1、LED行業標準學習,講 師周協理 2009/10/08,1,台灣工研院LED規範簡介,2,JEDEC美國半導體規範介紹,發光二極體系統之環境試驗方法標準,3,前 言,有鑑於 LED 標準制定是 LED 產業與照明產業永續經營的重要關鍵， 經濟部特邀集國內 LED 上中下游、測試設備與週邊材料廠家，組成LED 照明標準及品質研發聯盟於 2007 年啟動LED 照明標準與品質研發應 用整合計畫，結合中國電器、晶元光電、光寶科技、中盟光電、齊瀚光電、 維明企業及一詮精密等 7 家公司，與財團法人工業技術研究院電光所、能 環所，共同建立一套完整的 LED 相關產品之光電特性量測與品質驗證規 範，以提升
2、國內 LED 之製造品質及量測評估能力。聯盟已完成四個階段共 17 份標準草案，此次為第四階段 3 份標準草 案，本份草案訂為發光二極體系統之環境試驗方法標準草案。草案內容 將公告於經濟部技術處網站，蒐集業界意見，後續將透過公協會，使標準 草案之訂定能更符合業界需求，以作為業界規範參考與政府制定相關標準 之支援。,LED行業標准草案一覽表,JEDEC美國半導體規範介紹,JEDEC固態技術協會是固態及半導體工業界的一個標準化組織，它由約300家公司成員組成，約3300名技術人員透過50個不同的委員會運作，製定固態電子方面的工業標準。JEDEC曾經是電子工業聯盟（EIA）的一部分聯合電子設備工程委
3、員會（Joint Electron Device Engineering Council，JEDEC）。1999年，JEDEC獨立成為行業協會，拋棄了原來名稱中縮寫的含義，目前的名稱為JEDEC固態技術協會（JEDEC Solid State Technology Association）。,JEDEC在20世紀初曾經是聯合電子管工程委員會（Joint Electron Tube Engineering Council），它為電子管製定標準，編碼並統一型號。隨著晶體管的發明，半導體工業界需要一個統一的標準製定和管理者，1958年，電子工業聯盟（EIA）和美國國家電氣製造商聯盟（NEMA）聯合成
4、立了JEDEC來開發半導體器件標準（NEMA于1979年退出）。JEDEC早期的工作是製定半導體器件編碼，保證廠商之間產品的互換性。很多二極體和三極管至今仍在使用JEDEC的編號。JEDEC也曾經製定了積體電路的編碼系統，但是沒有能夠被廠商廣泛接受。,起 源,靜電敏感警告標記就是由JEDEC發布，並得到了廣泛使用。 JEDEC所發布的文檔分為 JEDEC標準（JESD）、工程公報（JEB）、 嘗試性標準（TENTSTD)、 工程規範（JES）、出版物（JEP）以及早期的EIA標準。 此外，JEDEC還與其他標準化組織推出一些聯合標準、規範和工業指導，如 IPC-JEDEC標準。 所有的JEDE
5、C標準都可以直接從其網站免費獲取。 http:/jedec.org/,JEDEC文檔,發光二極體系統之環境試驗方法標準,1. 適用範圍: 本標準規定發光二極體系統之環境試驗方法2. 用語釋義 2.1 發光二極體(Light Emitting Diode, LED)具有受電能激發時發光之 PN 接面的半導體元件(以下簡稱 LED)。 2.2 LED 元件(LED component)含有 1 個或多個 LED 晶粒的 1 個封裝 體。 2.3 LED 模組(LED module)以單顆 LED 元件封裝於基板上，或為數個 LED 元件以平面或立體的排列模式，結合機械、光學及電性等多種 構件所形成
