High Power Lamp_Reliability_LED可靠性分析

1信息若有更改，恕不另行通知。www.cree.com/xlampApplicationNote:CLD-AP06.006Cree®XLamp®LED可靠性2008年9月本应用说明描述了高功率LED的常见失效类型，详细阐述了Cree公司发布之前的鉴定测试，也包含了关于寿命预测和白光稳定性的持续和长期检测结果。目录LED失效类型灾难性失效是指能够导致LED不能发光或者在正常驱动电流下（比如，将350mA的驱动电流应用于XLampXR-ELED时）只能发出微弱光线的失效。如果使用者在XLamp文档中规定的限制内处理和操作XLampLED，预计这种灾难性失效就不会发生。请参考产品数据表和应用说明XLamp焊接与操作(Soldering&Handling)，以获得有关设计限制的更多信息。参数失效是指会导致关键特性偏离出可接受限度的失效。高功率LED来最常见的参数失效，就是随着工作寿命的减少,LED产生了永久性光输出衰减。大多数其它光源在使用寿命将要终止时都会经历灾难性失效，这也是必须更换光源的明确指示。比如，白炽电灯泡的灯丝断裂，灯泡停止发光。相比之下，高功率LED通常不会经历灾难性失效，但只会在特定应用中变得光线微弱，不能起到有效作用。我们会在本文档的长期流明维持率检测部分进一步讨论这个问题。发布前鉴定测试在发布一款新XLampLED产品并投产前，Cree会对代表性的产品样品集进行一整套发布前鉴定测试。目前高功率LED行业还没有鉴定测试方面的统一标准。每个LED公司必须自行决定采取哪些测试和条件来确保新产品合格。下一页有Cree发布前鉴定测试组件，该表基于由电子器件工程联合委员会(JEDEC,JointElectronDeviceEngineeringCouncil)标准半导体发布前鉴定测试条件和定义的方法。LED失效类型...........................................................................................................................1发布前鉴定测试.........................................................................................................................1工作寿命测试流程.......................................................................................................................3发布前鉴定测试列表（非工作寿命测试）...........................................................................................3流明维持率预测.........................................................................................................................4白点稳定性...............................................................................................................................5Copyright©2006-2009Cree,Inc.版权所有。本文档中的信息若有更改，恕不另行通知。Cree、Cree徽标和XLamp都是Cree,Inc.的注册商标。2CLD-AP06.006科锐香港有限公司香港沙田科学园科技大道东2号光电子中心3楼301室电话：[phone]传真：[phone]电邮：[e-mail]发布前鉴定测试列表（工作寿命测试）测试应用标准测试条件和失效判定标准室温工作寿命测试（RTOL)JESD22方法A108-C测试条件:•环境温度:45°C•正向电流:技术数据表所列最大值•测试周期:1008小时失效判定标准1:•正向电压偏移2:200mV•光通量下降2–InGaNLEDs3:15%–AlInGaPLEDs4:25%•正向或反向漏电流5:10µA•灾难性失效6高温工作寿命测试(HTOL)JESD22方法A108-C测试条件:•环境温度:85°C•正向电流:技术数据表所列最大值•测试周期:1008小时失效判定标准1:•正向电压偏移2:200mV•光通量下降2–InGaNLEDs3:15%–AlInGaPLEDs4:25%•正向或反向漏电流5:10µA•灾难性失效6潮湿高温工作寿命测试(WHTOL)JESD22方法A101-B7测试条件:•正向电流:技术数据表所列最大值•XR-C和XR-E白色(5000KCCT)LEDs–环境温度:60°C–湿度:90%相对湿度(RH)–时间:500小时（循环）•所有其它XLampLED–环境温度:85°C–湿度:85%相对湿度(RH)–时间:1008小时（循环）失效判定标准1:•正向电压偏移2:200mV•光通量下降2–InGaNLEDs3:15%–AlInGaPLEDs4:25%•正向或反向漏电流5:10µA•灾难性失效6低温工作寿命测试(LTOL)JESD22方法A108-C测试条件:•环境温度:-40°C•正向电流:技术数据表所列最大值•测试周期:1008小时失效判定标准1:•正向电压偏移2:200mV•光通量下降2–InGaNLEDs3:15%–AlInGaPLEDs4:25%•正向或反向漏电流5:10µA•灾难性失效6注释:1.