Отсоединение чипа от поверхности кристаллодержателя светодиода

Содержание

Отсоединение чипа от поверхности кристаллодержателя светодиода

Отсоединение чипа от поверхности кристаллодержателя светодиода

8 ноября

Кристалл светодиода представляет собой полупроводник, в котором свет генерируется в области p-n-перехода при электронно-дырочной рекомбинации. Активная зона является сложной структурой, состоящей из эпитаксиальных слоев.

Для генерации различного цвета используются разные комбинации материалов: для получения красного цвета — InAlGaP; голубого — InGaN; инфракрасного излучения — GaAlAs; ультрафиолета — AlGaN. Материал и свойства эпитаксиальных слоев, по сути, определяют эффективность генерируемого света.

Основные компоненты светодиода на плате представлены на рисунке 1.

К основным параметрам светодиода относятся ток и температура Tj внутри активного слоя. Оба этих параметра определяют потребление энергии и цвет излучения, а также срок службы изделия.

На рынке предлагаются светодиоды, изготовленные по разным технологиям. Необходимое условие работы светодиода — устойчивое прохождение тока через паяное и клеевое соединения, достаточное охлаждение кристалла с помощью хорошего теплового контакта с окружающей средой или теплоотвода, а также хорошее извлечение света из кристалла с помощью оптических элементов и отражателей.

Как правило, светодиоды заключаются в оболочку из прозрачного материала (силиконовая или эпоксидная смолы). Для реализации белого свечения наносится такой вид люминофора, который преобразует голубое излучение светодиодов в излучение с широким спектром, который близок к спектру белого света.

Режимы отказа светодиодов

Дефекты светодиодов условно относятся к следующим категориям: кристалл как центральный элемент, а также внутренняя и внешняя структуры. Мы рассмотрим ряд механизмов отказа светодиодов, которые соответствуют разным технологиям сборки, типам конструкций, а также приложениям.

Тип отказа: кристалл

В условиях нормальной работы оптические характеристики светодиодов, как правило, ухудшаются со временем, т.е. у светодиодов ограниченный срок службы. Ухудшение характеристик вызвано появлением дефектов в эпитаксиальных слоях или на их границах, что приводит к увеличению доли безызлучательной рекомбинации и снижению оптической эффективности. Как правило, 30—50% ухудшения оптических характеристик определяется как дефект, а ожидаемый эксплуатационный ресурс составляет 20—100 тыс. ч.

Старение светодиодов, вызванное ростом дефектов, в значительной мере зависит от температуры перехода Tj и тока. Следовательно, необходимо контролировать эти параметры, чтобы светодиод прослужил ожидаемое время. Ускоренное старение, т.е.

уменьшение светоотдачи в течение определенного периода времени ниже ожидаемого, вызвано такими негативными факторами как низкое качество эпитаксиальных слоев, а также более высокая температура перехода из-за недостаточно хорошего рассеяния тепла.

Более того, проникновение влаги или других загрязняющих веществ, разрушения, вызываемые электростатическим зарядом, а также нестабильным источником питания, ускоряют деградацию эпитаксиальных слоев.

Тип отказа: внутренняя конструкция светодиода

Затрудненное прохождение тока из-за роста электрического сопротивления часто становятся причинами, приводящими к уменьшению светового потока, временной нестабильности или даже к полному отказу.

Наблюдается также расслоение перехода между кристаллом и проволочным соединением.

Поскольку площадь поверхности раздела между кристаллом и подложкой довольно-таки существенно влияет на рассеяние тепла, разрушение промежуточного слоя приводит к увеличению теплового сопротивления и температуры кристалла, что также ускоряет старение светодиода.

Технология производства светодиодов является источником многих отказов. Процесс пайки в этом отношении особенно важен, т.к. тепловая перегрузка может привести к появлению трещин, отсоединению или отслоению материалов вдоль границ поверхностей из-за различия в коэффициентах расширения. Основой создания кристаллов с продолжительным сроком службы являются проверка соответствия изделия техническим условиям и контроль качества на производстве, а также хороший контроль процесса пайки во время монтажа компонентов.

Такие прозрачные герметизирующие материалы как силиконовая или эпоксидная смолы не являются герметичной изоляцией и, следовательно, не защищают от водяных паров или других разрушающих веществ.

