微电子与光电子集成技术

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1、LED照明技术陕西科技大学电气与信息工程学院王进军第八章LED可靠性与测试技术8.1可靠性理论基础8.2LED寿命测试方法8.3LED失效分析8.4改善LED可靠性的关键技术第八章LED可靠性与测试技术LED要进入照明领域，其可靠性是人们关注的一大焦点。较之传统的LED，照明LED的输入功率更大，应用环境和条件更加恶劣和严苛，这对LED的可靠性提出了更高的要求。必须仔细研究LED的失效现象，分析其失效机理，找出影响LED可靠性的关键因素。§8.1可靠性理论基础所谓的可靠性有广义和狭义两种解释：狭义可靠性是指“产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能

2、力”，也就是说，在规定的时间内完成规定功能的可能性或概率。广义可靠性是指产品在整个寿命周期内完成规定功能的能力，它包括狭义可靠性和维修性。§8.1可靠性理论基础狭义可靠性包含了四个意思：产品的可靠性是与“规定的条件”分不开的。对于光电器件“规定的条件”主要是指使用时的工作条件(如电压、电流、功率等)、环境条件(如温度、湿度、气压等)和存储条件。“规定的条件”不同，则器件的可靠性就不同。§8.1可靠性理论基础狭义可靠性包含了四个意思：产品的可靠性是与“规定的时间”密切相关的一般说来，器件经过筛选后，使用或储存的时间越长，可靠性越低。因此可靠性必须明确在多长时间

3、内的可靠性，离开时间的可靠性将是无意义的。同一器件因规定的时间不同，其可靠性也是不同的。§8.1可靠性理论基础狭义可靠性包含了四个意思：产品的可靠性是与“规定的功能”有密切关系的所谓“功能”就是指产品的技术指标、技术要求。也就是要求产品完成某一任务或起到某种作用。§8.1可靠性理论基础狭义可靠性包含了四个意思：产品的可靠性是表示在规定时间内完成规定功能的可能性的大小从数学的观点看，就是因为一个器件究竟什么时候丧失规定功能而失效是不确知的，但可以借助于概率论与数理统计方法，将其加以定量描述。§8.1可靠性理论基础LED可靠性研究主要是为了：（1）确定LED的失

4、效机制；（2）测试LED的寿命；（3）通过恰当的老化技术来提高LED的可靠性；（4）通过改进器件设计和工艺技术来提高LED的可靠性；（5）通过设备和系统改进来提高LED的可靠性。§8.1可靠性理论基础一、可靠度根据可靠性的定义，说明对于LED在规定的条件下和规定的时间内，可能具有完成规定功能的能力，也可能丧失了完成规定功能的能力(称为失效)。这应属于一种随机事件。描述这种随机事件的概率可用来作为表征LED可靠性的特征量和特征函数，即用概率来表征发光二极管完成规定功能能力的大小。§8.1可靠性理论基础一、可靠度这样，可靠性定义即可定量化为：LED在规定的条件下

5、和规定的时间内，完成规定功能的概率。这种概率称之为LED的可靠度，通常用字母R表示。可靠度R(t)表示LED产品在规定条件下使用一段时间t后，还能完成规定功能的概率。如果将这段时间记为发光二极管的寿命，则可靠度表示从开始使用到失效的时间。§8.1可靠性理论基础一、可靠度可靠度的概率表达式为：如果有N个LED产品从开始工作到t时刻的失效数为n(t)，当N足够大时，产品在t时刻的可靠度可近似表示为：随时间的不断增长，将不断下降。它是介于1与0之间的数，即。§8.1可靠性理论基础二、累积失效概率累积失效概率表示发光二极管在规定条件下工作到t这段时间内的失效概率，用

6、F(t)表示，又称为失效分布函数。其表达式为：§8.1可靠性理论基础二、累积失效概率如果N个LED产品从开始工作到t时刻的失效数为n(t)，则当N足够大时，产品在该时刻的累积失效概率可近似表示为：§8.1可靠性理论基础二、累积失效概率显然R（t）+F（t）=1，与随时间的变化曲线如下图所示。§8.1可靠性理论基础三、失效分布密度失效分布密度表示规定条件下工作的发光二极管在t时刻的失效概率。失效分布函数的导函数称为失效分布密度，其表达式如下：§8.1可靠性理论基础三、失效分布密度R(t)，F(t)，f(t)三者之间的关系如下图所示：§8.1可靠性理论基础四、失

7、效率失效率λ（t）也称为产品的瞬时失效率，是表征发光二极管的可靠性数量的重要标志。在实际工作中，人们最关心的是在t时刻还在正常工作的产品中，在t时刻后的Δt时间间隔内(t+Δt)还有多少百分比的产品失效，这就是瞬时失效率的概念。§8.1可靠性理论基础四、失效率所以，λ（t）并不表示平均失效率，其数学表达式如下：§8.1可靠性理论基础五、浴盆形失效率函数经过不断的实验发现，LED的失效随时间的统计分布规律呈浴盆状。§8.1可靠性理论基础五、浴盆形失效率函数这一数学模型是现实中最常见的一种失效率模式，可以用来表示LED在整个寿命期间的失效率。从变化曲线看出产品的

8、失效率基本可划分为三个时期早期失效期；偶然失效期(或