大功率白光LED寿命试验及失效分析

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1、万方数据2010年2月第2l卷第1期照明工程学报ZHAOMINGGONGCHENGXUEBA0Feb．2010VoL2lNo．1大功率白光LED寿命试验及失效分析赵阿玲尚守锦陈建新(北京工业大学电子信息与控制学院，北京100022)擒要：为了进行大功率白光LED可靠性研究，对大功率白光LED进行电流庇力加速寿命试验，分析研究光通量、发光效率、峰值波长、主波长和电压等参数随老化时问的变化情况，通过对试验出现的结果和失效现象进行分析比较，表明衰变退化的主要原因是荧光粉的退化、封装材料的热退化，以及散热问题导致的退化

2、等。关键词：白光LED；老化；失效LifeTestandFailureMechanismAnalysesforHigh-powerWlliteLEDZhaoAlingShangShoujinChenJianxin(Schoolofelectronicinformationandcontrolengineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100022)AbstractInthispaper，currentstressacceleratedlifetimetest

3、sandreliabilitytestareintroducedforwhiteLEDformedbyhigh·powerGaNbluechipsandphosphor．Someperformanceparameterssuch88lumenflux，luminousefficacy，peakwavelength，themainwavelengthandvoltagewerestudied．Accordingtoexperimentalresults，themainreasonsofslowfailureare

4、thebluechipperformancedegradationanddecayphosphor．Somemethodstoimprovethereliabilitywereindicatedinpaper．Keywords：WhiteLED；Aging，failure1前言半导体发光二极管是新型固态冷光源，其能效高、寿命长、电压低、体积小、重量轻、响应速度快、抗震性能好以及光谱全彩等特点，使得它在各种场合得到了广泛的应用。在LED的众多应用中，作为普通照明光源是最具发展前景的一项应用。作为新型高效固体光源，

5、半导体照明是21世纪最具发展前景的高技术领域之一，是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一飞跃，其经济和社会意义资助项目：北京市教委项目(10200650)巨大⋯。大功率LED是半导体照明的关键器件。而最终能否实现半导体照明，还有赖于大功率LED光效和可靠性问题的解决。目前LED在可靠性方面还有不足之处，对LED进行寿命评价的测试技术与测试标准以及测试技术科学化、规范化也成为比较热门的话题。本文采用3W白光LED为试验样品，以电流为加速应力，对白光LED进行电流应力加速寿命试验，对白光LED可靠性进行了研究，分

6、析了试验中影响白光LED可靠性的主要原因，并结合试验情况，分析了大功率白光LED的主要失效机理。万方数据第2l卷第1期赵阿玲等：大功率自光LED寿命试验及失效分析492大功率白光LED电流加速寿命试验2．1LED可靠性研究方法半导体器件可靠性的高低主要指给定工作条件下器件寿命的长短，寿命试验是半导体器件可靠性试验中最重要、最基本的内容之一。目前LED的理论寿命已经在10万小时，常规应力条件下的寿命试验很难对它的寿命和可靠性给出正确的评价。LED的可靠性试验通常为加速寿命试验，即在不改变失效机理的条件下加大应力从

7、而加快LED内部物理化学的变化，缩短试验时间。对于LED，失效主要表现在性能的退化，因此，评价LED寿命时，往往采用“半衰期”作为评价指标。“半衰期”指LED的光输出量下降至起始值50％的时间口1。大功率LED是功率型器件，受电流和温度影响较大，因此，通常采用加大LED工作电流应力和温度环境应力的方法。常见的加速寿命试验分为恒定应力加速试验和步进应力加速试验。步进应力加速试验是将某个应力水平按时间间隔逐步提高，具有实验时间短等特点，但是试验结果准确性较差。而恒定应力加速试验方法具有方法简单易行，数据外推准确性较

8、好等特点¨1。本次试验采用恒定电流应力加速试验方法。2．2大功率白光LED电流加速寿命试验本试验样品为国内某厂家生产的3W大功率白光LED。样品采用大尺寸1mm×1mm蓝宝石衬底蓝光LED芯片涂敷钇铝石榴石(YAG)荧光粉制作的白光LED。将LED芯片放置在导线结构中用金(Au)线焊接，在芯片周围涂敷YAG荧光粉，然后使用环氧树脂封装。环氧树脂既能保护芯片，又有聚光透镜作用。本次试验设