Более того, механическое напряжение, например, при изгибе выводов светодиода или термическое напряжение во время пайки может привести к образованию трещин или отделению компаунда, а также к проникновению загрязняющих веществ в кристалл или металлический контакт.

При неблагоприятных условиях это приводит к изменению структуры эпитаксиальных слоев или к разрушению поверхностей их раздела (см. рис. 2).

Другими типовыми механизмами, снижающими срок службы светодиодов, являются старение герметизирующих материалов под воздействием ультрафиолетового излучения или деградация люминофора белых светодиодов, что также сказывается на изменении цвета белых светодиодов (пожелтение). Этот эффект имеет большее воздействие, чем регулярное старение кристалла.

Тип отказа: монтаж светодиодов на плату

При интеграции светодиодов на печатную плату следует учитывать такие источники отказа как сбой в работе электрических соединений, вызванный плохими паяными контактами. На деградации источников света, особенно мощных светодиодов, сказываются тепловой контакт и рассеяние тепла. Монтаж должен обеспечить устойчивый тепловой контакт в течение всего срока службы.

Поскольку содержащаяся в светодиодах влага может привести, особенно в процессе пайки, к возникновению т.н. «эффекта поп-корна», следует принять меры по обеспечению влагонепроницаемости. В некоторых приложениях светодиоды снаружи покрывают защитным лаком или герметиком. Механическое или термическое напряжение, воздействующее на внутреннюю структуру светодиода, а также взаимодействие этой структуры с дегазованными материалами могут вызвать ее разрушение.

Методы анализа

Светодиоды характеризуются большим количеством разнотипных отказов, которые устраняются с помощью разных аналитических методов. Цель анализа отказов — связать известную модель сбоя с возможной причиной его возникновения, а затем найти способ устранения.

Методы поиска ошибок

– Вопросы: в каких условиях эксплуатировался светодиодный модуль? Как долго? В каком режиме управления?

– Измерения: вольт-амперная характеристика (см. рис. 3); интенсивность света; длина волны/цвет; характеристики излучения.

– Неразрушающий анализ: рентгеноскопия (см. рис. 4); оптическая микроскопия и акустическая микроскопия.

– Разрушающие методы: послойный анализ; вскрытие корпуса.

– Физический анализ: FIB/REM, OBIRCH, эмиссионная микроскопия, EBIC, катодолюминесценция.

Для того чтобы ограничить объемы исследований, необходимо создать эффективную методологию анализа, опирающуюся на полученную информацию о причинах отказа.

Визуальный контроль с помощью светолучевой микроскопии

Визуальная инспекция дает сведения о внешней конструкции, внешней целостности светодиодного модуля и доступных частях внутренней конструкции.

Измерение оптоэлектрических параметров

Важными оптоэлектрическими параметрами являются оптическая мощность, спектр и вольт-амперная характеристика.

Характеристики излучения в дальнем и ближнем поле обнаруживают неоднородность светоизлучающей зоны. Измерение теплового сопротивления свидетельствуют о проблемах с тепловой развязкой. Повышенное напряжение в прямом направлении указывает на нарушение в прохождении тока. Увеличение тока утечки при обратном смещении говорит о серьезных нарушениях в эпитаксиальных слоях. Сравнение ВАХ отказавших светодиодов (см. рис. 5) и тех, что продолжают работать, позволяет выявить причины сбоя.

Высокоточные методы оптической микроскопии позволяют обнаружить нарушения структур на поверхностях раздела между слоями. В ходе рентгеноспектрального электронно-зондового микроанализа определяются эффекты разрушения слоев, и дается оценка возможных причин коррозии.

Другие неразрушающие методы

В силу того, что светодиоды, как правило, устанавливаются в пластиковые корпуса, отделение соединительного провода от кристалла светодиода можно определить с помощью рентгеновского микроскопа (см. рис. 6). Чтобы обнаружить расслоение поверхностной границы, используется также акустическая микроскопия.

