1、led 照明燈具的可靠性及安全標(biāo)準(zhǔn)分析導(dǎo)讀：摘要：led 照明產(chǎn)品在近幾年發(fā)展迅速，產(chǎn)品市場(chǎng)增長(zhǎng)非?？?。在各種各類(lèi)的新型led 照明產(chǎn)品出現(xiàn)于市場(chǎng)上的同時(shí)，其可靠性及安全性也出現(xiàn)了許多隱患。本文著重對(duì) led照明燈具的可靠性及應(yīng)滿(mǎn)足的安全標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行分析綜述。2016-07-15 來(lái)源：日用電器 作者：朱秋曙 沙磊 唐家麒 李敏 王英程摘要：led 照明產(chǎn)品在近幾年發(fā)展迅速，產(chǎn)品市場(chǎng)增長(zhǎng)非常快。在各種各類(lèi)的新型 led 照明產(chǎn)品出現(xiàn)于市場(chǎng)上的同時(shí)，其可靠性及安全性也出現(xiàn)了許多隱患。本文著重對(duì) led 照明燈具的可靠性及應(yīng)滿(mǎn)足的安全標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行分析綜述。關(guān)鍵詞：led 照明燈具；可靠性；安全標(biāo)準(zhǔn)

2、概述這幾年，隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展，發(fā)光二極管(led)獲得突破性進(jìn)展，使這種由電能轉(zhuǎn)換成光的半導(dǎo)體器件進(jìn)入照明領(lǐng)域，由于它豐富多樣的顏色光，方便選色和變色的優(yōu)勢(shì)，適合應(yīng)用于普通照明、交通信號(hào)、航標(biāo)、廣告、庭園及建筑物景觀照明等需要多種顏色的場(chǎng)所。為了適應(yīng)各種 led 照明燈具的安全要求，相關(guān)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范也迅速發(fā)展，最近新頒布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)或地方標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量也較多，且還有一部分 led 照明產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)也正在制定和完善中。1 led 照明燈具可靠性相關(guān)內(nèi)容分析1.1 led 照明燈具可靠性問(wèn)題led 照明燈具可靠性所涉及內(nèi)容較多且復(fù)雜，從 led 芯片制作工藝、模塊封裝、驅(qū)動(dòng)

3、電源設(shè)計(jì)，到最后 led 器件與燈具進(jìn)行整合組裝成為可直接接入市電的燈具產(chǎn)品，這一系列技術(shù)都制約著 led 照明燈具的可靠性問(wèn)題。以下對(duì)led 器件可靠性有關(guān)基本概念進(jìn)行分析。1.2 十度法則“十度法則”是指某些電子器件在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每升高 10，其主要技術(shù)指標(biāo)下降一半（或下降 1/4）。綜合國(guó)內(nèi)外案例及相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，led 器件熱溫度在 50至 80時(shí)，led 壽命值基本符合下度法則。同時(shí)，led 器件會(huì)因?yàn)樵诜庋b工藝上的不同，而導(dǎo)致本身隨著溫度的上升，平均壽命值下降， 甚至能下降一半以下。這一特性使 led 器件在高溫環(huán)境下工作受到限制1。1.3 本質(zhì)失效、從屬失效led 器件失效

4、通常有兩種情況：本質(zhì)失效和從屬失效。本質(zhì)失效指 led 芯片本身引起的失效。從屬失效是由封裝結(jié)構(gòu)材料、制作工藝引起的失效，其中包括封裝結(jié)構(gòu)所用到的材料、工藝、溫度等因素。以上兩種失效都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)led 照明燈具的失效，從而影響后期制作的 led 燈具可靠性。1.4 led 器件可靠性led 器件是形成 led 照明燈具的核心器件，其可靠性直接影響著 led 照明燈具的整機(jī)性能。led 器件可靠性主要取決于兩個(gè)部分：外延芯片及器件封裝的性能質(zhì)量。1.3.1 影響外延芯片性能及質(zhì)量的，主要是與外延層特別是 p-n 結(jié)部分的位錯(cuò)、缺陷數(shù)目和分布情況，金屬與半導(dǎo)體接觸層質(zhì)量。芯片在加熱加電條件下，會(huì)逐

