行業分析:LED封裝可靠性測試與評估

LED器件的失效模式主要包括電失效(如短路或斷路)、光失效(如高溫導致的灌封膠黃化、光學性能劣化等)和機械失效(如引線斷裂，脫焊等)，而這些因素都與封裝結構和工藝有關。
 
LED的使用壽命以平均失效時間(MTTF)來定義，對于照明用途，一般指LED的輸出光通量衰減為初始的70%(對顯示用途一般定義為初始值的50%)的使用時間。由于LED壽命長，通常采取加速環境試驗的方法進行可靠性測試與評估。
 
測試內容主要包括高溫儲存(100℃，1000h)、低溫儲存(-55℃，1000h)、高溫高濕(85℃/85%，1000h)、高低溫循環(85℃～-55℃)、熱沖擊、耐腐蝕性、抗溶性、機械沖擊等。
 
然而，加速環境試驗只是問題的一個方面，對LED壽命的預測機理和方法的研究仍是有待研究的難題。
 
固態照明對大功率LED封裝的要求
與傳統照明燈具相比，LED燈具不需要使用濾光鏡或濾光片來產生有色光，不僅效率高、光色純，而且可以實現動態或漸變的色彩變化。在改變色溫的同時保持具有高的顯色指數，滿足不同的應用需要。但對其封裝也提出了新的要求，具體體現在：
 
(一)、模塊化
 
通過多個LED燈(或模塊)的相互連接可實現良好的流明輸出疊加，滿足高亮度照明的要求。通過模塊化技術，可以將多個點光源或LED模塊按照隨意形狀進行組合，滿足不同領域的照明要求。
(二)、系統效率最大化
 
為提高LED燈具的出光效率，除了需要合適的LED電源外，還必須采用高效的散熱結構和工藝，以及優化內/外光學設計，以提高整個系統效率。
(三)、低成本
 
LED燈具要走向市場，必須在成本上具備競爭優勢(主要指初期安裝成本)，而封裝在整個LED燈具生產成本中占了很大部分，因此，采用新型封裝結構和技術，提高光效/成本比，是實現LED燈具商品化的關鍵。
 
(四)、易于替換和維護
 
由于LED光源壽命長，維護成本低，因此對LED燈具的封裝可靠性提出了較高的要求。要求LED燈具設計易于改進以適應未來效率更高的LED芯片封裝要求，并且要求LED芯片的互換性要好，以便于燈具廠商自己選擇采用何種芯片。
 
LED燈具光源可由多個分布式點光源組成，由于芯片尺寸小，從而使封裝出的燈具重量輕，結構精巧，并可滿足各種形狀和不同集成度的需求。唯一的不足在于沒有現成的設計標準，但同時給設計提供了充分的想象空間。
 
此外，LED照明控制的首要目標是供電。由于一般市電電源是高壓交流電(220V，AC)，而LED需要恒流或限流電源，因此必須使用轉換電路或嵌入式控制電路(ASICs)，以實現先進的校準和閉環反饋控制系統。
 
此外，通過數字照明控制技術，對固態光源的使用和控制主要依靠智能控制和管理軟件來實現，從而在用戶、信息與光源間建立了新的關聯，并且可以充分發揮設計者和消費者的想象力。