Читайте также  Проверка светодиодов мультиметром на плате

Разрушающие физические методы

Для установления причин отказа в светодиоде требуется прямой доступ к внутренним элементам — кристаллу (см. рис. 7) или к границе раздела между выводом и контактной площадкой (см. рис. 8). Кроме того, с этой целью применяется послойный анализ иди удаление герметизирующих материалов с помощью химических растворителей.

Анализ причин отказа на уровне кристалла

Для установления причин отказа на уровне кристалла существуют методы обнаружения на нем дефектных зон — темных пятен или линий. Такие методы основаны на локальной стимуляции эмиссии света (катодолюминесценции) или возникновении тока под воздействием направленного на кристалл внешнего электронного пучка (EBIC — Electron Beam-Induced Current) либо лазерного пучка (OBIC — Optical Beam-Induced Current).

Такие специальные методы как TEM (Transmission Electron Microscopy — просвечивающая электронная микроскопия) и подготовка образца с помощью FIB (Focused Ion Beam — сфокусированный ионный пучок) требуются для более глубокого анализа причин отказов в эпитаксиальных слоях.

Для оценки полученных результатов необходима возможность сравнения с уже известными моделями ошибок и образцовые модели, поскольку дефектные структуры внутри полупроводника в большой степени зависят от применяемой технологии.

Предлагаемые методы очень дорогостоящи и используются только в особых случаях.

Выводы

Светодиоды обеспечивают высокую надежность, но она зависит от технологии их изготовления и требований приложения. В статье изложены типичные механизмы отказа, методы анализа, а также способы предотвращения возможных отказов. Хорошее понимание типичных условий возникновения отказа позволяет создать высоконадежные светодиодные изделия.

Источник: https://1000eletric.com/otsoedinenie-chipa-ot-poverhnosti-kristalloderzhatelya-svetodioda/

Мал CSP-светодиод, да дешев

Отсоединение чипа от поверхности кристаллодержателя светодиода

  • 19 марта 2016 г. в 12:16
  • 3794

Процесс миниатюризации электронных компонентов в наше время затрагивает практически все области их применения. Но, если для смартфона понятно зачем стремиться делать его детали более миниатюрными, то для осветительного оборудования уменьшение размеров компонентов выглядит, на первый взгляд, излишеством. Тем не менее, новый актуальный тренд в развитии светотехники связан с CSP-технологией, позволяющей значительно уменьшить размеры светодиодов, причем в самых что ни на есть массовых осветительных приборах.

По мере того, как светодиоды становились все более доступным видом полупроводниковых приборов, наблюдалась тенденция упрощения конструкции их корпуса. Например, чипы первых светодиодов устанавливались вручную в DIP- корпуса весьма сложной конструкции. Эти светодиоды монтировались на плату с применением ручного труда.

Потом появились светодиоды типа Power LED с более простой и удобной конструкцией корпуса.

Далее для массового применения были созданы SMD-светодиоды, где кристалл устанавливался на керамическую или пластмассовую подложку, заливался люминофором, а также защитным покрытием, и в таком виде монтировался на плату с применением полностью автоматизированных производственных линий.

Дальнейшим развитием данной тенденции стало создание технологии CSP (сокращение от английского Chip-Scale Packaging — корпусирование, соразмерное чипу). особенность CSP — длина и ширина готового светодиода лишь ненамного превосходят длину и ширину используемого в нем чипа. Что такое «немного» в стандартах пока не прописано.

Есть мнение специалистов, что при использовании технологии CSP площадь, занимаемая светодиодом на монтажной плате, не более чем на 20% превышает площадь чипа, но его не всегда придерживаются производители при классификации своей продукции.

По данным компании Seoul Semiconductor, которая развивает CSP-технологию под собственным фирменным названием WICOP, площадь CSP-светодиода в 4 раза меньше, чем у SMD-светодиода и в 5,6 раз меньше, чем у Power LED с сопоставимыми техническими характеристиками.

Контактные площадки у CSP-светодиода располагаются на обратной поверхности, они напрямую соединяют полупроводниковый кристалл с монтажной платой. Это позволяет обеспечить эффективный теплоотвод светодиода при его малых размерах, естественно, при условии, что монтажная плата обладает хорошими теплопроводящими свойствами.

