如今，LED照明已成為照明行業的主流，瑞凱儀器認為(wei)，對(dui)其(qi)可靠性(xing)進行(xing)研究尤為(wei)重(zhong)要。對(dui)白光(guang)LED采(cai)取(qu)高溫高濕加速老化(hua)的(de)方法進行(xing)時長(chang)504h的(de)老化(hua)試(shi)驗，每隔168h進行(xing)1次光(guang)電色參(can)數測(ce)量；計算出(chu)樣(yang)品光(guang)退化(hua)幅度為(wei)0.6% ～2.1%；分析(xi)出(chu)現(xian)光(guang)衰的(de)主(zhu)要因素(su)。此外(wai)，對(dui)LED進行(xing)了ESD沖擊試(shi)驗，繪出(chu)其(qi)I-V特(te)性(xing)曲線，并分析(xi)ESD影響LED特(te)性(xing)的(de)原因。

LED具有低電(dian)壓(ya)、低能耗、長(chang)壽命、高(gao)(gao)(gao)可(ke)靠 性(xing)(xing)、易維(wei)護等(deng)優點(dian)(dian)，符合綠色照(zhao)明(ming)與顯(xian)示工程的(de)節 能環(huan)保要(yao)求(qiu)，已經廣泛應用于(yu)圖像顯(xian)示、信號指(zhi)示 和(he)(he)照(zhao)明(ming)領域。雖然LED光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)已逐(zhu)步(bu)取(qu)代其(qi)他光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan) 成(cheng)為(wei)照(zhao)明(ming)行業的(de)主流，但(dan)其(qi)壽命及其(qi)可(ke)靠性(xing)(xing)仍有待 提高(gao)(gao)(gao)，這已成(cheng)為(wei)現階段的(de)研究。LED光(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)可(ke) 靠性(xing)(xing)研究通常采(cai)取(qu)：電(dian)流加(jia)速老(lao)化(hua)、溫(wen)度(du)(du)加(jia)速老(lao)化(hua)、氙(xian)燈(deng)(deng)老(lao)化(hua)和(he)(he)抗紫(zi)外線(xian)老(lao)化(hua)等(deng)方(fang)法。然而，在 LED芯片中注(zhu)入高(gao)(gao)(gao)電(dian)流密度(du)(du)會導致熱化(hua)和(he)(he)強電(dian)場現 象，持續性(xing)(xing)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)和(he)(he)強電(dian)場可(ke)能會增強原子的(de)擴散， 造(zao)成(cheng)電(dian)極的(de)意外熔(rong)合，增加(jia)斷層密度(du)(du)和(he)(he)點(dian)(dian)缺陷[2]。 故利(li)用氙(xian)燈(deng)(deng)模擬(ni)陽光(guang)照(zhao)射的(de)效果、利(li)用冷凝濕氣模 擬(ni)雨水和(he)(he)露(lu)水，形成(cheng)一定溫(wen)度(du)(du)下(xia)的(de)光(guang)照(zhao)和(he)(he)潮氣交(jiao)替 循(xun)環(huan)環(huan)境，將(jiang)樣品放置(zhi)其(qi)中，對其(qi)進行人工加(jia)速老(lao)化(hua)。

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）對(dui)(dui)LED進行老化，溫度：85℃，濕度：85%。分別選取(qu)老化0h、168h、336h和 504h的白光LED貼片(pian)樣品(pin)4個，對(dui)(dui)其進行光電(dian)色參(can)數(shu)測量，測試(shi)設(she)備為遠方LED光色電(dian)分析測試(shi)系統V2.00。

根據所得(de)數據應用軟件繪出光通(tong)量、峰值波長(chang)、顯(xian)色性(xing)等參(can)數隨(sui)老化(hua)時(shi)間變化(hua)的(de)趨勢(shi)圖。ESD有多種模(mo)式，其中HBM、MM為常用的(de)兩 種模(mo)式，此實(shi)驗(yan)選取(qu)其中1種樣品在HBM模(mo)式下施加3000V的(de)電壓(ya)進行ESD沖擊試驗(yan)，實(shi)驗(yan)設(she)備為EMC多模(mo)塊測(ce)試系統，并利用積(ji)分(fen)球測(ce)出ESD前后LED的(de)光電色參(can)數進行分(fen)析。

