LED作為一種新型的照明技術(shù)，具有耗能低、壽命長(zhǎng)、體積小、可調(diào)光、控制靈活和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用前景舉世矚目。隨著LED價(jià)格的下降，市場(chǎng)逐漸打開，越來(lái)越多的照明產(chǎn)品使用LED作為光源。特別是在道路照明領(lǐng)域，大功率LED產(chǎn)品成為市場(chǎng)的主角，LED在戶外照明領(lǐng)域大放異彩［2］。然而，隨著LED燈具應(yīng)用的增加，戶外LED燈具受雷擊浪涌影響失效的數(shù)量也在增加。據(jù)調(diào)查，在正常使用年限內(nèi)受損的LED戶外燈具大多是因?yàn)槔讚衾擞慨a(chǎn)生的過(guò)電應(yīng)力失效了燈具電源及LED光源。這不僅影響燈具的使用壽命，而且增加企業(yè)的維護(hù)成本。鑒于此，LED戶外燈具的抗雷擊浪涌能力應(yīng)引起足夠的重視。

　　LED燈具的抗雷擊浪涌能力主要取決于兩方面：

　?。?）LED驅(qū)動(dòng)電源的抗雷擊浪涌能力及保護(hù)機(jī)制。

　?。?）LED芯片的抗過(guò)電應(yīng)力能力。

　　對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)電源，應(yīng)該以兩點(diǎn)判斷其抗雷擊浪涌能力的好壞：（1）自身元器件的抗雷擊浪涌能力，保證電源在雷擊浪涌后依舊正常工作。（2）電源對(duì)浪涌電流電壓波形的衰減能力，保證浪涌經(jīng)過(guò)電源后衰減的峰值電流電壓在LED芯片可承受的范圍內(nèi)。天津大學(xué)張金建［3］等對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源的抗雷擊浪涌進(jìn)行研究，根據(jù)雷擊浪涌的特性，利用氣體放電管、壓敏電阻、瞬態(tài)抑制二極管等浪涌器件設(shè)計(jì)了一種適合LED電源的浪涌保護(hù)電路，并采用雷擊浪涌發(fā)生器進(jìn)行抗擾度實(shí)驗(yàn)以測(cè)試其抗雷擊性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，能夠抗擊差模1kV和共模2kV的雷擊高壓，保證LED電源正常工作。然而，LED驅(qū)動(dòng)電源的抗雷擊浪涌要求是由LED芯片的抗過(guò)電應(yīng)力能力決定的。因此，對(duì)LED芯片的抗過(guò)電應(yīng)力能力的研究是十分必要的。

　　基于此，本文針對(duì)幾種類型不同的大功率LED芯片進(jìn)行雷擊浪涌實(shí)驗(yàn)，以探討不同大功率LED芯片抗過(guò)電應(yīng)力能力，為L(zhǎng)ED戶外燈具的驅(qū)動(dòng)電源與LED芯片的選擇，以及抗雷擊浪涌浪涌能力的設(shè)計(jì)研發(fā)提供參考，具有重要的實(shí)際意義。

　2、LED芯片抗過(guò)電應(yīng)力能力的影響因素

　　首先，LED芯片可承受的電流密度決定其抗過(guò)電應(yīng)力能力，LED芯片能承受的單位橫截面積上的電流越大，其抗過(guò)電應(yīng)力能力越強(qiáng)。對(duì)于常規(guī)電導(dǎo)體電流密度必須足夠低，以防止導(dǎo)體熔化或熔斷，或者絕緣材料被擊穿［4］。在大電流密度下LED芯片內(nèi)部會(huì)發(fā)生電遷移現(xiàn)象。導(dǎo)電金屬材料在通過(guò)較高電流密度時(shí)，金屬原子會(huì)沿著電子運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行遷移擴(kuò)散。在LED中電遷移使金屬原子從一個(gè)晶格自由擴(kuò)散到另一個(gè)晶格空位上。以倒裝結(jié)構(gòu)芯片為例，當(dāng)電子流從互連引線流入共晶合金凸點(diǎn)時(shí)，由于互連引線到凸點(diǎn)的幾何形狀產(chǎn)生了突變，因此會(huì)在界面上產(chǎn)生電流密度聚集和局部焦耳熱效應(yīng)［5］。電流密度聚集使得凸點(diǎn)和芯片及基板引線里的電流密度分布不均勻，導(dǎo)致電流密度聚集處局部產(chǎn)生了復(fù)雜的電遷移力，加速了電遷移的過(guò)程，同時(shí)加速了LED的失效。