Например, если у SMD светодиода производства Toshiba термическое сопротивление между р-n переходом и контактными площадками составляет около 30° С/Вт, то у серийно выпускаемых образцов CSP-продукции Toshiba оно имеет значение около 17° С/Вт, а для опытных образцов CSP-светодиодов уже достигнуто значение 5° С/Вт.Первопроходцем технологии CSP является компания Lumileds, которая еще в 2013 году представила опытный образец светодиода синего свечения, изготовленного по данной технологии. В 2014 году Samsung создала первый CSP-светодиод белого свечения.

Тогда же несколько ведущих мировых производителей анонсировали свои разработки в области CSP. Правда, пока основным применением CSP-светодиодов являются лампы-ретрофиты, а также подсветка в ЖК-дисплеях. Производители светильников только присматриваются к новинке, тем не менее, уже в 2016 году можно ожидать появление на рынке первых светильников, использующих преимущества CSP-светодиодов.

Следует отметить, что технология CSP изначально создавалась не для светотехнических применений. Она появилась в рамках работы над технологией «интернета вещей», когда искались способы сделать как можно более миниатюрный и дешевый Bluetooth чип, который можно было бы встраивать в самые разнообразные предметы быта. Однако после положительных результатов в телекоммуникационных применениях, ее решили использовать и для производства светодиодов.

Как удалось уменьшить размеры?

Если вы посмотрите на работающий светодиод типа SMD или Power LED (в том случае, если вам действительно захочется провести такой опыт, соблюдайте меры предосторожности и используйте темное стекло!), то увидите на лицевой стороне в центре черное пятно, от которого идет тончайший провод. Это — один из электродов, который подводит питание к аноду (п-слою). Другой электрод подведен к катоду (p-слою) и его не видно.

Анодный электрод частично перекрывает излучение от р-n перехода, идущее в направлении, перпендикулярном лицевой поверхности. Поэтому в обычном светодиоде значительная часть светового потока исходит из боковых сторон чипа. Для обеспечения нужного распределения света чип размещается внутри отражателя, направляющего излучение боковых сторон. Этот отражатель одновременно выполняет функцию держателя кристалла.

В SMD-светодиодах роль отражателя выполняет керамическая или пластмассовая основа, которой придана соответствующая форма.

Развитие полупроводниковых технологий позволило выращивать структуру светодиода на прозрачной основе из искусственного сапфира. Благодаря этому появилась возможность уменьшить толщину n-слоя и разместить оба электрода на стороне, обращенной к монтажной плате. В итоге излучение идет главным образом через лицевую поверхность чипа, хотя свечение боковых поверхностей также присутствует, но отражателя для него не предусмотрено. В том случае, если светодиод белого свечения, чип покрывается с лицевой стороны и по бокам слоем люминофора. Именно так и устроены CSP-светодиоды.

В некоторых случаях CSP-светодиоды снабжаются встроенной первичной оптикой в виде линзы. Тогда условие 20% разницы в размерах не соблюдается, но светодиод, тем не менее, все равно относят к CSP по технологии изготовления чипа.

Мощность CSP-светодиода (в зависимости от модели) может достигать 5 Вт. Максимальная светоотдача серийно выпускаемых образцов достигает 145 лм/Вт. Качество спектра во многом определяется люминофором, но стабильность цветового оттенка при использовании CSP технологии теоретически выше, так как люминофор наносится только на поверхность кристалла и не попадает на отражатель, что имеет место быть, например, в SMD светодиодах.

Преимущества и недостатки CSP

Малые размеры источника света уже сами по себе являются преимуществом для построения прожекторов и светильников, имеющих кривую силы света сложной формы. Как известно, чем ближе источник света к точечному, тем проще конструкция оптики, фокусирующей световой поток в нужном направлении. Угол распределения света у CSP светодиода, установленного на непрозрачную монтажную плату, равен 180°.

С одной стороны, это недостаток, так как на основе таких светодиодов практически невозможно создать бюджетный светильник без вторичной оптики, что легко делается для SMD-светодиодов, имеющих угол распределения света 120°, приемлемый для многих применений. С другой — огромное преимущество при использовании в лампах-ретрофитах, устанавливаемых вместо ламп накаливания. В ретрофитах требуется обеспечить максимально широкий угол распределения света, для чего используется сложная оптическая система, в которой теряется до 40% светового потока.

