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LED封装技术 第六讲 LED常见可靠性问题 主要内容 LED的寿命定义及测量方法 LED寿命测量方法 三 LED器件常见的失效模式 1.芯片； 2.连接； 3.封装 四 LED灯具的失效 一 LED寿命的定义 LED很少完全失效。 根据结构和使用的不同，LED的寿命从3个月到50000-70000小时不等。 LED的寿命用光通维持率测量，它是发光强度减弱的趋势。 固态照明系统和技术联盟（ASSIST）定义LED寿命：在室温下，光输出下降到50%（L50：显示产业）或70%（L70：照明产业）的时间。 二 LED寿命测量方法 温度加速试验用于替换常温下试验，以加速预测LED寿命。 寿命预测通常使用Arrihenius模型。Arrihenius模型预测LED寿命有几个变量如：寿命外推的指数因子、激活能，忽略了温度之外的其他失效机理。 二 LED寿命测量方法 LED典型的测试分为工作寿命测试和环境测试。 工作寿命测试在不同环境温度下，LED加上电负载，在LED内部部件上增加焦耳热。LED工作寿命测试包括室温测试、高温测试、低温测试、高湿/高温测试、温度湿度循环测试和开关测试。 环境测试在非工作寿命下测试。通常包括回流焊测试、热冲击测试、温度循环测试、湿阻性循环测试、高温存储测试、高温高湿存储测试、低温存储测试、振动测试和静电放电测试。 注意 光通量是测量LED寿命的最重要指标，但不是唯一的 颜色的漂移、电性能的改变等等 开路、短路等灾难性失效 三 LED器件常见的失效模式 LED芯片是半导体材料，其发光的核心在于半导体的PN结； LED的封装类似于微电子器件封装； LED中也有一些独特的功能、材料和界面，牵涉到独特地失效模式和机理，可以分为芯片、连接和封装等三类。 1.芯片相关的失效 1）芯片微裂痕 结果：光通量下降 形成原因：环境温度过高、大电流引起的焦耳热、不良的切割和抛光工艺 1.芯片相关的失效 2）缺陷和位错的产生和移动 结果：光通量下降、反向漏电流增加、并联电阻增加 形成原因：大电流引起的焦耳热 1.芯片相关的失效 3）杂质扩散 结果：光通量下降、串联电阻增加、电流增加 形成原因： PN掺杂工艺不合理； 环境温度过高； 大电流引起的焦耳热 2.连接相关的失效 1）金球脱裂 结果：开路，无光输出 形成原因： 热循环导致的变形；材料性能不匹配；有害气体渗入 2.连接相关的失效 2）电应力导致的金线断裂 结果：开路，无光输出 形成原因： 过大的驱动电流；过大的脉冲电流 3）静电击穿 结果：开路，无光输出 形成原因： 材料导热能力太差；过大的反向电压 2.连接相关的失效 4）电极材料层间扩散 结果：光输出下降，增加并联电阻、短路 形成原因： 过大的驱动电流；过大的脉冲电流；高温 3.封装相关的失效 1）封装胶碳化 结果：光输出下降 形成原因： 过大电流引起的焦耳热或者过高的温度 3.封装相关的失效 2）封装材料分层 结果：光输出下降 形成原因： 材料特性失配、层间污染、有毒气体渗入 3.封装相关的失效 3）封装材料变黄 结果：光输出下降、颜色改变 形成原因： 长期UV照射、荧光粉渗出、大电流引起的焦耳热、环境温度过高 4）焊接点疲劳 结果：光输出下降、正向电压增加 形成原因： 材料特性失配、热循环导致的大温度梯度 3.封装相关的失效 5）透镜开裂 结果：光输出下降 形成原因： 环境温度过高、热设计不合理、有毒气体渗入 3.封装相关的失效 6）荧光粉热淬灭 结果：光输出下降、光谱展宽（颜色改变） 形成原因： 大电流引起的焦耳热或者环境温度过高 四 LED灯具的失效 LED Lamps: 实际中很少损坏，在设计良好的系统中，最多也就是缓慢退化 Optical Components: 时间久了会变黄和损失光效 Driver: 大批量生产时的可靠性，包括焊接工艺和器件本身 Heat Sink: 整个系统的关键，如果散热设计不合理，系统的所有部分都会受到影响。 * *