如今，LED照明已成為照明行業的主流，瑞凱儀器認為，對(dui)(dui)其(qi)可靠(kao)性(xing)進(jin)行(xing)研究尤為重要(yao)。對(dui)(dui)白光LED采(cai)取高(gao)溫(wen)高(gao)濕加速老(lao)化(hua)的方法進(jin)行(xing)時長(chang)504h的老(lao)化(hua)試(shi)驗(yan)(yan)，每隔168h進(jin)行(xing)1次(ci)光電色(se)參數測量；計算出樣品光退化(hua)幅度為0.6% ～2.1%；分析出現光衰的主要(yao)因素。此外(wai)，對(dui)(dui)LED進(jin)行(xing)了ESD沖擊試(shi)驗(yan)(yan)，繪出其(qi)I-V特(te)性(xing)曲線，并(bing)分析ESD影響(xiang)LED特(te)性(xing)的原因。

LED具有(you)低電(dian)壓、低能耗、長壽命(ming)、高(gao)可靠 性(xing)、易維護(hu)等優點，符合綠色(se)照明與顯示工程的(de)(de)(de)節(jie) 能環(huan)保要求(qiu)，已經廣泛應用于圖像顯示、信號指示 和(he)(he)照明領(ling)域。雖然LED光(guang)源已逐步取代其(qi)他光(guang)源 成為照明行業(ye)的(de)(de)(de)主流(liu)(liu)，但(dan)其(qi)壽命(ming)及其(qi)可靠性(xing)仍有(you)待 提高(gao)，這(zhe)已成為現階(jie)段(duan)的(de)(de)(de)研究。LED光(guang)源的(de)(de)(de)可 靠性(xing)研究通(tong)常采取：電(dian)流(liu)(liu)加(jia)速(su)老(lao)化、溫(wen)度加(jia)速(su)老(lao)化、氙燈老(lao)化和(he)(he)抗紫外線(xian)老(lao)化等方法。然而，在 LED芯片中注入高(gao)電(dian)流(liu)(liu)密度會導致熱化和(he)(he)強電(dian)場(chang)現 象，持續性(xing)高(gao)溫(wen)和(he)(he)強電(dian)場(chang)可能會增(zeng)強原子的(de)(de)(de)擴(kuo)散， 造成電(dian)極(ji)的(de)(de)(de)意外熔(rong)合，增(zeng)加(jia)斷(duan)層(ceng)密度和(he)(he)點缺陷[2]。 故利(li)用氙燈模(mo)擬陽光(guang)照射的(de)(de)(de)效果(guo)、利(li)用冷(leng)凝濕氣(qi)模(mo) 擬雨水(shui)和(he)(he)露水(shui)，形成一(yi)定溫(wen)度下的(de)(de)(de)光(guang)照和(he)(he)潮(chao)氣(qi)交(jiao)替 循環(huan)環(huan)境，將樣品放置其(qi)中，對(dui)其(qi)進行人工加(jia)速(su)老(lao)化。

1、試驗方法

本實驗采用的樣品為白光LED，外形尺寸為 3.0mm×1.4mm×0.8mm。使用瑞凱可程式恒溫恒濕試驗箱（亦稱：雙85試(shi)驗箱(xiang)）對LED進行老(lao)(lao)化，溫度(du)：85℃，濕度(du)：85%。分別選取老(lao)(lao)化0h、168h、336h和 504h的白(bai)光LED貼片(pian)樣(yang)品(pin)4個，對其進行光電色(se)(se)參數(shu)測量，測試(shi)設備為遠方LED光色(se)(se)電分析(xi)測試(shi)系統V2.00。

根據所得數據應用(yong)軟件繪出(chu)光通量、峰值波長、顯色(se)(se)性等參(can)數隨老化(hua)時間變(bian)化(hua)的(de)趨勢圖。ESD有多(duo)種模式，其中HBM、MM為常用(yong)的(de)兩(liang) 種模式，此實驗選(xuan)取其中1種樣品在HBM模式下施加3000V的(de)電(dian)壓進(jin)行ESD沖擊試(shi)驗，實驗設備為EMC多(duo)模塊測試(shi)系統(tong)，并利用(yong)積分(fen)球測出(chu)ESD前后(hou)LED的(de)光電(dian)色(se)(se)參(can)數進(jin)行分(fen)析。

