分析影響LED品質的因素

大部分設計者認為所有LED產(chǎn)品的品質都是一樣的。然而，LED的制造商和供應商眾多，亞洲生產(chǎn)商向全球供應低成本的LED。令人吃驚的是，在這些制造商中只有一少部分能夠制造出高品質的LED。對于只用作簡單指示作用的應用，低品質的LED就足以滿足要求了。但是在許多要求一致性、可靠性、固態(tài)指示或照明等領域里必須采用高品質的LED，特別是在惡劣環(huán)境下，例如在高速公路、軍用/航空，以及工業(yè)應用等。 　　根本因素 　　區(qū)分LED質量高低的因素是哪些？如何說出兩種LED的差別？實際上，選擇高質量的LED可以從芯片開始，直到組裝完成，這期間有許多因素需要考慮。Tier-ONeLED制造公司能夠生產(chǎn)優(yōu)良的、指標一致的晶圓是從高品質的LED制造材料做起的，進而可以制造出優(yōu)良的芯片。在決定LED所有性能指標的條件中，晶圓生產(chǎn)工藝所采用的化學材料是相當重要的因素。一片2英寸晶圓可以切割出6000多個LED芯片，這里面僅有個別芯片的性能指標與整體不同。而一個優(yōu)秀的芯片生產(chǎn)商制造的芯片在顏色、亮度和電壓降等方面的差異性非常小。當LED芯片封裝完成后，它們的許多性能指標就有可能存在很大的差別，如視角。此外，封裝材料的影響也是相當大的，例如，硅樹脂就比環(huán)氧樹脂的性能好。 　　分類能力 　　優(yōu)秀的LED制造商不僅能制造高質量的芯片，而且也具有根據(jù)LED的顏色、亮度、電壓降和視角的不同而對其進行分類包裝的能力。高品質LED供應商會向客戶提供工作特性一致的產(chǎn)品，而品質較低的LED供應商則只能提供類似于“混裝”的LED。對于高端的、質量要求嚴格的應用領域，例如機場跑道的邊界燈，必須滿足FAA級的顏色和亮度規(guī)范，為保證性能和安全，LED包裝的一致性也是被嚴格限定的。包裝等級較差的LED被用在要求嚴格的應用領域會導致過早發(fā)生故障等一系列非一致性問題，很有可能釀成重大事故。為了避免設備停機和保證設計中規(guī)定的LED具有可靠的工作特性，在高端和質量要求嚴格的應用中避免使用“混裝”產(chǎn)品是相當重要的。 　　對于高端的、質量要求嚴格的應用領域，例如機場跑道的邊界燈，必須滿足FAA級的顏色和亮度規(guī)范，為保證性能和安全，LED包裝的一致性也是被嚴格限定的。包裝等級較差的LED被用在要求嚴格的應用領域會導致過早發(fā)生故障等一系列非一致性問題，很有可能釀成重大事故。為了避免設備停機和保證設計中規(guī)定的LED具有可靠的工作特性，在高端和質量要求嚴格的應用中避免使用“混裝”產(chǎn)品是相當重要的。 　　產(chǎn)品配套能力 　　除了分立LED，LED的組裝和供電對于它的性能、亮度和顏色等指標都有非常重要的影響。由于環(huán)境溫度、工作電流、電路結構、電壓尖峰和環(huán)境因素等都能夠影響LED的性能指標，恰當?shù)碾娐吩O計和組裝是保護LED和保證性能的關鍵。LED制造商也使用多種技術和不同的材料來設計電路結構和組裝，大多數(shù)情況下，LED裝配者的經(jīng)驗高低的差別會造成同一個應用中的LED在整體性能和可靠性上存在差異。 　　隨著LED需求的迅速增長，服務全球市場的制造商和組裝廠同樣迅速增加。但令人遺憾的是，激增的支持廠家不僅大量采用低品質的LED，他們的封裝和LED設計工程師經(jīng)驗也相對不足。