Читайте также  Регулировка яркости светодиодов в автомобиле

CSP-светодиод естественным образом дает распределение света в пределах полусферы, из дополнительной оптики потребуется разве что рассеиватель. Именно поэтому технология CSP нашла применение в первую очередь в производстве светодиодных ретрофитов.

Малые размеры светодиода и хороший теплоотвод через его заднюю поверхность позволяют размещать CSP-светодиод внутри линзы, плотно подогнав линзу к люминофору. В итоге между ними отсутствует воздуш — ный промежуток, что улучшает характеристики оптической системы. Отсутствие встроенного отражателя становится преимуществом, так как линза не только направляет свет в нужном направлении, но и собирает излучение, испускаемое боковыми поверхностями чипа. Исключение из этой системы встроенного отражателя, характерного для обычных светодиодов, позволяет повысить КПД системы.

Но самое главное преимущество CSP — значительное снижение стоимости светодиодов. Поскольку зависимость цены на светодиоды от светового потока близка к линейной, принято сравнивать не абсолютные значения цен, а стоимость 1 лм. Например, для CSP-светодиодов производства Seoul Semiconductor цена 1 лм составляет 0,04 долл. США, а для обычных Power LED светодиодов от того же производителя — 0,06 долл. США. Но это еще не предел — технология CSP только что появилась, по мере ее развития цены будут снижаться, и разрыв в цене 1 лм между ней и Power LED может достигнуть 3 раз.

Значительного снижения цен на светодиоды удастся добиться, если люминофор будет наноситься не на отдельный кристалл, а на всю полупроводниковую пластину, из которой потом вырезаются чипы. Для обычных светодиодов это сделать невозможно, но при использовании CSP групповое нанесение люминофора становится реальностью. На пластине прорезаются канавки со стороны слоя сапфира на глубину чуть ниже р-n перехода.

Далее вся пластина покрывается слоем люминофора. Попадая в канавки, люминофор покрывает чипы с боковой стороны. Потом пластина распиливается по уже имеющимся канавкам. На пути внедрения этой технологии в серийное производство стоит проблема обеспечения равномерности полива люминофором.

Но для нее нашли несколько решений, которые, возможно, уже в 2016 позволят дополнительно снизить цены на полупроводниковые источники света.

Поскольку CSP-компоненты не имеют ни прочной оболочки, ни хотя бы некоей несущей подложки, их прочность полностью определяется прочностью полупроводникового чипа. То есть, CSP-светодиоды — довольно хрупкие устройства. Поэтому для их монтажа требуется высокая культура производства, хотя сама по себе стоимость монтажа сопоставима с SMD.

Пока неизвестно, смогут ли средние по размеру производители светильников осуществлять монтаж CSP-светодиодов на своих производствах так же просто, как сейчас это делается для SMD-светодиодов. Скорее всего, на первых порах производители светильников будут работать только с готовыми платами, на которых уже установлены CSP-светодиоды.

Перспективы использования

При использовании в ретрофитах CSP-технология может стать реальной альтернативой использованию филаментов (т.е. светодиодных матриц, имитирующих нить накаливания). С одной стороны, обеспечивается широкое распределение света, близкое к лампе накаливания. С другой стороны, лампа на CSP-светодиодах прослужит примерно 50 000 ч, тогда как филаментная — 15000-25000 ч.

Светодиоды, изготовленные по технологии CSP, можно использовать без линз в лампах-ретрофитах и в подсветке ЖК-дисплеев. Во всех остальных случаях на такие светодиоды требуется установка линз. Это обстоятельство делает невозможным применение CSP вместо SMD в сверхбюджетных светильниках, например, предназначенных для ЖКХ. Но зато всевозможные прожектора небольшой мощности, используемые для локального освещения в музеях и на выставках, а также для расстановки акцентов в домашнем интерьере, будучи выполненными на CSP-светодиодах, станут дешевле и надежнее.

Можно предположить, что в будущем главной сферой применения CSP-светодиодов станут уличные светильники, а также светильники для архитектурной подсветки. В таких светильниках, как правило, используются оптические системы на основе линз.

