LED静电失效原理和检测方法

鳄梨实验室2024-04-18 14:53:51  142

随着LED业内竞争的不断加剧,LED品质受到了前所未有的关注。

在LED的整个生命周期中,从制造到运输,再到装配和使用,生产过程中的设备、材料以及操作人员的每一个细节都可能引发静电(ESD)损伤,进而使LED过早出现漏电流增大、光衰加剧,甚至发生死灯等严重问题。因此,静电对LED产品质量的影响至关重要。

LED产品的抗静电性能不仅体现了其抗静电强度,还与其漏电值、整体可靠性等多个关键因素密切相关。实际上,通常情况下,抗静电性能优异的LED产品,其光学特性和电学特性也更为出色。这意味着,提升LED产品的抗静电能力,不仅有助于减少静电损伤,还能提升LED产品的整体性能和可靠性。

金鉴实验室为LED产业客户提供第三方LED抗静电能力认证服务,协助客户采购到高质量的产品。

LED静电失效原理

由于环境中存在不同程度的静电,LED芯片的PN结两端会积聚一定数量的静电电荷,形成不同程度的静电电压。

当静电电压超过LED的最大承受值时,静电电荷会在极短的时间内在LED芯片的两个电极间放电,产生热量。这种热量导致LED芯片内部的导电层、PN结发光层形成高温,导致局部熔融成小孔,从而可能导致LED漏电、变暗、死灯、短路等失效现象。

被静电击损后的LED,严重的往往会造成死灯、漏电。轻微的静电损伤可能不会引起LED产品的明显异常,但这时LED产品已经存在一定的隐患。当LED产品受到二次静电损伤时,暗亮、死灯、漏电等问题的发生概率会增加。

金鉴实验室多年的案例分析总结的数据经验总结,当LED芯片受到轻微的、未被觉察的静电损伤,这时候需要扫描电镜放大到一万倍以上进一步确诊,以防更高机率的失效事故发生。

扫描电镜下的蓝光LED静电击穿点

(放大倍数:1.3万倍)

1抗静电指标取决于LED芯片,但LED灯更易受静电损伤

LED灯珠的抗静电指标主要取决于LED发光芯片本身,与封装材料和封装工艺的关系较小;LED灯更容易遭受静电损伤,这与LED芯片裸晶的两个电极间距较小有关。LED产品封装后,由于引脚间距较大,静电电荷转移时电位差更大,因此LED灯更容易发生静电损伤事故。

2抗静电指标好是LED产品综合性能可靠的综合体现

LED的抗静电指标绝不仅仅是简单地体现它的抗静电强度,了解LED芯片外延设计制造的的人都了解,LED芯片的抗静电能力与其漏电值、整体可靠性有很大关系,更是一个综合质素和可靠性的综合体现,通常情况下,抗静电能力高的LED产品,其光学特性和电学特性也会更好。

LED产品的抗静电指标好不仅意味着它适用于各类产品和各种环境,还是LED产品综合性能可靠的体现。根据不同品牌的LED抗静电指标,国际知名LED大厂的LED抗静电通常都较好,而部分低质量品牌、次品和韩国系列的LED芯片抗静电能力较低。LED产品的抗静电能力是LED产品可靠性的核心体现。即使LED产品的亮度和电学特性良好,一旦其抗静电指标低,就很容易因静电损伤而导致失效。

熟悉LED制造的企业都深知目前LED行业的产品质量良莠不齐,不同质量的LED产品稳定性相差甚远,给LED用户带来了诸多困扰,甚至造成了重大损失。其中,由于LED产品抗静电能力低而引起的暗亮、死灯、漏电等质量事故尤为严重。特别是当前一些低质量的台湾系列产品和韩国系列企业的LED芯片大量涌入市场,即使是知名厂家的产品,中间商往往以次充好,这导致许多公司面临巨大风险。

金鉴实验室认为,LED封装企业只要选用抗静能力电高一些的LED芯片,做好封装工序,产品肯定可靠稳定。LED照明厂以及LED用户要经常对灯珠进行抗静电能力测试。选用抗静电高的LED是管控LED品质的核心所在。

LED静电检测方法

不少企业都是通过“试用一批看看后果”的方式来评估LED的抗静电,但这是一种周期长、误差大、成本高、风险大的评估方法。

静电击穿LED是个非常复杂的过程。LED抗静电测试时必须将静电直接施加在LED的两个引脚上,仪器的放电波形有严格的标准规定。其中有人体模式和机械模式两种都是用来测量被测物体的抗静电能力强弱的。

1机械模式测试

直接将静电作用于被测器件上,模拟工具机械直接将静电电荷转移给器件,因此称为机械模式测试。

2人体模式测试

在静电施加到被测物体时,通过串联一个330欧姆的电阻来模拟人与器件的接触时的电荷转移。因为人与物体接触通常也会存在330欧姆的阻抗,所以这称为人体模式测试。

这两种测试方法的仪器内部静电电荷储能量和放电波形有所不同。在LED行业以及许多企业中,通常使用人体模式测试的指标。

LED静电检测标准

国际电工委员会《IEC61000-4-2》

国际静电协会《ANSI-ESDSTM5.1.2-1999》、《ANSI/ESDA/JEDEC JS-001》

国际电子器件联合委员会《JESD22-A114/115c》

测试样品种类

芯片裸晶、插脚式灯珠、常规贴片灯珠、食人鱼、大功率灯珠、模组及数码管、LED灯具。

LED抗静电指标

LED可以参考目前较权威的国际静电协会(ANSI)标准中的电压等级分类:

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