

白光LED寿命

各位高手,我是新加入LED照明这行的.有一个问题困扰我很久了,就是照明用LED的寿命问题.翻看各种报道、文献、宣传资料,关于LED应用于照明的优势都有一条:长寿命.大致都有这样的描述:LED寿命可达10^6小时,保守可以达到5×10^5小时.

但是我咨询了很多LED的供应商和做LED相关产品的人,他们都告诉我没有一家可以承诺上述寿命的,他们最多会承诺1~3年内失效,可以100%无条件更换.而且,其中很多人都告诉我上面的数据没有什么可以书面证明的来源,完全是这个行业喊出来的一个数,不能太当真.

但是我也查了几个著名的LED厂家的公开资料(如DATASHEET,APPLICATION NOTES,RELIABILITY ),比如科瑞(CREE)、流明(LUMILED)、亿光(EVERLIGHT)等,他们都有可靠性的实验,通常他们选择高温、高湿及最大正向电流作为加速老化的实验条件,得到500H 或者1000H的实验数据,然后根据一些加速老化的数学模型,推算出正常工作条件下的数据.而且他们一般把光衰到70%,作为经济寿命,把衰减到50%视作实用寿命,通常推算出的衰减到70%可以做到超过40000H,50%超过80000H.

但是国内几乎没有一个工厂可以提供出老化实验报告和相关寿命推算的数学模型.不知各位高手有可以提供的么