如果样品组中一个（或多个）LED满足所列失效判定标准，则判定整个测试失败。如果没有LED满足所列失效判定标准，则判定测试成功。2.对[时间为0时的值]与[测试周期结束时的值]进行比较3.InGaNLED为白色、蓝色、绿色和蓝绿色的LED4.AlInGaPLED为红色、红橙色和黄色的LED5.判定标准适用于LED芯片的漏电流，而不是由LED封装引起的漏电流6.灾难性失效是指导致LED无法正常工作的故障（即开路或短路）7.JEDCE方法适用于除了XR-C和XR-E白色(5000KCCT)LED外的所有XLampLED。Copyright©2006-2009Cree,Inc.版权所有。本文档中的信息若有更改，恕不另行通知。Cree、Cree徽标和XLamp都是Cree,Inc.的注册商标。3CLD-AP06.006科锐香港有限公司香港沙田科学园科技大道东2号光电子中心3楼301室电话：[phone]传真：[phone]电邮：[e-mail]工作寿命测试流程以下是RTOL、HTOL、WHTOL和LTOL的测试流程：•以回流焊接方式将XLampLED焊接到金属核心的印刷电路板（参考应用说明CreeXLampLED焊接和处理指南）。•在可靠性测试室内将PC板卡安装到散热片上•LED关闭后，调整测试室内部条件以符合各测试所规定的要求。(例如WHTOL测试条件为85°C/85%RH)•散热片温度在整个测试期间维持测试室的温度水平。•为被测灯具通电。在WHTOL测试中，循环加电一小时，然后断电一小时，以使湿气尽可能地渗进封装内。相对于连续通电的测试，该程序使测试更加严格。•在定期断电间隔中，根据JEDCE测试协议，样品板会从实验装置中被移除。-将根据可靠性测试标准决定灯具特性，并且检查是否存在可见瑕疵。-样品板被放回测试室，重复整个程序，直至得到测试结果。发布前鉴定测试列表（非工作寿命测试）测试应用标准测试条件和失效判定标准热冲击测试MIL-STD-202G方法107G测试条件:•温度范围:-40°C至125°C•保持时间:15分钟•转换时间:20秒•周期:200个周期失效判定标准1:•测试后LED不再能点亮发光机械冲击JESD22方法B104-CB类条件测试条件:•冲击:1500G•脉冲宽度:0.5ms•方向:6个轴向，每个方向5次（共30次）失效判定标准1:•测试后LED不再能点亮发光盐雾试验（抗腐蚀性测试）JESD22方法A107-BB类条件测试条件:•环境温度:35°C•盐沉淀:每天30g/m2•测试周期:48小时失效判定标准1:•测试后LED不再能点亮发光注释:1.如果样品组中一个（或多个）LED满足所列失效判定标准，则判定整个测试失败。如果没有LED满足所列失效判定标准，则判定测试成功。Copyright©2006-2009Cree,Inc.版权所有。本文档中的信息若有更改，恕不另行通知。Cree、Cree徽标和XLamp都是Cree,Inc.的注册商标。4CLD-AP06.006科锐香港有限公司香港沙田科学园科技大道东2号光电子中心3楼301室电话：[phone]传真：[phone]电邮：[e-mail]长期流明维持率检测如本文档中参数失效部分所描述，高功率LED的常见失效模式是指在经过一定时期后LED的光逐渐变得暗淡，对XLampLED来说时间大约是50,000个小时。为了能够更好地描述这个失效模式，流明维持率建立了光源光输出水平及其工作寿命间的关系。每种带有高功率LED的应用都是与众不同的，并且有独特的设计约束。因此，有效的LED使用寿命的定义也随着应用的不同而有差异。对所有的LED来说，在LED接合点温度和随使用寿命减少光输出产生永久性衰减间存在直接关系。使XLampLED在更高的接合点温度条件下工作，将会减少有效的LED使用寿命。总的来说，以下三个系统级因素会显著影响LED接合点的温度：•工作电流•外界环境•通向外界环境的导热通道的热阻作为一个光源产品制造商，Cree需要提供这些不同因素将如何影响XLampLED使用寿命的数据，这样照明设计师就能根据其应用优化他们的系统。迄今为止，Cree通过使用经过行业认可的检测和外推方法，检测并且积累了针对XLamp7090LED产品的长期流明维持率的数据。在2006年4月，Cree作为固态照明系统与技术联盟(ASSIST(theAllianceforSolid-StateIlluminationSystemsandTechnologies)成员之一，定义了在“LED部件测量方法”(LEDLifeforGeneralLighting)章节中的一个新的LED流明维持率检测技术。假如我们的检测方法要比ASSIST建议的方法公布的时间提前，那么Cree的方法在特定检测温度方面就会有所不同。Cree的确遵循了ASSIST所推荐的相同检测和外推方法，并且我们的测试温度被作为ASSIST建议的温度范围的外部限制。所以，Cree能够使它的长期流明维持率预测基于我们现有的长期数据集上。北美照明工程师协会(IESNA(IlluminatingEngineeringSocietyofNorthAmerica)、美国国家标准学会(ANSI(AmericanNationalStandardsInstitute)和美国能源部也正在共同努力，制定测量LED流明维持率的标准该标准虽然还没有颁布，但是其出版日期几乎和上文提到的ASSIST标准的出版日期相同。新标准的公布时间据期不会晚于2007年12月。流明维持率预测Cree已积累了超过20,000小时的工作数据。Cree根据上一章节所描述的ASSIST方法推断LED工作寿命。基于这一方法，在LED接合点温度不超过80°C的情况下，Cree预测XLampLED在使用50,000小时后，流明维持率平均达到70%。Copyright©2006-2009Cree,Inc.版权所有。本文档中的