2、結果與討論

2.1 光(guang)衰表1、表2分別為(wei)老(lao)(lao)(lao)化(hua)(hua)前后(hou)光(guang)效(xiao)值及(ji)光(guang)通(tong)量(liang)的變化(hua)(hua)，顯示出(chu)老(lao)(lao)(lao)化(hua)(hua)后(hou)樣(yang)品的光(guang)通(tong)量(liang)及(ji)光(guang)效(xiao)均有明顯的下(xia)降(jiang)趨勢。圖1為(wei)白光(guang)LED在30mA電(dian)流下(xia)的老(lao)(lao)(lao)化(hua)(hua)曲線，根據光(guang)通(tong)量(liang)的變化(hua)(hua)趨勢圖發現(xian)老(lao)(lao)(lao)化(hua)(hua)分為(wei)3個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)：決定白光(guang)LED壽命(ming)的正常工作時的緩慢老(lao)(lao)(lao)化(hua)(hua)過(guo)(guo) 程(cheng)(cheng)；嚴重降(jiang)低LED發光(guang)性能的失(shi)(shi)效(xiao)前的迅速老(lao)(lao)(lao)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)；以及(ji)失(shi)(shi)效(xiao)后(hou)的老(lao)(lao)(lao)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。老(lao)(lao)(lao)化(hua)(hua)開始的階段相 當(dang)于退火的過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，高溫使P型受主進一步被激活(huo)， 提高了空穴(xue)濃(nong)度，所以電(dian)子空穴(xue)輻射復合(he)機率增大，增大了光(guang)輸出(chu)，產生(sheng)了光(guang)通(tong)量(liang)先上升后(hou)下(xia)降(jiang)的現(xian)象。

根據光(guang)(guang)(guang)衰計算(suan)方法(fa)：N小(xiao)(xiao)時光(guang)(guang)(guang)衰=1－（N小(xiao)(xiao)時光(guang)(guang)(guang) 通(tong)(tong)量(liang)／0小(xiao)(xiao)時光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)）計算(suan)得出(chu)，恒溫(wen)恒濕(shi)老(lao)化(hua)后 LED樣品(pin)光(guang)(guang)(guang)退化(hua)幅度為0.6%～2.1%。產生光(guang)(guang)(guang)衰減(jian)的(de)(de)(de)(de) 因(yin)素有熒光(guang)(guang)(guang)粉、硅膠(jiao)以(yi)及芯片的(de)(de)(de)(de)衰減(jian)。其(qi)中隨著老(lao) 化(hua)時間(jian)的(de)(de)(de)(de)增長，芯片中的(de)(de)(de)(de)晶格失配等(deng)缺(que)陷進一步(bu)增 加，它們起著非輻(fu)射復(fu)合(he)和載流(liu)子(zi)遂穿通(tong)(tong)道的(de)(de)(de)(de) 作用(yong)，是LED產生光(guang)(guang)(guang)衰減(jian)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)因(yin)素。