Большой угол распределения света станет значительным преимуществом для светильников, размещаемых вдоль автомагистралей, так как при этом упрощается конструкция оптической системы. Возможность плотно пригнать светодиод к линзе улучшает герметичность конструкции, а высокая эффективность теплоотвода повышает диапазон рабочих температур.

Низкая стоимость CSP-светодиодов позволит снизить сроки окупаемости уличных светодиодных светильников, что позволит более широко внедрять уличное светодиодное освещение.

Источник: Алексей ВАСИЛЬЕВ

Источник: https://www.elec.ru/articles/mal-csp-svetodiod-da-deshev/

Пример выгорания светодиодов — LED Свет

Отсоединение чипа от поверхности кристаллодержателя светодиода

04.03.2019

Производители светодиодных ламп и светодиодов обещают большую длительность работы, обычно составляет от 20 тысяч часов для старых моделей, и 30-50 тысяч часов для последних популярных моделей, таких как SMD 5630 и SMD 5730. На самые современные диоды длительность может составлять уже до 100 тыс. часов.

Характеристики кукурузы

В качестве примера с большим временем эксплуатации будет рассмотрена кукуруза с цоколем Е27 и напряжением 220В. Примерное непрерывное время работы этой лампы составляет 2 года, то есть 17,000 – 20,000 часов.

Светодиодная лампочка на SMD 5630

Светодиодная лампа была куплена на Aliexpress, и была поставлена в коридор на лестничной площадке, из-за того, что я заказывал белого света, а одна а оказалась холодного свечения.

Эксплуатировалась в замкнутом пространстве, в прозрачном рифленом плафоне, и плафон при этом был температуры окружающего воздуха.

За это время пластик на кукурузе пожелтел и явно стали видны следы деградации люминофора на диодах, которые обнажили внутренности светодиодов SMD 5630 под силиконовой поверхностью.

В ней использованы диоды низкого качества от мелкокитайского производителя, которые включены на 30% от общепринятой мощности, на 0,15 Вт вместо 0,5 Ватт. Таким образом, производитель защищает его от преждевременного снижения характеристик и обеспечивает приемлемую длительность использования.

Диоды бюджетные китайские, на 0,15W, вместо положенных популярных 0,5W.  Этим китайцы умело пользуются, то есть обманывают. Выдают их за полватные. Кто покупает первый раз и не разбирается в этом, не поймет что его обманули. Это я подробно описал в статье про выбор светодиодных лент, сравнивая цены, мощность и конечную выгоду.

Деградация

Пример, слева новый, справа старый (2 года работы)

По мере эксплуатации, светодиод подвергается воздействиям, которые негативно сказываются на его характеристиках.

Основные факторы:

  1. помутнение оптической части, выполненной из силикона;
  2. выгорание люминофора под воздействием температур;
  3. деформации корпуса из-за нагрева и напряжения корпуса;
  4. деградация кристалла.

Во время деградации кристалла, появляются дефекты, при которых участок кристалла перестает светить, но продолжает нагреваться. При этом начинает увеличиваться ток утечки, то есть ток проходит не излучая свет.

Самым плохими катализаторами деградации являются ток выше номинального и повышенная температура.

Поэтому надо быть осторожным при покупке сомнительных экземпляров, потому что наши китайские братья по разуму могут «разгонять» светодиоды, подавая ток выше номинального.

Ресурс

График деградации  от температуры и времени

Что же будет, когда он отработает указанное производителем время?
Общепринятым стандартом считается, что за период указанной длительности работы яркость светодиода упадет на 30%.

Это правило в основном действует на именитых производителей, который соблюдают стандарты, а мелкие и неизвестные производители могут отходить от стандартных правил, с целью завышения параметров и технических характеристик светодиодных ламп. Они могут запросто указать стандартную длительность работы для модели, при этом умолчав, что при этом яркость упадет до 50%.

Во избежание различных неприятных сюрпизов, требуйте  продавца настоящие сертификаты на продукцию. Если сертификатов нет, то подсунуть могут что угодно. Еще одна сопутствующая проблема, это будет непонятно, относится сертификат к этим диодам или он от другой партии.

