《是它們“左右著”LED的品質(zhì)》
《是它們“左右著”LED的品質(zhì)》
大部分照明設(shè)計(jì)者認(rèn)為，所有LED產(chǎn)品的品質(zhì)都是一樣的。其實(shí)不然。對(duì)于簡(jiǎn)單指示照明，低品質(zhì)的LED就足以滿足要求了。但在要求一致性、可靠性的固態(tài)指示或照明等應(yīng)用領(lǐng)域里必須采用高品質(zhì)的LED，尤其是在惡劣環(huán)境下，例如：在高速公路、軍用、航空，以及工業(yè)應(yīng)用等。
圖1：北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)
一、根本因素
區(qū)分LED質(zhì)量高低的因素是哪些？如何說(shuō)出兩種LED的差別？實(shí)際上，選擇高質(zhì)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。
制造公司能夠生產(chǎn)優(yōu)良的、指標(biāo)一致的晶圓是從高品質(zhì)的LED制造材料做起的，進(jìn)而可以制造出優(yōu)良的芯片。
在決定LED所有性能指標(biāo)的條件中，晶圓生產(chǎn)工藝所采用的化學(xué)材料是相當(dāng)重要的因素。一片2英寸晶圓可以切割出6000多個(gè)LED芯片，這里面僅有個(gè)別芯片的性能指標(biāo)與整體不同。
而一個(gè)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(dāng)LED芯片封裝完成后，它們的許多性能指標(biāo)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(dāng)大的，例如，硅樹脂就比環(huán)氧樹脂的性能好。
二、分類能力
優(yōu)秀的LED制造商不僅能制造高質(zhì)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(duì)其進(jìn)行分類包裝的能力。
高品質(zhì)LED供應(yīng)商會(huì)向客戶提供工作特性一致的產(chǎn)品，而品質(zhì)較低的LED供應(yīng)商則只能提供類似于“混裝”的LED。
對(duì)于高端的、質(zhì)量要求嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域，例如機(jī)場(chǎng)跑道的邊界燈，必須滿足FAA級(jí)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(yán)格限定的。
包裝等級(jí)較差的LED被用在要求嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)導(dǎo)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(shè)備停機(jī)和保證設(shè)計(jì)中規(guī)定的LED具有可靠的工作特性，在高端和質(zhì)量要求嚴(yán)格的應(yīng)用中避免使用 “混裝”產(chǎn)品是相當(dāng)重要的。
圖2：長(zhǎng)沙寧鄉(xiāng)劉少奇同志紀(jì)念館
三、產(chǎn)品配套能力
除了分立LED，LED的組裝和供電對(duì)于它的性能、亮度和顏色等指標(biāo)都有非常重要的影響。由于環(huán)境溫度、工作電流、電路結(jié)構(gòu)、電壓尖峰和環(huán)境因素等都能夠影響LED的性能指標(biāo)，恰當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)和組裝是保護(hù)LED和保證性能的關(guān)鍵。
LED制造商也使用多種技術(shù)和不同的材料來(lái)設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)和組裝，大多數(shù)情況下，LED裝配者的經(jīng)驗(yàn)高低的差別會(huì)造成同一個(gè)應(yīng)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(zhǎng)，服務(wù)全球市場(chǎng)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(zhì)的LED，他們的封裝和LED 設(shè)計(jì)工程師經(jīng)驗(yàn)也相對(duì)不足。
因此，除了通過已有的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)確篩選LED供應(yīng)商外，OEM廠商也必須考察他們的電路設(shè)計(jì)和組裝技術(shù)以確保滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，以及設(shè)計(jì)是否提供了足夠的散熱能力，因?yàn)閷?dǎo)致LED發(fā)生故障和性能不一致的主要因素是過熱。
為確保滿足設(shè)計(jì)要求，OEM必須檢測(cè)LED的組裝和電路結(jié)構(gòu)。
四、第三方測(cè)試
為了消除測(cè)試中存在的不公正，許多公司都委托第三方來(lái)測(cè)試LED的組裝和電路結(jié)構(gòu)。一個(gè)LED器件可能在苛刻環(huán)境下測(cè)試或使用數(shù)周。