2.2 色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao) 色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)測量的(de)(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理：根據光(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜分布(bu)(bu)，按照色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)的(de)(de)基(ji)本(ben)規(gui)定進行(xing)計算，色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)可(ke)以在(zai)色(se)(se)度圖(tu)上確定1個點，該點表示(shi)了發光(guang)(guang)(guang)顏色(se)(se)。選取(qu)其(qi)中1種樣品(pin)分別(bie)畫出(chu)老(lao)(lao)化(hua)0h及老(lao)(lao)化(hua)504h后 的(de)(de)色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)分布(bu)(bu)圖(tu)。如圖(tu)2、圖(tu)3所示(shi)，老(lao)(lao)化(hua)0h的(de)(de)白光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)源色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)均在(zai)黑體(ti)輻(fu)(fu)射(she)(she)線(xian)上或(huo)黑體(ti)輻(fu)(fu)射(she)(she)線(xian)上方(fang)，主要分布(bu)(bu)在(zai)（0.314，0.332）～（0.316，0.336）和（0.303，0.313）左(zuo)右，而(er)老(lao)(lao)化(hua)504h后的(de)(de)白光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)源的(de)(de) 色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)部分位于黑體(ti)輻(fu)(fu)射(she)(she)線(xian)的(de)(de)下(xia)方(fang)，其(qi)余點主要分布(bu)(bu)在(zai)（0.311，0.330）和（0.317，0.335）左(zuo)右。隨 著老(lao)(lao)化(hua)時間的(de)(de)不斷(duan)增加(jia)，LED光(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)有(you)明顯的(de)(de)下(xia)降趨(qu)勢，且(qie)其(qi)色(se)(se)溫隨著色(se)(se)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)的(de)(de)下(xia)降而(er)升(sheng)高。

根據實驗數據得到表3，由不同 LED樣品的(de)(de)光(guang) 通量(liang)與(yu)色(se)(se)(se)坐標(biao)(biao)之(zhi)間的(de)(de)關系(xi)得出，光(guang)通量(liang)隨著色(se)(se)(se)坐標(biao)(biao)的(de)(de)變(bian)化而變(bian)化，與(yu)文獻[11]中(zhong)白光(guang)LED光(guang)通量(liang)隨色(se)(se)(se)坐標(biao)(biao)的(de)(de)增加(jia)有增大的(de)(de)趨勢的(de)(de)結論相符。

2.3 受 ESD 沖擊性能分析在進行ESD沖擊試驗前，樣品的I-V特性曲線能體現出二極管的良好特性。進行沖擊試驗后，部分LED的I-V特性曲線發生了明顯變化。選取其中1種 樣品進行HBM型ESD沖擊試驗，先對未老化的LED 樣品施加3 000V電壓進行ESD試驗，將試驗后的樣 品放在恒溫恒濕老化箱內老(lao)化(hua)168h后(hou)，再次施加3 000V電(dian)(dian)(dian)(dian)壓進(jin)行相同(tong)的(de)(de)(de)ESD試(shi)驗，分(fen)別測得ESD前后(hou) 的(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)色參數，繪出其I-V曲線(xian)(xian)，并分(fen)析其影響(xiang)。 LED 的(de)(de)(de)正常工作(zuo)區域是3V左右，圖4為(wei)樣品老(lao)化(hua)不(bu) 同(tong)時(shi)間ESD試(shi)驗前后(hou)的(de)(de)(de)I-V特性(xing)曲線(xian)(xian)。由圖知老(lao)化(hua)0h ESD前后(hou)I-V特性(xing)曲線(xian)(xian)一(yi)致，其閾值(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓為(wei)2.6V，老(lao) 化(hua)168h后(hou)LED的(de)(de)(de)閾值(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓沒有明(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)，導通后(hou)， I-V曲線(xian)(xian)的(de)(de)(de)斜率增(zeng)加，而老(lao)化(hua)168h且(qie)進(jin)行ESD沖(chong)擊試(shi) 驗后(hou)的(de)(de)(de)I-V曲線(xian)(xian)有明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)扭(niu)曲現象，閾值(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓增(zeng)大到(dao) 2.8V左右。通過光(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)色測試(shi)系統測試(shi)出光(guang)(guang)通量，數 據顯(xian)示(shi)ESD后(hou)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)通量有下降(jiang)的(de)(de)(de)趨勢。推測當ESD 沖(chong)擊將(jiang)LED的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與芯片(pian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)氣(qi)連接(jie)打斷時(shi)，將(jiang)會 使(shi)LED死燈，更為(wei)普遍的(de)(de)(de)情(qing)況是ESD沖(chong)擊在LED芯 片(pian)內部造成一(yi)定的(de)(de)(de)缺(que)陷，使(shi)LED的(de)(de)(de)I-V特性(xing)曲線(xian)(xian)出現 明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，并根據缺(que)陷在整個芯片(pian)中(zhong)所(suo)占的(de)(de)(de)比(bi)例 大小(xiao)對LED的(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)特性(xing)產生(sheng)一(yi)定影響(xiang)。當缺(que)陷所(suo)占 比(bi)例大時(shi)，LED發(fa)光(guang)(guang)會變(bian)暗，發(fa)光(guang)(guang)效率會降(jiang)低(di)。