Читайте также  Стабилизатор тока светодиодов на 220 вольт

Измеряем падение яркости через 2 года

На торце обеих  установлено 8 штук

Выгорание люминофора и деградация налицо, но это лишь внешние признаки. Так как я покупал несколько одинаковых, из которых непрерывно в течение 2 лет работала одна, то сравним их яркость. Для теста берем такую же лампу с цоколем Е14 220В, которая практически не работала и отработавшую 17 – 20 тыс. часов.

Фото тестируемых кукуруз, одна в цилиндре

Для получения более точных результатов, будем сравнивать освещенность, создаваемую  SMD 5630, которые находятся только на торце, в количестве 8 штук. Для исключения влияния боковых светодиодов, одеваем неё цилиндр из бумаги.

Измеряем освещенность новой лампочки

Измеряем освещенность старой

В результате тестирования получаем:

  • после 2 лет дает освещенность 49 Люкс;
  • новая  светит на 73 Люкс.

Разница между старой и новой составляет 24 люкса, получается, что яркость  упала за время двухлетней непрерывной эксплуатации на 33%. Так как они неизвестного китайского производства и низкого качества, то можно сказать, что ресурс этих светодиодов составляет 20,000 часов.

Определяем режим работы

Чтобы определить светодиоды, которые не в номинальном режиме, а в заниженном или завышенном, то необходимо узнать тип диодов и вычислить суммарную потребляемую мощность и световой поток.

Полученные данные сопоставляем с характеристиками светодиодной лампы, в результате чего делаем выводы. Основная проблема, это невозможность определить модель диода из-за наличия матовой колбы.

Один из выходов, это найти такие же у другого продавца (например, если покупаете на Aliexpress), у которых указан тип диодов или есть фото без колбы.

Download Best WordPress Themes Free DownloadPremium WordPress Themes DownloadDownload Best WordPress Themes Free DownloadFree Download WordPress ThemesZG93bmxvYWQgbHluZGEgY291cnNlIGZyZWU=Free Download WordPress Themesdownload udemy paid course for free

Источник:

Проблемы надежности светодиодов

Начало 21 века ознаменовалось стремительным развитием светотехники на основе полупроводниковых источников света, на которые сделана ставка в решении задач, поставленных в Федеральном законе №261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности…».

Широкое внедрение новой техники и технологий в освещении стало причиной того, что на внутренний рынок РФ хлынул поток светодиодной продукции низкого качества. Все преимущественные характеристики светодиодных источников света, такие как срок службы 50 – 100 тыс.

часов, степень защиты 1Р – 65, высокое качество цветопередачи, которые рекламируются фирмами – производителями, в действительности оказываются значительно ниже заявленных (полезный срок службы светодиодов может достигать 5 – 10 тыс. часов).

В светодиодных излучающих системах спад светового потока происходит значительно быстрее, чем в люминесцентных лампах. Причиной этому является быстрая деградация излучающих первичных элементов, белого люминофора и полимерных материалов линз. Рассмотрим основные неисправности светодиодов.

Деградация кристалла.

Одна из причин деградации кристалла светодиода является рост дефектости кристаллической решетки. Причём области кристалла, где появляются дефекты, продолжают потреблять энергию и генерировать тепло без излучения.

Другой причиной деградации является электрическая миграция в кристалл материалов, из которых сделаны электроды.

В кристалл проникают атомы металлов, из которых сделаны электроды, и нарушают кристаллическую структуру, образуя каналы утечки, в результате чего многократно возрастает ток утечки.

Значительная часть тока начинает проходить через металлические включения кристалла, которые не излучают свет. В результате уменьшается напряжение на электродах светодиода и уменьшается световой поток.

Этот процесс протекает гораздо быстрее при высоких рабочих температурах и работе светодиодов на токах, превышающих номинальные значения. Зависимость показателей деградации кристаллов от выбранного значения рабочего тока представлена на рисунке 1.

Некоторые производители специально повышают рабочий ток светодиода («разгоняют») для получения большей яркости, но при этом не обеспечивают должный отвод тепла. Как следствие, срок службы кристалла значительно сокращается.

Например, зачастую азиатские производители в светодиодные световые приборы устанавливают кристаллы, предназначенные для подсветки экранов мобильных телефонов, рассчитанные на ток 3-5мА, а устанавливают рабочий ток 20 мА. Такие световые приборы отрабатывают не более 2000 часов.