2、結果與討論

2.1 光(guang)(guang)衰表1、表2分(fen)別為老(lao)化(hua)前后(hou)光(guang)(guang)效(xiao)值及(ji)光(guang)(guang)通量的(de)變(bian)化(hua)，顯(xian)示(shi)出老(lao)化(hua)后(hou)樣品的(de)光(guang)(guang)通量及(ji)光(guang)(guang)效(xiao)均有(you)明顯(xian)的(de)下降趨勢。圖1為白光(guang)(guang)LED在(zai)30mA電流下的(de)老(lao)化(hua)曲線，根據光(guang)(guang)通量的(de)變(bian)化(hua)趨勢圖發(fa)現老(lao)化(hua)分(fen)為3個過(guo)程(cheng)：決定白光(guang)(guang)LED壽(shou)命的(de)正常工(gong)作(zuo)時(shi)的(de)緩(huan)慢老(lao)化(hua)過(guo) 程(cheng)；嚴重降低(di)LED發(fa)光(guang)(guang)性能的(de)失(shi)效(xiao)前的(de)迅(xun)速老(lao)化(hua)過(guo)程(cheng)；以及(ji)失(shi)效(xiao)后(hou)的(de)老(lao)化(hua)過(guo)程(cheng)。老(lao)化(hua)開(kai)始的(de)階段相 當于退火的(de)過(guo)程(cheng)，高溫使P型受(shou)主(zhu)進一步(bu)被激活， 提(ti)高了空(kong)穴濃度，所以電子空(kong)穴輻射(she)復合機(ji)率增大，增大了光(guang)(guang)輸出，產生(sheng)了光(guang)(guang)通量先上升后(hou)下降的(de)現象(xiang)。

根據光(guang)衰計(ji)算方法：N小(xiao)時光(guang)衰=1－（N小(xiao)時光(guang) 通量／0小(xiao)時光(guang)通量）計(ji)算得出，恒溫(wen)恒濕老(lao)化(hua)后(hou) LED樣品光(guang)退化(hua)幅度為0.6%～2.1%。產(chan)生光(guang)衰減(jian)的(de)(de) 因素(su)有熒光(guang)粉、硅膠以及芯(xin)片(pian)的(de)(de)衰減(jian)。其中隨著老(lao) 化(hua)時間的(de)(de)增長，芯(xin)片(pian)中的(de)(de)晶格(ge)失配等缺陷進一步增 加(jia)，它們起著非輻(fu)射復合和載流(liu)子(zi)遂穿通道的(de)(de) 作用，是LED產(chan)生光(guang)衰減(jian)的(de)(de)主要因素(su)。

2.2 色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao) 色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao)測量的(de)(de)基本原理：根(gen)據光(guang)(guang)源的(de)(de)光(guang)(guang)譜分(fen)(fen)布，按照(zhao)色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao)的(de)(de)基本規定進行(xing)計算(suan)，色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao)可以在色(se)(se)度圖(tu)上確定1個點，該點表示(shi)了發光(guang)(guang)顏色(se)(se)。選取其中1種樣(yang)品(pin)分(fen)(fen)別畫出(chu)老化0h及老化504h后 的(de)(de)色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao)分(fen)(fen)布圖(tu)。如圖(tu)2、圖(tu)3所示(shi)，老化0h的(de)(de)白(bai)光(guang)(guang)光(guang)(guang)源色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao)均在黑(hei)體輻射(she)線(xian)上或黑(hei)體輻射(she)線(xian)上方(fang)，主要分(fen)(fen)布在（0.314，0.332）～（0.316，0.336）和（0.303，0.313）左右，而老化504h后的(de)(de)白(bai)光(guang)(guang)光(guang)(guang)源的(de)(de) 色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao)部分(fen)(fen)位(wei)于黑(hei)體輻射(she)線(xian)的(de)(de)下(xia)方(fang)，其余點主要分(fen)(fen)布在（0.311，0.330）和（0.317，0.335）左右。隨 著老化時(shi)間(jian)的(de)(de)不斷增(zeng)加，LED光(guang)(guang)源的(de)(de)色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao)有明顯的(de)(de)下(xia)降(jiang)趨勢，且其色(se)(se)溫隨著色(se)(se)坐(zuo)(zuo)標(biao)的(de)(de)下(xia)降(jiang)而升高。