6、的 1 個單元體，或為該單元的集合體。此 LED 模組系指 不包括控制裝置之型式者。 2.4 電源模組(Power Module)將交流市電轉換為供應驅動 LED 模組所 需之電壓源或電流源的電子裝置。內部可包含調光、功率因數修正 與雜訊濾除等功能。 2.5 LED 系統(LED system)由 LED 模組與電源模組構成的燈具次系 統，稱為 LED 系統。3. 試驗項目: 如表 3.1 所示（見下頁）,表 3.1,4. 環境試驗4.1 溫度循環試驗 (參考 JESD22-A104-C),4. 環境試驗4.1 溫度循環試驗 (參考 JESD22-A104-C),4.1.1 適用範圍 本試驗項
7、目適用於單一、兩個和三個爐體的溫度循環試驗，若單一爐體試驗時，試驗樣品被放置於固定不動的爐體中，由外界 導入熱或冷空氣。若為兩個爐體時，試驗樣被放置於一移動平台上，可在兩個保持固定溫度的固定爐體間進行移動變換位置。 三個爐體時，樣品於 3 個爐體間移動變換位置。本試驗是為了 LED 元件及其各材料接面是否能承受由極端的高低溫切換情形下產生 的機械應力。在此機械應力下元件的電性或物理特性可能會產生 永久性破壞。,4.1.2 術語及定義(1) 試驗樣品(Load): 指在爐內進行試驗的 LED 系統與固定載具（含 托盤，乘載架）。(2) 工作區(Working zone): 將試驗樣品控制在指定溫
8、度條件下的爐內 空間。(3) 樣品溫度(Sample temperature: Ts): 在試驗期間試驗樣品的溫度， 可用熱電偶或等同的感溫器進行量測，但熱電偶的安裝位置與方 式需確保所量得的溫度代表所有的樣品已穩定達到要求的極端溫 度。樣品在高溫區所量到的最高樣品溫度為 Ts(max)，樣品在低溫 區所量到的最低樣品溫度為 Ts(min)。(4) 最高溫度(Nominal Ts(max): 循環試驗的最高溫度，即是希望樣 品達到的最高溫度。(5) 最低溫度(Nominal Ts(min): 循環試驗的最低溫度，即是希望樣品 達到的最低溫度。(6) 溫度差(Nominal T): 溫度循環試驗
9、的最高溫度與最低溫度的差值(Nominal Ts(max)- Nominal Ts(min)。(7) 試驗樣品轉移時間(Load transfer time): 在二或三個爐體的試驗環 境時，試驗樣品由一爐體轉移至另一爐體所需的時間。(8) 持溫時間(Soak time): 樣品進入高溫或低溫區時，樣品溫度落在持 溫溫度範圍(Soak temperature)的停留時間。(9) 持溫溫度範圍(Soak temperature): 界定持溫時間的溫度範圍。高溫溫度範圍為 Nominal Ts(max) -5Nominal Ts(max)+10/+15。低溫溫度範圍為 Nominal Ts(min
10、)-10NominalTs(min)+10。(10)循環時間(Cycle time): 由一溫度到下一個同一溫度點的時 間，如圖 4.1.1。,(11)升降溫速率(Ramp rate): 每單位時間下，樣品的溫度上升或下降的變化。一般是量取溫度變化曲線的線性區，約在溫度變化范 圍的 1090%之間，如圖 4.1.1 所示。4.1.3 試驗設備 (1)溫度控制爐在工作區域內放置最大試驗樣品時，仍能提供良好 的溫度控制和循環時間的控制。對不同爐體均能滿足各自的溫度 需求。確定高低溫持溫溫度範圍、持溫時間、升降溫速率、試驗 樣品轉移時間都能符合試驗條件範圍。 (2)使用溫度記錄器記錄爐體溫度 (3)
11、溫度量測系統需能滿足以下兩個對爐體的校正要求 i.使用儀器與最大試驗樣品定期校正各爐體的溫度。並在試驗 期間，監測治具的溫度，確保試驗溫度的再現性。 ii.在試驗時，以儀器或感溫元件放置在爐體內最糟的溫度分佈 位置進行監測，如角落或試驗樣品中心處。4.1.4 試驗程式與注意事項 (1)在試驗期間，所有試驗樣品需放置於不會阻礙爐內的空氣流動的 位置 (2)試驗溫度與試驗時間條件如有客戶約定，依約定條件試驗，若無約定，建議參考表4.1.1條件作試驗。試驗條件應記載於試驗報告中。,(3)試驗中因樣品的抽檢或是電源或設備故障而中斷，試驗可以重新 啟動，從中斷點繼續進行試驗，但若總中斷時間已超過 10%