在測(cè)試過程中，同時(shí)進(jìn)行壓力、溫度循環(huán)、電壓固定/變化、電流固定/變化等測(cè)試，以及其他苛刻環(huán)境條件下的測(cè)試來(lái)決定LED是否滿足應(yīng)用的要求。
測(cè)試前后發(fā)生的大量的參數(shù)改變都要被記錄下來(lái)，同時(shí)要監(jiān)視被測(cè)LED亮度、顏色和電壓降的變化。
加速生命周期測(cè)試是特殊應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)避免故障的一個(gè)關(guān)鍵測(cè)試。測(cè)試有助于確保篩選出那些期望至少可以工作100000小時(shí)，但僅工作1000小時(shí)就提前發(fā)生故障的LED。
這種情況是可能出現(xiàn)的，因?yàn)榈推焚|(zhì)的LED（也可能是組裝設(shè)計(jì)得不合理的高品質(zhì)LED）在工作1000小時(shí)后亮度就會(huì)降低。
實(shí)際上，一個(gè)低品質(zhì)的LED如果有更高的驅(qū)動(dòng)電流，在工作初期會(huì)比高品質(zhì)的LED更亮，然而，過高的電流會(huì)使LED發(fā)熱過快，最終結(jié)果是亮度變暗或燒毀。
另外，組裝技術(shù)在某種程度上對(duì)LED性能的影響要比芯片本身還大的例子也是有的。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該向LED供應(yīng)商索要LED的可靠性規(guī)范，并且也應(yīng)該進(jìn)行 LED的組裝測(cè)試以保證亮度比較高的確實(shí)更好。
優(yōu)秀的LED供應(yīng)商可以保證他們的LED組裝技術(shù)的可靠性能夠持續(xù)三年或更長(zhǎng)，并且可以進(jìn)一步提供包含高品質(zhì)LED和針對(duì)特殊應(yīng)用而進(jìn)行的恰當(dāng)設(shè)計(jì)在內(nèi)的最終LED產(chǎn)品。
圖3：北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)
五、檢測(cè)的重要性
兩個(gè)在運(yùn)輸領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用有助于解釋充分的測(cè)試如何防止LED在提供高度可視性的應(yīng)用中發(fā)生故障。
在20世紀(jì)90年代早期，LED用于轎車和卡車的剎車燈。有些LED設(shè)計(jì)很快就出現(xiàn)了性能指標(biāo)上的不一致性，并很快燒毀了，其原因或許是由于LED的質(zhì)量問題，或許完全是產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)問題。直到最近，在交通信號(hào)燈方面，當(dāng)LED成為更合適的光源時(shí)，這種現(xiàn)象才被重視。
設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)等方面考慮環(huán)境和應(yīng)用需求。
以上任何情況，如果壓力測(cè)試或加速生命周期測(cè)試都已經(jīng)做過了，就可以認(rèn)為是高質(zhì)量的LED或LED的組裝是合格的，也就可以應(yīng)用在需要更長(zhǎng)使用壽命和更高可靠性的場(chǎng)合了。
圖4：寧夏中衛(wèi)沙漠星星酒店
六、合理使用
不是每個(gè)應(yīng)用都需要高質(zhì)量LED組裝技術(shù)的。如果LED的組裝不符合苛刻環(huán)境的要求，應(yīng)用也不一定會(huì)出現(xiàn)較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，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(shù)也許更合適。
最根本的一點(diǎn)是LED必須是能夠買得起的。因此，在成本要求限制之內(nèi)，就必須考慮供應(yīng)商產(chǎn)品的包裝等級(jí)、組裝設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和測(cè)試等因素。
滿足應(yīng)用及市場(chǎng)需求的設(shè)計(jì)是服務(wù)于最終用戶的最有效手段。
如果應(yīng)用需要高端解決方案，那么芯片供應(yīng)商的選擇、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以及測(cè)試都是應(yīng)該考慮的因素。如果不考慮高端產(chǎn)品的銷售價(jià)格，就應(yīng)該仔細(xì)斟酌區(qū)別好與壞LED的其他相關(guān)因素。
具備對(duì)包裝等級(jí)進(jìn)行分類能力的LED供應(yīng)商，以及能夠進(jìn)行可靠性、加速生命周期測(cè)試的廠商是可以進(jìn)行長(zhǎng)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。
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