LED灯高效老化及在线检测技术新进展

杭州远方光电信息股份有限公司自动制造设备事业部

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摘要：LED灯或具产品，由于材料或者制造工艺的原因，部分产品可能存在早期失效和较大的偏差，因此产品出厂前的老化、筛选乃至分级，极为重要，以前做好这项工作，往往需要很大的场地、人工、耗电，而且做到在线检测十分困难。其后果就是成品质量不稳定，生产制造成本居高不下，市场和用户反映巨大！严重影响公司的声誉和竞争能力。本文介绍了一种LED灯高效老化及在线检测技术，可实现LED灯的高效老化及光色电参数100%在线检测，具有快速、省电、准确的特点，该技术的广泛应用对于广大LED灯生产企业的品质控制及整个LED照明行业的健康发展具有重要意义。

关键词：LED灯高效老化、早期失效、LED灯在线检测

一、引言

LED的高寿命、绿色节能等特性促使LED照明行业高速发展，虽然LED的理论寿命可以达到50kh甚至更高，然而在实际使用中，因为受到各种因素的制约，LED寿命往往不尽如人意，从芯片、封装、应用等各个环节都存在诸多可能的早期失效现象。例如芯片材料的设计、芯片结构的布局、不同的制造工艺、封装材料的选择、LED灯具驱动电源的设计、各种散热设计等任何一个环节做得不好都可能引起产品的早期失效。并且部分产品可能存在较大偏差，即便是同一批次的产品也有可能又比较大差别。产品质量问题不仅给LED厂商带来直接的经济损失，更严重的后果是影响企业的声誉和竞争力。如何有效控制LED照明产品质量，降低早期失效比例，保证产品一致性是各LED生产厂商亟待解决的问题。

二、目前普遍采用的LED灯质量控制手段

目前业内普遍采用LED灯质量控制手段是“常规老化”与“光色电参数抽检”相结合的方式。如图1所示。

1常规老化

产品组装完毕即进入老化环节。老化的目的是发现产品的早期失效，老化方案基本沿用了传统节能灯的老化方式，采用常温、高温、常压、高低压、开关等模式，老化的时间从4小时到48小时不等，不同厂家及对不同产品老化的时间差异很大。一般来说，老化时间长，发现早期失效的可能性会大些。

LED灯的主要失效表现有死灯、闪烁、变暗、颜色漂移等，通过老化可以剔除部分死灯和闪烁的早期失效产品，但是对于变暗和颜色漂移的情况则不容易识别。

更重要的是常规老化方案中还有一些真正到用户处容易出现问题的因素没有考虑进去，比如实际使用过程中电网中容易出现的瞬间电压（电流）冲击等。这就会造成生产过程中不能发现问题，而到客户处实际使用过程中却问题频发。

总的来讲常规老化效果并不理想，效率低

下极其耗电不说，即便经过了老化试验，产品到了终端客户还可能有不少质量投诉，经常发生用不了多久就发生死灯、变暗等情况，并且不同灯之间的色差明显，严重影响公司的声誉和竞争力。

第二步，光色电参数抽样检测

老化结束后，抽取一定比例的产品进行光色电参数测试，一般采用光谱仪积分球系统。

LED 具有瞬间（纳秒级）启动性能，理论上LED 灯具不需要预热即可点亮检测，然而LED 点亮工作时PN 结发热较明显，光辐射输出对温度非常敏感。即便结温小幅升高，光通量衰减亦较大，且颜色也会出现偏漂移。瞬态的测试数据和稳态数据往往差异较大，很多时候甚至会超过10%，不同规格的灯差异也不尽相同，没有规律可循，所以瞬态测量的结果并不能直接反映LED 灯实际工作状态的性能。LED 灯必须经过预热、稳定后测量的结果才更具指导意义。由于业内之前没有比较成熟的在线检测解决方案，因此很多生产企业被迫采用抽样检测的方式。