12、的比 例，則需重測。(4)試驗過程中應使用熱電偶或等同的感溫器進行試驗樣品溫度量 測，量取到的最高和最低溫度應在所選定試驗條件範圍內。(5)熱電偶的黏著劑必須減至最少以避免影響溫度試驗結果。使用的溫度量測模式需確保量測的溫度代表所有的試驗樣品都已達到極端溫度與持溫範圍的需求。 表 4.1.1 溫度循環試驗條件,4.1.5 失效判定標準任何一種情況，認定為失效 (1)LED 系統 open 或 short 或閃爍 (2)光輸出較試驗前衰減大於 10% (3)正向電壓較試驗前變動大於 10%4.1.6 試驗結果報告應注明下列項目 (1)固定座或散熱座(heat sink)尺寸規格與安裝模式 (2)
13、試驗條件 (3)樣品數量 (4)試驗後系統的外觀與光電特性量測結果 (5)系統於試驗過程中發生任何的異常情況,4.2 運作壽命試驗 (參考 JESD22-A108C)4.2.1 適用範圍在高溫環境下對 LED 系統施予電流(或電壓)加載試驗，檢驗其對運 作壽命的影響。這是一種類比的加速壽命試驗模式，主要是用來對 系統進行品性檢驗或是信賴度試驗。 4.2.2 術語及定義(1)最大運作電壓(Maximum operating voltage)最高供電電壓，指系統規格表內所列可運作的 最大電壓。(2)最大運作電流(Maximum operating current)最高供電電流，指系統規格表內所列可
14、運作的最大電流.(3)絕對最大額定電壓(Absolute maximum rated voltage)系統所能承受的最高電壓，高於此電壓則可能發生損害或有潛在發生損害的危險。(4)絕對最大額定電流(Absolute maximum rated current)系統所能承受的最高電流，高於此電流則可能發生損害或有潛在發生損害的危險。(5)絕對最大額定接面溫度(Absolute maximum rated junction temperature)元件所能承受的最高接面溫度，高於此接面溫度則 可能發生損害或有潛在發生損害的危險。4.2.3 試驗設備(1)電路部份 a.供給的電流或電壓不能對元件過度
15、加載或造成元件熱損毀現象 (thermal runaway)。 b.在試驗過程中，試驗電路必須確保當試驗樣品中部分元件損毀 時，不會有額外的能量加載到其他元件。 (2)治具需提供適當的散熱能力，使其對試驗的負面影響降至最低。 (3)量測儀器與電源量測儀器與電源必須定期校驗並具有良好的長 期穩定性。 (4)環境試驗箱整個試驗箱內溫度容許變異量需在5以內。,4.2.4 試驗程式與注意事項(1) 若使用特殊固定座或散熱座(heat sink)安裝 LED 系統，應在試驗 報告中說明細節。(2) 系統初始光電特性量測試驗前依 LED 系統規格進行光電特性 試驗。(3) 將待測系統置於試驗箱內，待系統溫
16、度達到選定的試驗溫度(5內)時，以選定的應力(電流或電壓)條件進行加載試驗。(4) 系統的加載應力條件如有客戶約定，依約定條件試驗，若無約定則以系統的最大運作電流或電壓來進行加載試驗。可使用靜態(直流或脈波)或動態的運作模式。試驗條件應記載於試驗報告中。(5)系統的試驗溫度與試驗時間條件如有客戶約定，依約定條件試 驗，若無約定，建議參考表 4.2.1 條件作試驗。試驗條件應記載 於試驗報告中。 表 4.2.1 高溫試驗條件,(6)試驗系統在試驗期間可依需要停止加載應力，使系統回到室溫下做光電特性量測，再回到試驗溫度繼續加載應力試驗，升降溫速 率不宜大於 3/min。(7) 試驗時間終了，停止加
