LED失效原因分析与改进建议

于 2025-09-12 14:34:35 发布 18 阅读 0 评论

LED寿命虽被标称5万小时,但那只是25℃下的理论值。高温、高湿、粉尘、电流冲击等现场条件会迅速放大缺陷,使产品提前失效。统计表明,现场失效多集中在投运前三年,且呈批次性,直接推高售后成本。把常见失效机理梳理清楚,可在设计、工艺、选型环节提前封堵风险,减少重复故障,保住品牌口碑。

芯片级失效


1. 金属化层开裂

(1)故障表现:LED仍可微亮,但正向电压(Vf)突然升高。
(2)原因剖析:芯片金属层与基材之间粘附不足,多因制造过程中氧化或水汽污染导致,与封装无关。
(3)改进方向:芯片制造环节需加强清洗和真空控制;成品批量检测Vf,剔除偏差较大产品。

2. 电极腐蚀

(1)故障表现:灯珠完全不亮或微亮。
(2)原因剖析:环境中潮湿加氯、钠等离子残留,形成电化学腐蚀,逐步蚀穿电极材料。
(3)典型案例:某仿流明灯珠在老化中出现死灯,能谱分析显示电极区域Na、Cl、K元素异常,判断为氯化物污染导致腐蚀。
(4)改进方向:芯片切割后彻底清洗并烘干,封装厂应采用无卤素助焊剂,控制车间洁净度。

封装级失效


1. 芯片裂纹

(1)故障表现:同一批次灯珠在同一位置出现裂纹,贯穿PN结,耐压显著下降。
(2)原因剖析:多出现于倒装芯片结构,热膨胀不匹配导致机械应力集中,脆性芯片材料发生开裂。
(3)改进方向:使用弹性底填胶释放应力、优化支架结构设计、降低回流焊温度。

2. 焊线断裂

(1)故障表现:冷热冲击后LED死灯,常见于焊点颈部断裂。
(2)原因剖析:硅胶与金线热膨胀系数差异大,温度循环中应力反复作用导致金属疲劳。
(3)典型案例:某5730灯珠在100次冷热冲击后,二焊点位置硅胶破裂、金线拉断。
(4)改进方向:采用低模量硅胶、控制线弧高度、优化压焊工艺。

3. 固晶层剥离

(1)故障表现:垂直结构LED易出现,热阻上升导致芯片过热烧毁。
(2)原因剖析:支架镀层硫化或胶体含氯,引起界面分层,粘结强度下降。
(3)改进方向:支架提前做等离子清洗,选用高银含量固晶胶,固化后做老化与剪切力测试。

4. 焊点烧毁

(1)故障表现:P电极局部熔融,灯珠开路失效。
(2)改进方向:灯板加装TVS保护管,驱动电源设置软启动,生产环节做浪涌测试抽检。

系统层面的可靠性建议


1.热管理:结温控制至关重要,实践表明,结温每降低10℃,现场失效率可下降一半。

2.来料控制:对芯片、支架、胶水、PCB等关键材料做高温高湿预处理,筛选性能稳定的批次。

3.过程追溯:记录固晶、焊线、测试等关键工艺参数,与后期失效数据进行关联分析,快速定位问题根源。

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