因此，除了通過已有的經(jīng)驗準確篩選LED供應商外，OEM廠商也必須考察他們的電路設計和組裝技術以確保滿足設計規(guī)范，以及設計是否提供了足夠的散熱能力，因為導致LED發(fā)生故障和性能不一致的主要因素是過熱。 　　第三方測試 　　為了消除測試中存在的不公正，許多公司都委托第三方來測試LED的組裝和電路結構。一個LED器件可能在苛刻環(huán)境下測試或使用數(shù)周。在測試過程中，同時進行壓力、溫度循環(huán)、電壓固定/變化、電流固定/變化等測試，其他苛刻環(huán)境條件下的測試來決定LED是否滿足應用的要求。測試前后發(fā)生的大量的參數(shù)改變都要被記錄下來，同時要監(jiān)視被測LED亮度、顏色和電壓降的變化。 　　加速生命周期測試是特殊應用領域內避免故障的一個關鍵測試。測試有助于確保篩選出那些期望至少可以工作100000小時，但僅工作1000小時就提前發(fā)生故障的LED。這種情況是可能出現(xiàn)的，因為低品質的LED（也可能是組裝設計得不合理的高品質LED）在工作1000小時后亮度就會降低。實際上，一個低品質的LED如果有更高的驅動電流，在工作初期會比高品質的LED更亮，然而，過高的電流會使LED發(fā)熱過快，最終結果是亮度變暗或燒毀。 　　另外，組裝技術在某種程度上對LED性能的影響要比芯片本身還大的例子也是有的。設計工程師應該向LED供應商索要LED的可靠性規(guī)范，并且也應該進行LED的組裝測試以保證亮度比較高的確實更好。有些優(yōu)秀的LED供應商可以保證他們的LED組裝技術的可靠性能夠持續(xù)三年或更長，并且可以進一步提供包含高品質LED和針對特殊應用而進行的恰當設計在內的最終LED產(chǎn)品。 　　檢測的重要性 　　兩個在運輸領域內的應用有助于解釋充分的測試如何防止LED在提供高度可視性的應用中發(fā)生故障。在20世紀90年代早期，LED用于轎車和卡車的剎車燈。有些LED設計很快就出現(xiàn)了性能指標上的不一致性，并很快燒毀了，其原因或許是由于LED的質量問題，或許完全是產(chǎn)品本身的設計問題。直到最近，在交通信號燈方面，當LED成為更合適的光源時，這種現(xiàn)象才被重視。設計布滿LED的直徑8英寸或12英寸的印制板的公司必須在選擇LED和改善設計等方面考慮環(huán)境和應用需求。 　　以上任何情況，如果壓力測試或加速生命周期測試都已經(jīng)做過了，就可以認為是高質量的LED或LED的組裝是合格的，也就可以應用在需要更長使用壽命和更高可靠性的場合了。 　　合理使用 　　不是每個應用都需要高質量LED組裝技術的。如果LED的組裝不符合苛刻環(huán)境的要求，應用也不一定會出現(xiàn)較大的安全風險，或者，如果最終產(chǎn)品的維修成本不是很高，采用差一些的組裝技術也許更合適。 　　最根本的一點是LED必須是能夠買得起的。因此，在成本要求限制之內，就必須考慮供應商產(chǎn)品的包裝等級、組裝設計的經(jīng)驗和測試等因素。滿足應用及市場需求的設計是服務于最終用戶的最有效手段。如果應用需要高端解決方案，那么芯片供應商的選擇、設計經(jīng)驗，以及測試都是應該考慮的因素。如果不考慮高端產(chǎn)品的銷售價格，就應該仔細斟酌區(qū)別好與壞LED的其他相關因素。具備對包裝等級進行分類能力的LED供應商，以及能夠進行可靠性、加速生命周期測試的廠商是可以進行長期合作的，這有助于制造商采用更可靠的LED開發(fā)高端產(chǎn)品。