LED灯珠内部银迁移会导致什么失效现象？

背景介绍

失效现象为LED应急灯在常温楼道正常使用一段时间后出现死灯，现通过测试分析失效应急灯及正常应急灯板，查找LED死灯原因。

测试分析

1 电性排查

对失效应急灯NG灯板上所有灯珠进行IV特性测量，检查每个灯珠二极管特性是否存在异常。

IV特性测量结果显示，大部分LED灯珠呈现漏电失效，LED3呈现开路失效。由于漏电失效样品较多，对漏电显著的LED7、LED13及开路失效的LED3进行分析。

2 点亮观察

对IV特性异常灯珠施加3VDC电压进行点亮，观察点亮状况及电流大小，如图1所示，

漏电灯珠：LED7表现为电流偏低、亮度偏低现象；LED13表现为死灯现象；开路灯珠：LED3表现为死灯现象。

图1 点亮检查照片

3 外观检查

外观检查发现漏电灯珠LED7外观未有明显异常，漏电死灯LED13及开路死灯LED3表面明显有烧毁痕迹，如图2所示。

图2 外观检查照片

4 X-Ray分析

对漏电灯珠LED7和开路死灯LED3进行X-Ray检查，发现漏电灯珠LED7外观未发现明显异常，而开路死灯LED3明显发现绑定线被烧毁痕迹。

图3 灯珠X-Ray检查照片

5 开封分析

对漏电死灯LED13进行化学开封后，用光学显微镜与电子显微镜进行观察分析，发现晶元LED13（漏电死灯）表面发现烧毁痕迹；形貌放大观察，烧毁位置明显发现电迁移枝晶形貌，成分结果显示为银迁移。

图4 LED13化学开封后形貌图

表1 LED13化学开封后EDS分析测试结果（wt.%）

6 银迁移观察及银元素来源排查

通过对晶元表面及侧面SEM观察，发现银迁移只发生在晶元表面，晶元侧面未发现银迁移现象。银元素排查结果显示，绑定线及支架镀层的材质为金属银，其他结构未发现银元素，如图5和表2所示。

以上结果表明，银迁移只发生在晶元表面，故可以推测形成银迁移的银离子来自银绑定线。下面通过切片观察手段，确认漏电灯珠内部是否存在界面分层现象。

图5 银迁移位置SEM观察照片

表2 晶元表面及支架镀层成分测试结果（wt.%）

7 剖面分析

切片剖面分析结果显示，晶元表面发现分层现象，透明封装胶与金属支架及白色塑胶发现界面分层现象，界面分层为银迁移提供了迁移通道条件，如图6所示。

图6 界面分层状况观察

结论与建议

LED 应急灯死灯失效的原因为：LED灯珠内部产生了银迁移现象。

建议：避免银迁移的发生可以从避免界面分层及避免使用活性较强的金属两方面去改善。

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