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Fehleranalyse an LEDs

Erscheinungsbild und Ursachen von LED-Fehlern

11. April 2012, 12:40 Uhr | Reinhard Pusch

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Sicherer LED-Betrieb erfordert umfangreiches Know-how

Generell gilt, dass die Totalausfälle Ursachen haben, die schleichend beginnen und dann im Endstadium erst zum Totalausfall führen. Man kann die Ausfälle in Gruppen einteilen, die auf die verschiedenen Fehlerursachen zurückgehen:

Der Fertigungsprozess der LED

Hier spielen die spezifische Technologie, die Epitaxie und Materialen der LED eine große Rolle. Eine weitere Ursache kann im Trennprozess der Dioden, dem Aufbau und der Verbindungstechnik der LED liegen. Hier kommt es auf die richtige Auswahl von Materialien und Prozessen an, aber auch auf die sachgerechte Durchführung der einzelnen Prozessschritte. Und schließlich entscheiden Gehäuseauswahl und Vergusstechnik über den Schutz der LED vor gefährlichen Fremdstoffen.

Verarbeitung der LED auf der Leiterplatte

Hier spielen Vermeidung von ESD-Quellen und mechanisch angepasstes Handling eine wesentliche Rolle für die zu erwartende Lebensdauer der LED-Einheit. Daneben ist besonders das gesamte Lötprofil auf die speziellen Bedürfnisse der LED abzustimmen, um eine zuverlässige Verbindung zu erreichen, ohne die LED zu schädigen.

Der Betrieb der LED

Während des Betriebes treten verschiedene Risiken für die LED auf. Für einen sicheren Betrieb ist die Auswahl der geeigneten Stromversorgung mit ausreichendem Schutz gegen Spitzen und Überlast vonnöten. Weiterhin muss die entstehende Wärme ausreichend abgeführt werden, über eine Wärmesenke und die Leiterplatte bis aus dem Gehäuse. Die Einhaltung der erlaubten Sperrschichttemperatur muss sichergestellt werden.

Natürlich muss auch die „richtige“ LED für die entsprechende Anwendung ausgewählt werden. Die meisten Fehler entstehen dadurch, dass auf diesem Gebiet nicht die notwendige Sorgfalt angewendet wurde. Das bedarf einmal einer sehr guten Kenntnis der wirklichen Umgebungs- und Betriebsbedingungen – zum anderen aber auch einer detaillierten Kenntnis dessen, was eine LED wirklich aushält. Umfangreiche und aussagefähige Datenblätter und Applikationsnoten der Hersteller können hier weiterhelfen. Wo solche Informationen nicht ausreichend detailliert vorliegen, ist eine umfangreiche Charakterisierung der LED innerhalb der Datenblattgrenzen erforderlich. Wer sich nur auf „typische Angaben“ verlässt, kann böse Überraschungen erleben. Um eine Fehlauswahl zu vermeiden, bieten sich applikationsbezogene Qualifikationen und Belastungstests an, die frühzeitig auf mögliche Schwachstellen hinweisen, um diese dann abstellen zu können.

Abschließend ist festzustellen: Die Fehler bei den LEDs entstehen meistens durch eine unpassende Auswahl der LED für die relevante Anwendung. Dann folgen Verarbeitungsfehler, desweiteren Fehler, die im Design- oder Herstellungsprozess der LED liegen.