3、試驗結論

白光(guang)LED在瑞凱可程式恒(heng)溫恒(heng)濕(shi)試(shi)驗箱內溫度(du)(du)85℃、濕(shi)度(du)(du)85%的(de)(de)條件下(xia)加(jia)(jia)速老化，并(bing)對(dui)其(qi)進行(xing)ESD沖(chong)擊試(shi)驗，針對(dui)光(guang)通(tong)(tong)量(liang)的(de)(de)變化趨勢(shi)、色坐標(biao)分布圖以及(ji)ESD沖(chong)擊試(shi)驗前后(hou)I-V特(te) 性曲(qu)線(xian)進行(xing)了分析(xi)。生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程中(zhong)，生(sheng)產(chan)(chan)工藝(yi)存在的(de)(de)缺陷(xian)致使LED芯(xin)片(pian)(pian)熱量(liang)不能良(liang)好地(di)從支架底部銅片(pian)(pian)上(shang)導(dao)出，芯(xin)片(pian)(pian)溫度(du)(du)過(guo)高使得芯(xin)片(pian)(pian)衰減(jian)(jian)加(jia)(jia)劇，影響了LED的(de)(de)光(guang)通(tong)(tong)量(liang)。熒(ying)光(guang)粉比(bi)例(li)(li)改變以及(ji)硅膠黃化和(he)硅 膠透明(ming)度(du)(du)降低等(deng)均可使LED產(chan)(chan)生(sheng)光(guang)衰減(jian)(jian)現象。經過(guo)溫度(du)(du)85℃、濕(shi)度(du)(du)85%的(de)(de)恒(heng)溫恒(heng)濕(shi)條件加(jia)(jia)速老化504h后(hou)，LED樣品光(guang)退化幅度(du)(du)為0.6%～2.1%。經過(guo)試(shi)驗 分析(xi)得到，影響LED光(guang)通(tong)(tong)量(liang)下(xia)降的(de)(de)主要原(yuan)因(yin)是芯(xin)片(pian)(pian)中(zhong)的(de)(de)晶(jing)格失配及(ji)熒(ying)光(guang)比(bi)例(li)(li)增加(jia)(jia)。此外，ESD沖(chong)擊對(dui) LED造成的(de)(de)缺陷(xian)在芯(xin)片(pian)(pian)中(zhong)所占(zhan)比(bi)重大小也(ye)會(hui)對(dui)LED 的(de)(de)性能產(chan)(chan)生(sheng)一(yi)定(ding)的(de)(de)影響。

瑞凱儀器生產(chan)(chan)的(de)產(chan)(chan)品主要應用(yong)在大學院校(xiao)、科研機構、航空航天、軍工、電(dian)(dian)(dian)子、電(dian)(dian)(dian)工、玩具、家具、五(wu)金、紙品、電(dian)(dian)(dian)池、光電(dian)(dian)(dian)、通信、汽(qi)車、農業(ye)等企業(ye)單位。并為(wei)各行業(ye)提供符合(he)世界各國、地區測試(shi)標準的(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)設備(bei)。恒溫恒濕試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)箱、高(gao)低(di)溫試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)箱、步(bu)入(ru)式環(huan)境試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室、冷熱沖擊試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)箱、高(gao)壓(ya)加(jia)速(su)老(lao)化試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)箱、溫濕度(du)振動綜合(he)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)箱等試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)設備(bei)，就選瑞凱儀器。