17、載應力，使系統回到室溫下做光電特性量 測，所使用的量測設備、量測環境溫度、與量測條件應與元件初 始光電特性量測時相同。4.2.5 失效判定標準：任何一種情況，則認定為失效 (1) 系統發生 open 或 short 或閃爍 (2)光輸出較試驗前衰減大於 10% (3)正向電壓較試驗前變動大於 10%4.2.6 試驗結果報告應註明下列項目 (1)固定座或散熱座(heat sink)尺寸規格與安裝方式 (2)試驗條件(3)樣品數量(4)試驗後系統的外觀與光電特性量測結果(5) 系統於試驗過程中發生任何的異常情況,4.3 高溫高濕壽命試驗 (參考 EIAJ ED-4701/102)4.3.1 適用範
18、圍為試驗高溫高濕環境下 LED 系統的可靠度，使用溫度、濕度條件來 加速水氣穿透元件封裝的效果，或是加速水氣滲入保護材料與金屬 電極間的效應。在試驗過程中不對 LED 系統供電加載。4.3.2 術語及定義 參考 4.2.2 節。4.3.3 試驗設備(1)水：使用蒸餾水或去離子水，PH 值在 6.07.2，電阻率在 23 時 大於等於 500-m(2)治具：需提供適當的散熱能力，使其對試驗的負面影響降至最低。 (3)量測儀器與電源：量測儀器與電源必須定期校驗並具有良好的長期 穩定性。 (4)環境試驗箱：能控制試驗箱內的溫度濕度到指定的溫溼度，並能長 期維持。其他需求如下： 試驗樣品區內的溫度變異
19、量小於5、濕度變異量小於 5%。 試驗箱內的箱體材料不能在高溫高濕下有反應。 箱內凝結水不能滴落於樣品上。4.3.4 試驗程序與注意事項：(1) 若使用特殊固定座或散熱座(heat sink)安裝 LED 系統，應在試驗報 告中說明細節。(2) 系統初始光電特性量測：試驗前依 LED 系統規格進行光電特性試驗。(3) 將待測系統置於試驗箱內，待系統溫度與溼度達到選定的試驗溫度(5內)與溼度(5%內)時，以選定的應力(電流或電壓)條件進 行加載試驗。(4) 系統的加載應力條件如有客戶約定，依約定條件試驗，若無約定 則以系統的最大運作電流或電壓來進行加載試驗。可使用靜態(直 流或脈衝)或動態的運作
20、模式。試驗條件應記載於試驗報告中。(5) 系統的試驗溫度、溼度與試驗時間條件如有客戶約定，依約定條 件試驗，若無約定，建議參考表 4.3.1 條件作試驗。試驗條件應記 載於試驗報告中。,4.3.3 試驗設備(1)水：使用蒸餾水或去離子水，PH 值在 6.07.2，電阻率在 23 時 大於等於 500-m(2)治具：需提供適當的散熱能力，使其對試驗的負面影響降至最低。 (3)量測儀器與電源：量測儀器與電源必須定期校驗並具有良好的長期 穩定性。 (4)環境試驗箱：能控制試驗箱內的溫度濕度到指定的溫溼度，並能長 期維持。其他需求如下： 試驗樣品區內的溫度變異量小於5、濕度變異量小於 5%。 試驗箱內
21、的箱體材料不能在高溫高濕下有反應。 箱內凝結水不能滴落於樣品上。4.3.4 試驗程序與注意事項：(1) 若使用特殊固定座或散熱座(heat sink)安裝 LED 系統，應在試驗報 告中說明細節。(2) 系統初始光電特性量測：試驗前依 LED 系統規格進行光電特性試驗。(3) 將待測系統置於試驗箱內，待系統溫度與溼度達到選定的試驗溫度(5內)與溼度(5%內)時，以選定的應力(電流或電壓)條件進 行加載試驗。(4) 系統的加載應力條件如有客戶約定，依約定條件試驗，若無約定 則以系統的最大運作電流或電壓來進行加載試驗。可使用靜態(直 流或脈衝)或動態的運作模式。試驗條件應記載於試驗報告中。(5)
22、系統的試驗溫度、溼度與試驗時間條件如有客戶約定，依約定條 件試驗，若無約定，建議參考表 4.3.1 條件作試驗。試驗條件應記 載於試驗報告中。,4.3.1 高溫高濕試驗條件,(6)試驗系統在試驗期間可依需要停止加載應力，使系統回到室溫下做光電特性量測，再回到試驗溫度繼續加載應力試驗，升降溫速率 不宜大於 3/min。(7) 試驗時間終了，停止加載應力，使系統回到室溫下做光電特性量 測，所使用的量測設備、量測環境溫度、與量測條件應與系統初 始光電特性量測時相同。4.3.5 失效判定標準任何一種情況，則認定為失效 (1)系統發生 open 或 short 或閃爍 (2)光輸出較試驗前衰減大於 10