5、步引起位錯(cuò)、缺陷、表面和周邊產(chǎn)生電漂移及離子熱擴(kuò)散，使芯片失效，即是上面所說(shuō)的本質(zhì)失效。要提高外延芯片可靠性指標(biāo)，從根本上要降低外延生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的位錯(cuò)和缺陷，提高金屬與半導(dǎo)體接觸質(zhì)量，從而提高工作壽命的時(shí)間。led 封裝熱流模型見(jiàn)圖 1。1.3.2 從屬失效是由于 led 封裝引起的，原因復(fù)雜，可分為以下內(nèi)容：1) 封裝材料質(zhì)量不好，比如導(dǎo)電膠、硅膠、熒光粉、環(huán)氧、固晶材料、基座等。2) 不合理的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，比如產(chǎn)生應(yīng)力、引起斷裂、材料不匹配等。3) 工藝技術(shù)不成熟，比如固化溫度、壓焊、封膠、裝片和時(shí)間等。為了提高封裝可靠性，在選用原材料方面要嚴(yán)格控制質(zhì)量，在結(jié)構(gòu)上除了出光效率和散熱需考慮

6、，同時(shí)需考慮多種材料結(jié)合在一起時(shí)的熱漲匹配問(wèn)題。在工藝上，除了每道工序的工藝流程需嚴(yán)格控制外，還需不斷完善制作工藝技術(shù)，保障 led 器件性能和可靠性指標(biāo)。1.5 led 照明燈具散熱可靠性led 照明燈具的散熱水平是決定本身可靠性的關(guān)鍵，因此提高散熱水平是關(guān)鍵技術(shù)之一。解決芯片產(chǎn)生多余熱量可通過(guò)熱沉、散熱體傳出去進(jìn)行解決， 其次燈具散熱結(jié)構(gòu)因盡量設(shè)計(jì)合理，以下是傳統(tǒng)的散熱設(shè)計(jì)模式：led 燈具結(jié)構(gòu)的散熱水平也關(guān)鍵技術(shù)之一，除了要考慮燈具的外觀、效率及配光以外，燈具的成本也是必不可少的一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。提高散熱水平，參考以往實(shí)驗(yàn)資料，可以做到以下幾點(diǎn)措施：1) led 芯片方面，要選用新工藝、新結(jié)

7、構(gòu)，提高 led 芯片結(jié)溫的耐熱性， 降低散熱條件。2) led 器件的熱阻盡可能降低，選用耐熱性、導(dǎo)熱性較好的新材料，包含熒光粉的混合膠、金屬之間粘合材料等，使得熱阻10/w 或都更低（見(jiàn)圖 2）。3) 控制升溫，降低器件的升溫，采用導(dǎo)熱性好的散熱材料，較好的通風(fēng)孔道， 使余熱短時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去，要求升溫控制在 30以?xún)?nèi)。4) 合理的散熱，比如利用熱導(dǎo)管，但性?xún)r(jià)比低，原因是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。隨著 led 技術(shù)發(fā)展的加速，新技術(shù)的不斷產(chǎn)生，導(dǎo)致 led 的發(fā)熱也越來(lái)越厲害，所以，除非不斷提高散熱水平，否則會(huì)極大地影響 led 燈具的性能及壽命。2 led 照明燈具的安全國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2.1 涉及安全國(guó)

8、際標(biāo)準(zhǔn)目前已有的燈具安全國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系列：ie c60598 系列，適用于 led 燈具， 其中包括 iec 60598-1：燈具 第一部分 一般要求與試驗(yàn)，和 iec 60598-2 系列：具體燈具產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)系列。2.2 led 照明燈具安全標(biāo)準(zhǔn)分折led 照明燈具與傳統(tǒng)照明燈具一樣，須滿(mǎn)足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) iec 60598-1 通用標(biāo)準(zhǔn)及 iec 60598-2 特殊標(biāo)準(zhǔn)的要求。與此同時(shí)，led 燈具還應(yīng)滿(mǎn)足光生物安全要求，這里著重講述 iec 60598 系列的相關(guān)要求3，4：2.2.1 按防觸電保護(hù)型式，led 照明燈具分類(lèi)為類(lèi)、類(lèi)和類(lèi)。目前， 市場(chǎng)上許多 led 產(chǎn)品都未能按照標(biāo)準(zhǔn)要求在燈具上明

