LED燈檢測案例

        1.案例背景

        該產品用于醫療領域。牙醫使用此LED作為光源。在使用白色LED一段時間后，會發生光衰減和藍光現象。客戶需要分析LED光衰減的故障機理，并提出改進建議。

        2.簡要分析方法

        在外觀檢查中可以清楚地看到，OK狀熒光層比NG狀熒光層更亮。

        確定樣本NG樣品

        通過X射線熒光檢查，在OK和NG樣品的內部管線中未發現開路問題。

        類似于NG的X射線透視圖        像OK一樣的X射線

 

        將OK和NG切片，然后在金相顯微鏡下觀察熒光層和芯片層，發現NG樣品有故障，但OK樣品沒有故障。

 

        通過SEM/EDS分析，在OK狀熒光體層中未檢出鎵（Ga）元素，在NG狀熒光體層中未檢出鉀（K）元素，而在NG狀熒光體層中檢出Ga元素，未檢出K元素。。

 

        3.分析與討論

        在目視檢查中，可以清楚地看到OK樣品比NG樣品熒光層更亮。LED光譜14表明，OK樣品和NG樣品在藍色區域的發光強度基本相同，表明芯片基本上沒有損壞，與熒光粉的發光面積有明顯的區別，相對強度NG樣品的藍光為32％，大大低于OK樣品的70％。

 

        OK和NG樣品的光譜

 

        OK類和NG類熒光粉層的成分之間的差異基本上可以確定故障現象是由于工作過程中熒光粉的變性所致。故障機制如下：

        在元素分析中，我們可以看到Lu元素和K元素的存在。磷的效率隨著鉀離子濃度的增加而增加，并且其發光強度逐漸增加。當鉀離子增加到一定值時，其發光強度逐漸降低。Lu離子將藍光轉換為黃光，然后藍光和激發的黃光混合以發出白光。

        從溫度測試中，我們發現發白光衰變NG樣品的溫度可以達到比發藍光NG樣品更高的溫度，表明磷光體狀況良好，但散熱性能相對較差。，內部溫度可在短時間內達到較高的溫度。該產品用于醫療領域。牙醫使用此LED作為光源。診斷患者需要一定的時間。診斷后將其關閉。下一位患者過來時，它將打開。一定時間后它將關閉。這樣的往復運動導致LED燈達到更高的溫度，然后每次工作時都下降到正常溫度，然后上升到更高的溫度然后冷卻。往復循環導致包裝材料膨脹和收縮，并且由于不同包裝材料的熱膨脹系數不同，結果，在高溫和低溫的連續變化期間，材料之間存在缺陷或裂縫。發現正常樣本和失敗樣本都存在故障，這可能是因為正常樣本已經處于失敗啟動狀態。

 

        在發生故障之后，磷光體層與發光電極接觸以產生電遷移。NG樣品電極上的Ga離子遷移到熒光粉層中，而熒光粉層中的K離子應遷移到其他地方。隨著K離子從磷光體層中遷移出來，磷光體粉末的發光效率持續下降，最終導致芯片發出的藍光與磷光體層激發的黃光之間不匹配，從而導致正常現象。LED燈首先要經歷光衰減。隨著黃光的強度不斷降低，最終發出藍光。

 

        4.結論

        LED故障的光衰減和藍光現象的可能原因：包裝材料的熱膨脹系數不同，LED中使用的磷光體的散熱性能差，LED內部產生大量的熱量，從而導致內部溫度過高，從而導致內部溫度過高。導致LED內部不同的層破裂或破裂，同時，工作電壓的存在使電遷移的發生成為可能，導致K離子遷移，熒光層的發光效率隨著K離子的連續遷移而降低，而且黃光的強度持續降低，因此故障樣本該產品首先表現出光衰減，然后表現出藍光。

        建議：
        1）優化系統的熱性能參數。

        2）改善當前LED材料之間的熱膨脹系數匹配差的問題。