23、% (3)正向電壓較試驗前變動大於 10%4.3.6 試驗結果報告應注明下列項目(1)固定座或散熱座(heat sink)尺寸規格與安裝模式(2)試驗條件(3)樣品數量(4)試驗後系統的外觀與光電特性量測結果(5) 系統於試驗過程中發生任何的異常情況,4.4 高溫儲存試驗 (參考JESD22-A103-C)4.4.1 適用範圍 本試驗項目在規定LED系統的高溫儲存試驗方法，評估儲存溫度與 儲存時間對LED系統所產生的失效現象。在試驗過程中不對系統供 電加載。4.4.2 試驗設備 高溫恆溫箱此設備用來容納待測系統，且在整個試驗期間都能保 持箱內待測系統在所設定的溫度。4.4.3 試驗程式與注意事
24、項(1) 若使用特殊固定座或散熱座(heat sink)安裝 LED 系統，應在試 驗報告中說明細節。(2) 系統的試驗溫度與試驗時間條件如有客戶約定，依約定條件試 驗，若無約定，建議參考表 3.4.1 條件作試驗。 表 4.4.1 高溫儲存條件,(3) 試驗系統在試驗期間可依需要使回到室溫下做光電特性量測，升降溫速率不宜大於3/min。特性量測應在將試驗系統移 出試驗環境後之96小時內完成。,4.4.4 失效判定標準任何一種情況，則認定為失效(1)系統發生 open 或 short 或閃爍 (2)光輸出較試驗前衰減大於 10% (3)正向電壓較試驗前變動大於 10%4.4.5 試驗結果報告應
25、注明下列項目 (1)固定座或散熱座(heat sink)尺寸規格與安裝模式 (2)試驗條件(3)樣品數量 (4)試驗後系統的外觀與光電特性量測結果 (5)系統於試驗過程中發生任何的異常情況,4.5 低溫儲存試驗 (參考 JESD22-A119),4.5.1 適用範圍本試驗項目在規定 LED 系統的低溫儲存試驗方法，評估儲存溫度 與儲存時間對 LED 系統所產生的失效現象。在試驗過程中不對系 統供電加載。4.5.2 試驗設備 低溫恆溫箱此設備用來容納待測系統，且在整個試驗期間都能 保持箱內待測系統在所設定的溫度。4.5.3 試驗程式與注意事項(1) 若使用特殊固定座或散熱座(heat sink)
26、安裝 LED 系統，應在試 驗報告中說明細節。(2) 系統的試驗溫度與試驗時間條件如有客戶約定，依約定條件試 驗，若無約定，建議參考表 4.5.1 條件作試驗。試驗條件應記載於試驗報告中。,(3)試驗系統在試驗期間可依需要使回到室溫下做光電特性量測，升降溫速率不宜大於 3/min。特性量測應在將試驗系統移出試驗 環境後之 96 小時內完成。4.5.4 失效判定標準任何一種情況，則認定為失效 (1) LED 系統 open 或 short 或閃爍 (2)光輸出較試驗前衰減大於 10% (3)正向電壓較試驗前變動大於 10%4.5.5 試驗結果報告應注明下列項目 (1)固定座或散熱座(heat s
27、ink)尺寸規格與安裝模式 (2)試驗條件(3)樣品數量(4)試驗後系統的外觀與光電特性量測結果(5)系統於試驗過程中發生任何的異常情況,4.6 振動試驗 (參考 JESD22-B103-B),4.6.1 適用範圍本試驗項目是用來試驗 LED 系統於運輸過程或實地操作時承受到 中度至重度振動時的耐受能力。這種類型振動可影響 LED 系統操作 性能，特別是重複性的應力會造成疲勞。4.6.2 術語及定義(1) 均方根之加速度(RMS acceleration)振動過程中加速度的均方根 值。(2) 峰值加速度 (Peak acceleration)指在加速度在作用期間所產生之最大加速度值。,(3)
