功率型白光LED老化特性及失败分析的研究

• 作 者: 赵巍
• 机 构: 广东工业大学
• 出 处: 广东工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 功率型白光 发光二极管 可靠性 失效分析 老化特性

LED(发光二极管)发展至今,应用越来越广泛,使用范围开始涉及到生活的方方面面。人们对白光LED照明的需求正在不断地提高,由最开始的指示、显示应用,现在逐渐发展到室外照明、室内照明应用。但是由于技术的缺陷,室内照明应用的白光LED存在色温高、色调偏冷的缺陷。并且,随着LED器件功率的逐渐增大,LED散热能力有限,工作时温度过高导致各项特性参数老化现象严重。出现寿命低,出光容易衰减,光色特性不稳定容易发生变化等现象。因此探明导致LED老化的各种失效模式和机理具有重要的科学意义和实际意义。　　
本文章分别从老化试验和后期失效分析方面研究导致LED老化的各项因素,从而为LED制造、使用等方面提出改进措施和注意事项,为LED提高寿命达到更广泛应用提供帮助。　　
老化实验方面,我们主要研究了功率型白光LED工作初期出现光衰的主要原因,分别进行了电流和温度老化试验来探究两种应力对LED光衰的影响。实验中将结温控制在80℃的电流老化实验表明:样品在1000小时内的电流应力不会导致芯片老化,出现光衰原因主要为荧光粉老化。之后通过比较不同老化电流下光通量、黄光峰值、色温、色坐标等特性曲线,进一步对LED工作初期的荧光粉老化加以证明。最后150℃高温存储实验发现:温度过高不仅导致样品荧光粉老化还会引起芯片串联电阻增大,导致光效率衰减更严重。　　
对已经失效LED进行的后期分析方面,我们主要结合一般电子器件失效分析方法,系统地设计了针对已失效LED器件的分析流程,并从封装结构和光、热特性几个方面比较了LED与一般器件失效分析方法的不同之处。通过分析我们发现了一般分析难以检测到的表面污染物污染、内部芯片断层等失效模式。实验证明此方法对判断LED失效模式、推测失效机理更加准确,并可以有效地避免一般分析方法中过早的破坏性分析引入的损伤,以及将光电检测时长时间的电流、温度应力导致的损伤误判为器件原有失效因素。　　
最后,我们分别从LED器件芯片和衬底材料,以及外界环境因素包括温度、潮湿、静电、电应力等方面,总结了影响功率型白光LED可靠性的因素。着重从机理方面分析了各种因素对LED失效造成的影响,结合实验分析结论给出了针对LED保证可靠性的具体措施。