根據實驗數據得到表3，由不同 LED樣品的光(guang)(guang) 通量與色(se)坐(zuo)標(biao)之間(jian)的關系(xi)得出，光(guang)(guang)通量隨著色(se)坐(zuo)標(biao)的變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua)，與文獻[11]中白光(guang)(guang)LED光(guang)(guang)通量隨色(se)坐(zuo)標(biao)的增(zeng)加有增(zeng)大(da)的趨(qu)勢(shi)的結論相符。

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(nei)老化(hua)(hua)168h后(hou)(hou)(hou)，再次(ci)施(shi)加(jia)3 000V電(dian)(dian)(dian)(dian)壓進(jin)行相同的(de)(de)(de)ESD試(shi)驗，分別測(ce)(ce)得ESD前(qian)(qian)后(hou)(hou)(hou) 的(de)(de)(de)光(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)色參數，繪出(chu)其(qi)(qi)I-V曲(qu)線(xian)(xian)，并分析其(qi)(qi)影(ying)響。 LED 的(de)(de)(de)正常工作區域(yu)是3V左右，圖4為(wei)(wei)樣品(pin)老化(hua)(hua)不 同時間ESD試(shi)驗前(qian)(qian)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)I-V特(te)(te)性(xing)(xing)曲(qu)線(xian)(xian)。由圖知老化(hua)(hua)0h ESD前(qian)(qian)后(hou)(hou)(hou)I-V特(te)(te)性(xing)(xing)曲(qu)線(xian)(xian)一(yi)致，其(qi)(qi)閾值電(dian)(dian)(dian)(dian)壓為(wei)(wei)2.6V，老 化(hua)(hua)168h后(hou)(hou)(hou)LED的(de)(de)(de)閾值電(dian)(dian)(dian)(dian)壓沒有明(ming)(ming)顯(xian)變化(hua)(hua)，導通(tong)后(hou)(hou)(hou)， I-V曲(qu)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)斜率(lv)增加(jia)，而老化(hua)(hua)168h且進(jin)行ESD沖(chong)(chong)擊試(shi) 驗后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)I-V曲(qu)線(xian)(xian)有明(ming)(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)扭曲(qu)現象(xiang)，閾值電(dian)(dian)(dian)(dian)壓增大(da)到 2.8V左右。通(tong)過光(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)色測(ce)(ce)試(shi)系統測(ce)(ce)試(shi)出(chu)光(guang)通(tong)量(liang)，數 據(ju)顯(xian)示ESD后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)光(guang)通(tong)量(liang)有下降(jiang)的(de)(de)(de)趨(qu)勢。推測(ce)(ce)當ESD 沖(chong)(chong)擊將LED的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極與芯片的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)氣連接打斷時，將會(hui) 使LED死燈，更為(wei)(wei)普遍的(de)(de)(de)情況是ESD沖(chong)(chong)擊在(zai)LED芯 片內(nei)部造成(cheng)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)缺(que)陷，使LED的(de)(de)(de)I-V特(te)(te)性(xing)(xing)曲(qu)線(xian)(xian)出(chu)現 明(ming)(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)，并根(gen)據(ju)缺(que)陷在(zai)整個芯片中所占(zhan)的(de)(de)(de)比例(li) 大(da)小(xiao)對LED的(de)(de)(de)光(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)特(te)(te)性(xing)(xing)產生一(yi)定(ding)影(ying)響。當缺(que)陷所占(zhan) 比例(li)大(da)時，LED發(fa)光(guang)會(hui)變暗，發(fa)光(guang)效率(lv)會(hui)降(jiang)低(di)。