然而抽样检测效率非常低下。拿球泡灯举例，按预热稳定时间为30min，平均单套积分球系统检测效率20只/天（按10小时计算），这与一条生产线的产量5000~7000只/天相去甚远。LED 灯往往个体差异比较大，如此低的抽样

比例风险很大。若要提高抽样比例，企业则需要投入更多套检测设备及人力，成本压力随之而来。考虑成本目前大部分企业都是采用小批量抽检甚至有部分小企业直接取消光色电检测。于是一些质量不合格产品就流向市场，造成市场混乱、鱼龙混杂的不良局面，十分不利

于整个行业的发展。

经常听企业生产及质检负责人感慨：“如果老化的时间缩短一些就好了”，“如果能实现100%最终检测就好了，就不会有那么多用户投诉了”,诸如此类。

从以上分析可以看出，目前普遍采用的LED 灯质量控制手段存在以下不足，增加了生产成本，严重了生产企业的生产效率和质量控制：1.老化时间长，效率低，耗电，占场地；2.

由于重要试验环节的缺失，很多早期失效隐患用并不能及时发现；3.不能有效识别变暗，颜色漂移等情况；4.

老化后需人工运到抽检工位，费时，费力；繁琐的卸灯、装灯、预热等待等步骤很大程度影响着生产的效率。5.

光色电参数抽检比例低，风险大。

图1.传统老炼与抽样光色电检测质量控制工艺流程图

三、LED 灯质量控制技术新进展

如何能高效低成本地做好LED 灯的品质控制呢？针对LED 灯容易存在早期失效及个体差异大的特点，实现高效老化并对所有产品进行100%在线检测是保证产品质量，提高效率、降低生产成本的根本途径。

远方公司经过多年对LED 老化失效和检测研究，发明了了全新的“高效自动老化及在线检测于一体”的技术。

1、高效老化技术：

基于LED 灯失效机理大量的分析和研究发现，LED 灯的早期失效除了温度、电压、开关外，相当一部分是由于受到瞬间较大能量的电压（电流）应力冲击或跌落冲击所引起，而常规老化方案恰恰缺少了这些重要环节，这也就造成了工厂合格但到用户处却过早失效的情况。远方公司利用特有技术，首创了高效老化方案，在新的老化方案中除了具备常规老化功能外，增加了电压（电流）冲击及跌落冲击试验。实践证明，该环节可有效发现LED 灯的早期失效，

并且不损坏质量合格产品。实现节约老化时间，节约场地，降低成本，达到高效老化的目的。

2、在线测试技术：

老化结束后无需上下灯，被测灯处于稳定状态直接进入测试环节，利用先进的光、色、电快速分析手段，准确测量分析产品性能参数，实现LED 灯100%的高精度在线检测。检测完毕，可根据预设条件对产品进行合格判定，再标示归档、指示分类处理和合格品包装。

该技术方案节约了传统方式上下灯及预热的时间，大大提高了效率，节约用电，并且100%光色电参数检测避免了抽检的风险，对老化过程中出现的变暗及颜色漂移情况也可有效识别，不合格品直接剔除，合格产品还可根据预设的条件进行色温分级，由此避免了产品出厂后色差大的问题，减少客户投诉。

新的解决方案具有自动化程度高、检测速度快（以球泡灯为例，测试速度可达1200只/小时）、测试精度高、省电等优点，系统结构图如图2所示。目前该技术已被行业中多家知名LED

企业成功应用。

图2.远方LAT-3000

自动老炼测试生产线

图3.自动老炼及在线检测系统流程图

LED照明行业兴起离不开科学的质量控制手段，产品质量优劣将直接影响产品品牌的建立，甚至行业的发展。传统老化结合抽检的控制措施，已经不能满足LED灯具的品质控制要求。高效自动老化与在线检测技术的出现，成功解决了LED品质控制的难题，保证了品质，提高了效率，降低了成本。不仅可为广大LED 灯生产企业提供帮助，对整个LED行业的健康发展也将起到积极作用。

参考文献

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