LED网络同步时钟之LED可靠性分析
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发布:2016-9-25
LED网络同步时钟上最重要的器件,不外乎是LED数码管的显示与可靠性驱动。如何保证产品运行稳定 ,LED的稳定性至关重要:
1.LED的热性能
LED 的发光原理是在半导体的禁带中电子和空穴对的辐射复合。但是在注入LED 器件的电能中,仅有约15%的电子和空穴为辐射复合,发出光子,而大约85%的电能则转化为热能。LED的热性能直接影响其发光效率、波长、正向压降、反向击穿电流和器件的使用寿命
等。传统的f3mm和f5mm的 LED 器件由于驱动电流小、发热少,热性能影响不显著。近年来,随着功率型 LED 器件的迅速发展,LED 热性能的影响越来越明显,受到人们的普遍关注。 LED的热性能主要是指结温和热阻。结温是指 PN结的温度,LED的热阻一般是指PN结与壳体表面之间的热阻。 结温是直接影响LED的工作特性的参数,热阻则是表示LED散热性能好坏的参数。如图下图所示,Tj为结温,Ta为环境温度,Tb为支架上某点的温度,Rthba为支架上某点与环境之间的热阻,Rthjb 为 PN 结与支架上某点之间的热阻,Rthja为PN结与环境之间的热阻。 LED的可靠性受温度的影响很大,使用温度高时故障率也高,其原因不在于LED芯片本身,而在于封装树脂或树脂罩,因温度越高,老化越快。
LED 没有白炽灯、荧光灯耐热,使用 LED 时需注意温度不宜过高,特别要注意的是在LED 芯片的周边不能配置电阻等发热物体。若 LED 的温度超过了耐热温度,不仅光强迅速降低,还会发生芯片连接金线断线、固定芯片的导电银胶剥落等现象,甚至可能灭灯。如LED需在高温下使用,应根据实际安装情况加以判断,并认真对待。
2.LED时钟产品辐射与安全问题
目前,国际电工委员会(IEC)将LED产品等同于半导体激光器的要求进行辐射的安全测试和论证。因LED是窄光束、高亮度的发光器件,考虑到其辐射可能对人眼视网膜的危害,因此,对于不同场合应用的LED,国际标准规定了其有效辐射的限值要求和测试方法。目前在欧盟和美国,照明LED产品的辐射安全作为一项强制性的安全要求执行。
3.LED时钟产品静电耐压问题
LED属于半导体产品,具有比白炽灯、荧光灯更怕静电的特点。因此,在实际使用环境或组装作业中都要注意静电。此外,还要注意芯片材质不同时耐压程度的差异很大。为了防静电,有些产品在LED的封装中还插入了保护芯片。
4.LED的光衰与寿命问题
LED时钟的使用寿命,一般认为在理想状态下有10 万小时。在实际使用过程中LED的光强会随使用时间的推移而逐渐衰减,即电能转化为光能的效率逐渐降低。我们能真正使用的有效光强范围应在其衰减到初始光强的70%以上时。寿命是否可以定义为光效逐渐降低至70%的时间段,目前还没有明确的国家标准来衡量。而且 LED 的使用寿命与其芯片的质量和封装技术、工艺直接相关。据某LED 封装厂的试验数据,有些芯片在 20mA 条件下连续点亮 4000h后,其光亮度衰减已达50%。但是,随着技术、工艺的提高,光衰越来越缓慢,即寿命越来越长。此外,LED 驱动器的性能对 LED网络同步时钟的可靠性也有很大的影响,请参考技术文档【 网络同步时钟LED恒流驱动之电荷泵驱动器】
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