3、試驗結論

白光(guang)LED在瑞凱(kai)可程式恒(heng)溫(wen)(wen)恒(heng)濕(shi)(shi)試驗(yan)箱內溫(wen)(wen)度(du)85℃、濕(shi)(shi)度(du)85%的(de)(de)條件下加(jia)速老化(hua)(hua)，并對(dui)(dui)其進行ESD沖擊(ji)試驗(yan)，針對(dui)(dui)光(guang)通量(liang)的(de)(de)變化(hua)(hua)趨勢、色(se)坐(zuo)標分(fen)布(bu)圖以及ESD沖擊(ji)試驗(yan)前后(hou)I-V特 性(xing)曲線進行了(le)(le)分(fen)析(xi)。生(sheng)產(chan)(chan)過程中(zhong)(zhong)，生(sheng)產(chan)(chan)工藝(yi)存在的(de)(de)缺(que)陷致使(shi)LED芯(xin)(xin)(xin)片熱量(liang)不能良好(hao)地從(cong)支架底(di)部銅片上導(dao)出，芯(xin)(xin)(xin)片溫(wen)(wen)度(du)過高使(shi)得芯(xin)(xin)(xin)片衰減加(jia)劇，影響了(le)(le)LED的(de)(de)光(guang)通量(liang)。熒(ying)光(guang)粉(fen)比(bi)例改(gai)變以及硅膠黃化(hua)(hua)和(he)硅 膠透明度(du)降低等均可使(shi)LED產(chan)(chan)生(sheng)光(guang)衰減現象。經(jing)過溫(wen)(wen)度(du)85℃、濕(shi)(shi)度(du)85%的(de)(de)恒(heng)溫(wen)(wen)恒(heng)濕(shi)(shi)條件加(jia)速老化(hua)(hua)504h后(hou)，LED樣品(pin)光(guang)退化(hua)(hua)幅度(du)為0.6%～2.1%。經(jing)過試驗(yan) 分(fen)析(xi)得到，影響LED光(guang)通量(liang)下降的(de)(de)主要原因是(shi)芯(xin)(xin)(xin)片中(zhong)(zhong)的(de)(de)晶格失配及熒(ying)光(guang)比(bi)例增加(jia)。此外，ESD沖擊(ji)對(dui)(dui) LED造成的(de)(de)缺(que)陷在芯(xin)(xin)(xin)片中(zhong)(zhong)所(suo)占(zhan)比(bi)重(zhong)大小也(ye)會(hui)對(dui)(dui)LED 的(de)(de)性(xing)能產(chan)(chan)生(sheng)一定的(de)(de)影響。

瑞(rui)凱儀器(qi)生產(chan)的產(chan)品主要應用在(zai)大學(xue)院校、科研機構、航空航天、軍工(gong)、電子(zi)、電工(gong)、玩(wan)具、家具、五金、紙品、電池、光電、通信、汽(qi)車、農業等(deng)企業單位。并為各行(xing)業提(ti)供符合(he)世(shi)界各國、地區測試(shi)(shi)標準的試(shi)(shi)驗設備(bei)。恒(heng)溫(wen)恒(heng)濕(shi)試(shi)(shi)驗箱(xiang)、高低溫(wen)試(shi)(shi)驗箱(xiang)、步(bu)入式環境試(shi)(shi)驗室(shi)、冷熱沖擊試(shi)(shi)驗箱(xiang)、高壓加速(su)老(lao)化試(shi)(shi)驗箱(xiang)、溫(wen)濕(shi)度振(zhen)動綜合(he)試(shi)(shi)驗箱(xiang)等(deng)試(shi)(shi)驗設備(bei)，就選瑞(rui)凱儀器(qi)。