9、確標(biāo)出其分類(lèi)情況，同時(shí)，也有部分制造商，將類(lèi) led 燈具認(rèn)為是 led 燈使用低電壓，忽略了其驅(qū)動(dòng)電源仍然是高壓輸入，從而錯(cuò)誤地將這類(lèi)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)為類(lèi)燈具。2.2.2 通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)把燈具的光學(xué)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和熱系統(tǒng)的位置和相互關(guān)系確定機(jī)械的作用，使燈具得以安全使用。由于 led 光源的特性，led 燈有封裝、模組、led 驅(qū)動(dòng)器、整體式 led 燈、非整體式 led 燈等幾種形式，除了最后兩種形式可能具有與傳統(tǒng)光源燈具類(lèi)似內(nèi)部結(jié)構(gòu)以外，其他 led 燈不帶有標(biāo)準(zhǔn)燈頭，這種情況下，led 燈具具有如下結(jié)構(gòu)特征：1) 不配有燈座的 led 燈具，直接由連接件進(jìn)行電氣連接，并采用其他方式將 led 燈

10、固定到燈具主體上。2) led 芯片的導(dǎo)熱系統(tǒng)，采用大量的散熱片，因此燈具的體積和重量比傳統(tǒng)光源燈具大，燈具的安裝結(jié)構(gòu)應(yīng)作相應(yīng)考慮，以保證安裝的安全性和可靠性。同時(shí)散熱片應(yīng)設(shè)計(jì)成容易清潔或不容易積灰的結(jié)構(gòu)，否則，會(huì)加快降低散熱片的效率。另一方面，led 照明燈具在進(jìn)行電氣強(qiáng)度和絕緣電阻試驗(yàn)時(shí)，帶驅(qū)動(dòng)電源的 led 燈具，驅(qū)動(dòng)電源也是考核的重點(diǎn)內(nèi)容之一。驅(qū)動(dòng)電源試驗(yàn)內(nèi)容有輸入帶電部件與燈具外殼之間，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電源是否為隔離電源，關(guān)系到對(duì) led 模組的電氣強(qiáng)度時(shí)使用試驗(yàn)電壓，因此如果為隔離電源，led 模組認(rèn)為安全特低電壓進(jìn)行試驗(yàn)，否則，按非安全特低電壓進(jìn)行試驗(yàn)。最后，關(guān)于 led 燈具的正常熱

11、試驗(yàn)和非正常熱試驗(yàn)，是考核 led 燈具在這兩種工作模式下反發(fā)出的熱量，是否影響整個(gè)燈具以及驅(qū)動(dòng)電源的安全性。因此，燈具使用的導(dǎo)線、配件（如接線端子、燈座等）、安裝表面以及驅(qū)動(dòng)電源的外殼都是重要考核內(nèi)容。如果采用內(nèi)裝的驅(qū)動(dòng)電源，燈具應(yīng)根據(jù)其內(nèi)環(huán)境溫度選擇標(biāo)有相應(yīng) tc 的驅(qū)動(dòng)器。而驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立安裝時(shí)，則應(yīng)根據(jù)安裝的可能的環(huán)境溫度選擇相應(yīng) tc 驅(qū)動(dòng)器。3 結(jié)束語(yǔ)隨著 led 技術(shù)的不斷提升和人們對(duì)綠色照明概念的認(rèn)知能力不斷提高，這對(duì) led 制造商的水平要求也不斷提高，不僅要熟悉 led 燈具的技術(shù)，還要掌握國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)變化，更進(jìn)一步完善自身制造水平和工藝。同時(shí)在設(shè)計(jì)上要充分考慮 led 燈具光

12、學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)特性與機(jī)械性能、散熱設(shè)計(jì)、安裝結(jié)構(gòu)、美學(xué)這幾方面的問(wèn)題，只有將它們作為一個(gè)整體、系統(tǒng)地優(yōu)化，才能設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)行 led 燈具標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品。參考文獻(xiàn)1 周志敏，紀(jì)愛(ài)華.led、oled 照明技術(shù)與工程應(yīng)用m.北京：電子工業(yè)出版社，2011.2 毛興武，張艷雯，周建軍，祝大衛(wèi).新一代綠色光源 led 及其應(yīng)用技術(shù)m.北京：人民郵電出版社，2009.3 iec 60598.燈具的一般要求和安全要求s. 4iec 61347.燈的控制裝置s.“”“”at the end, xiao bian gives you a passage. minand once said, people w

13、ho learn to learn are very happy people. in every wonderful life, learning is an eternal theme. as a professional clerical and teaching position, i understand the importance of continuous learning, life is diligent, nothing can be gained, only continuous learning can achieve better self. only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all walks of life keep up with the pace of