28、對數掃描(Logarithmic sweep)頻率的掃描按對數型態的變化，也 就是相同的時間掃過的頻率倍頻的程數是一樣的。(4) 倍頻(Octave)一種頻率間隔的度量模式，指一定頻率範圍內，將 頻率以倍數向上累加，其倍頻 N=(log f2/f1 ) / log 2 (f1f2，f1 和f2 指兩頻率區間)。(5) 10 的倍頻(Decade)一種頻率間隔的度量模式，將頻率以 10 倍數 向上累加，其倍頻 D=(log f2/f1 ) / log 10 (f1f2，f1 和 f2 指兩頻率 區間)(6) 以 dB 計量的 PSD (Decibel measurement of PSD, dB
29、)利用一比值R 表示一個 PSD(s1)相對於另一個 PSD(s2)的大小，R = 20 log (s1 /s2) / log 10 ，R=6dB 時兩個功率頻譜密度約呈雙倍關係(功率頻譜 密度用來描述信號的能量特徵與頻率的變化關係)。(7) 功率頻譜密度 PSD (power spectral density )每單一的頻率對加速 度作的積分, 其單位為 g2/Hz。(8) 速度變化(Velocity change) : 加速度對完整之衝擊脈波時間所進行 積分之總值。(9) 峰值對峰值位移(Peak-peak displacement)動態試驗期間，指振動 位移時，最高和最低值之間的移動量。
30、(10)高斯隨機振動(Gaussian random vibration)在一段時間內的隨 機振動，加速度值為常態分發，頻率值為均勻分發。4.6.3 試驗設備 試驗設備要能提供頻率變換的振動能力。4.6.4 試驗程式與注意事項(1)正弦應力試驗 (Required stress application - swept sine test),(a)試驗前元件若以外盒給予適當的固定，外盒與固定模式須在試驗報告中說明。 (b)試驗樣品應良好的固定在震動平台上，避免發生共振。 (c)試驗條件如有客戶約定，依約定條件試驗，若無約定，建議參考表4.6.1選定條件作試驗。試驗條件應記載於試驗報告 中。(d)
31、每個振動條件都包含在轉折頻率(Cross-over frequency)前的 位移振動(峰值對峰值)及轉折頻率後的加速度振動，不論是 位移量及加速度值的容許誤差範圍皆為 10%。一個完整的頻 率掃描乃是由此頻率範圍之低頻掃至高頻再由高頻掃回低 頻。在 4 分鐘內采對數掃描，其掃描速率為 1 decade/分鐘， 每個軸向需掃 4 回 (X、Y 及 Z 軸)，共 12 回,(2)隨機振動試驗 (Optional stress application - Random vibration test)(a)試驗前元件若以外盒給予適當的固定，外盒與固定模式須在 試驗報告中說明。(b)試驗樣品應良好的固
32、定在震動平台上，避免發生共振。 (c)試驗條件如有客戶約定，依約定條件試驗，若無約定，建議 參考表4.6.2選定條件作試驗。試驗條件應記載於試驗報告中。(d)零件產品應以高斯隨機振動的模式進行檢測，詳細的振動 頻率與功率頻譜密度對照表如表 4.6.3 至表 4.6.6。圖 4.6.1 將所有的頻譜圖匯整在一起之示意圖(e)測試時間為每個軸向測試 30 分鐘，(X、Y 及 Z 軸)，共 90分鐘(f)執行測試中 PSD 值容許的誤差為+ / -6dB，均方根值的誤差 須在 10內。表 4.6.2 元件隨機振動試驗試驗條件,(3)樣品數量(4)試驗後元件的外觀與光電特性量測結果(5)元件於試驗過程中發生任何的異常情況,任務分配,1.各部門依目前的草案修訂我司目前的標準( 一個各月) 責任部門:各部門主管2.各部門規範修訂後進行研討並發行 責任部門:各部門主管 文管中心,Thank you,
