濕熱條件下LED燈具失效模式和失效機(jī)理研究.pdf

1、隨著節(jié)能減排的浪潮,發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode,LED)燈具以其節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)逐步進(jìn)入通用照明、景觀照明及舞臺(tái)照明等領(lǐng)域。在其探索與應(yīng)用的過程中,常會(huì)遇到如高溫、潮濕、震動(dòng)等惡劣的環(huán)境。各種可靠性問題,如光通量衰減、色坐標(biāo)漂移、色溫變化和死燈現(xiàn)象,嚴(yán)重阻礙了LED燈具的推廣應(yīng)用。本文針對(duì)10W LED射燈非驅(qū)動(dòng)部分的可靠性問題展開了以下研究:
　　1、為了監(jiān)測(cè)LED燈具退化過程中偽結(jié)溫的變化,首

2、先研究LED燈具數(shù)字電壓表偽結(jié)溫測(cè)量方法,并驗(yàn)證其可行性。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)具體探討了其準(zhǔn)確度、誤差補(bǔ)償及適用范圍幾個(gè)問題。
　　2、為了探討LED燈具在濕熱加速試驗(yàn)中的應(yīng)力極限及關(guān)鍵失效模式,利用控制變量法開展了一系列試驗(yàn)。首先,對(duì)同種LED燈具樣品進(jìn)行步進(jìn)溫度高加速壽命試驗(yàn)及恒濕步進(jìn)溫度高加速壽命試驗(yàn),對(duì)比分析了濕度存在對(duì)同一種LED燈具工作時(shí)產(chǎn)生的失效模式及其程度。其次,對(duì)比分析了兩種不同LED射燈在相同的濕熱老化環(huán)境下光色參數(shù)、

3、電參數(shù)及熱阻值的變化差異。
　　3、為了研究LED透明灌封硅膠退化對(duì)LED燈具退化的主要影響類型以及其程度,以樣品類型作為變量,保持其余環(huán)境應(yīng)力不變,分別對(duì)LED射燈和相應(yīng)的LED透明密封硅膠進(jìn)行相同的老化試驗(yàn),對(duì)比其單位面積造成的光色參數(shù)退化差異。
　　4、為了通過失效分析給出能夠提高LED燈具可靠性的建議,運(yùn)用實(shí)驗(yàn)推理方法,通過高加速壽命試驗(yàn)、失效分析、有限元模擬及查閱文獻(xiàn)的結(jié)果,深入分析可能造成樣品失效或退化的原因。<

4、br>　　研究結(jié)果表明:①只要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行合理補(bǔ)償(本文為10℃),數(shù)字電壓表結(jié)溫測(cè)量方法可以被應(yīng)用于LED燈具偽結(jié)溫的測(cè)量,并可以用于監(jiān)測(cè)LED燈具老化過程中與熱路徑、電性能有關(guān)的退化;②在濕熱高加速壽命試驗(yàn)中,LED燈具的色坐標(biāo)、色溫、光通量的退化速度都明顯高于其在熱高加速壽命試驗(yàn)中的速度,固濕熱應(yīng)力加速方法更適用于LED燈具的可靠性研;③在不考慮燈罩和驅(qū)動(dòng)的情況下, LED燈具加速可靠性試驗(yàn)溫度應(yīng)力極限可以達(dá)到125℃,這個(gè)溫度

5、區(qū)間既能夠保證 LED燈具迅速發(fā)生退化,又能夠避免新的失效機(jī)理形成;④在熱、濕熱兩種加速老化過程中發(fā)生的失效模式有透鏡開裂、燈罩裂紋、熒光粉及支架變色,失效原因與熱失配、清洗工藝不良、散熱不良有關(guān);硅膠退化對(duì)LED燈具光參數(shù)退化的影響主要體現(xiàn)在色坐標(biāo)漂移;⑤提高LED燈具可靠性措施包括:優(yōu)選界面導(dǎo)熱材料以改善散熱;選擇熱匹配材料以減小應(yīng)力;改善清洗工藝以減少變色、沾污等造成的失效。
　　本文明確了造成LED燈具失效或退化的原因,能