Видимо, такой подход очень не дорог и весьма практичен, что позволяет быстро одержать победу в недобросовестной конкуренции. По мнению некоторых специалистов, к возникновению дефектов в кристаллической решетке может привести действие статического электричества.

Деградация люминофора.

Деградация люминофора является основной причиной снижения светового потока светодиодов.

Эти процессы протекают из-за большой удельной лучистой нагрузки и высоких температур, так как люминофор наносится непосредственно на кристалл, который нагревается и имеет большую плотность излучения.

Высокая температура люминофора может быть причиной безызлучательных переходов и обратимого снижения квантового выхода люминесценции и светового потока светодиода.

Совместное воздействие высокой удельной нагрузки оптического излучения и высокой температуры способны спровоцировать кооперативные процессы, приводящие к перестройке структуры излучающих центров и явиться причиной необратимого снижения квантового выхода люминесценции и старения светодиода.

В результате деградации происходит не только снижение квантового выхода люминофора, но и изменение спектральных характеристик его свечения.

Например, при старении люминофора заметно проявляется синий оттенок свечения светодиода, что связано как с изменением свойств самого люминофора, так и с тем, что в спектре начинает доминировать собственное излучение кристалла.

В связи с тем, что для определения фотостойкости светодиодных люминофоров не разработаны методы и ГОСТы контроля, целесообразно применять методику оценки показателей долговечности люминофоров люминесцентных ламп, рекомендуемую ГОСТ 6825-91.

Согласно этой методики, качество люминофорных покрытий определяется по данным стендовых испытаний контрольных ламп, изготовленных из текущих партий люминофоров. Лампы испытывают в номинальном режиме эксплуатации в течении не менее 100 часов, производя измерения светового потока ламп.

По данным измерений строят график спада светового потока, экстраполируя данные на весь срок службы, и определяют качество люминофорных покрытий. Низкая производительность, большие материальные и энергетические затраты этой методики обусловливают актуальность разработки ускоренного способа контроля.

Светотехническое производство нуждается в способах и средствах оперативного текущего контроля люминофоров на любой стадии изготовления источников света: от входного контроля поступающих в производство партий люминофора до промежуточных, на любой стадии изготовления, создающих предпосылки совершенствования технологии и повышения качества источников света и самих люминофоров.

Методологически проблема разработки эффективного способа контроля фотостойкости люминофорного покрытия предполагает решение двух основных задач:1. Выявление механизмов старения люминофорного слоя светодиодов в условиях совместного воздействия высокой удельной нагрузки оптического излучения и высокой температуры.2. Соблюдение условий автомодельности в способе экспресс – контроля.

Деградация первичной оптики.

Первичная оптика светодиодов чаще всего изготавливается из пластмассы или силикона.

В светодиодах белого свечения, построенных на базе ультрафиолетовых светодиодов, покрытых трехцветным люминофором, помутнение этих материалов может быть обусловлено действием большой удельной лучистой нагрузки и высоких температур, поэтому предложенную нами методику можно перенести на контроль деградации оптических материалов.

Длительное воздействие оптического излучения кристалла большой удельной нагрузки на органические и неорганические материалы сопровождается снижением прозрачности оптических элементов конструкции светодиодов, что, в конечном счете, приводит к снижению световой эффективности и световой отдачи светодиодных изделий.

(с)И. В. Васильев, А.Т. Овчаров, Т. Г. Коржнева

Источник:

Выгорание OLED матриц: причины, последствия и способы предотвращения

adminkost2 / :11.10.2017 / Последнее обновление: 24.01.2018

Популярность OLED дисплеев, в сравнении с LCD, обусловлена массой преимуществ: 100 % сохранение контрастности и яркости под любым углом, натуральный чёрный цвет, насыщенная цветопередача, равномерная яркость и низкое потребление энергии.

Поэтому такие дисплеи чаще используют во флагманских смартфонах. Тогда как массовому распространению, в среднем или бюджетном сегменте, препятствует заметная разница в цене. Но главное, матрицы на основе OLED технологии подвержены к выгоранию пикселей.

Источник: https://svet100led.ru/obzory/primer-vygoraniya-svetodiodov.html