如今，LED照明已成為照明行業(yè)的主流，瑞凱儀器認(rèn)為，對其可靠性進(jìn)行研究尤為重要。對白光LED采取高溫高濕加速老化的方法進(jìn)行時(shí)長504h的老化試驗(yàn)，每隔168h進(jìn)行1次光電色參數(shù)測量；計(jì)算出樣品光退化幅度為0.6% ～2.1%；分析出現(xiàn)光衰的主要因素。此外，對LED進(jìn)行了ESD沖擊試驗(yàn)，繪出其I-V特性曲線，并分析ESD影響LED特性的原因。

LED具有低電壓、低能耗、長壽命、高可靠 性、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，符合綠色照明與顯示工程的節(jié) 能環(huán)保要求，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于圖像顯示、信號指示 和照明領(lǐng)域。雖然LED光源已逐步取代其他光源 成為照明行業(yè)的主流，但其壽命及其可靠性仍有待 提高，這已成為現(xiàn)階段的研究。LED光源的可 靠性研究通常采取：電流加速老化、溫度加速老化、氙燈老化和抗紫外線老化等方法。然而，在 LED芯片中注入高電流密度會導(dǎo)致熱化和強(qiáng)電場現(xiàn) 象，持續(xù)性高溫和強(qiáng)電場可能會增強(qiáng)原子的擴(kuò)散， 造成電極的意外熔合，增加斷層密度和點(diǎn)缺陷[2]。 故利用氙燈模擬陽光照射的效果、利用冷凝濕氣模 擬雨水和露水，形成一定溫度下的光照和潮氣交替 循環(huán)環(huán)境，將樣品放置其中，對其進(jìn)行人工加速老化。

1、試驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)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(yàn)箱（亦稱：雙85試驗(yàn)箱）對LED進(jìn)行老化，溫度：85℃，濕度：85%。分別選取老化0h、168h、336h和 504h的白光LED貼片樣品4個(gè)，對其進(jìn)行光電色參數(shù)測量，測試設(shè)備為遠(yuǎn)方LED光色電分析測試系統(tǒng)V2.00。

根據(jù)所得數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件繪出光通量、峰值波長、顯色性等參數(shù)隨老化時(shí)間變化的趨勢圖。ESD有多種模式，其中HBM、MM為常用的兩 種模式，此實(shí)驗(yàn)選取其中1種樣品在HBM模式下施加3000V的電壓進(jìn)行ESD沖擊試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備為EMC多模塊測試系統(tǒng)，并利用積分球測出ESD前后LED的光電色參數(shù)進(jìn)行分析。

2、結(jié)果與討論

2.1 光衰表1、表2分別為老化前后光效值及光通量的變化，顯示出老化后樣品的光通量及光效均有明顯的下降趨勢。圖1為白光LED在30mA電流下的老化曲線，根據(jù)光通量的變化趨勢圖發(fā)現(xiàn)老化分為3個(gè)過程：決定白光LED壽命的正常工作時(shí)的緩慢老化過 程；嚴(yán)重降低LED發(fā)光性能的失效前的迅速老化過程；以及失效后的老化過程。老化開始的階段相 當(dāng)于退火的過程，高溫使P型受主進(jìn)一步被激活， 提高了空穴濃度，所以電子空穴輻射復(fù)合機(jī)率增大，增大了光輸出，產(chǎn)生了光通量先上升后下降的現(xiàn)象。

根據(jù)光衰計(jì)算方法：N小時(shí)光衰=1－（N小時(shí)光 通量／0小時(shí)光通量）計(jì)算得出，恒溫恒濕老化后 LED樣品光退化幅度為0.6%～2.1%。產(chǎn)生光衰減的 因素有熒光粉、硅膠以及芯片的衰減。其中隨著老 化時(shí)間的增長，芯片中的晶格失配等缺陷進(jìn)一步增 加，它們起著非輻射復(fù)合和載流子遂穿通道的 作用，是LED產(chǎn)生光衰減的主要因素。

2.2 色坐標(biāo) 色坐標(biāo)測量的基本原理：根據(jù)光源的光譜分布，按照色坐標(biāo)的基本規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，色坐標(biāo)可以在色度圖上確定1個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)表示了發(fā)光顏色。選取其中1種樣品分別畫出老化0h及老化504h后 的色坐標(biāo)分布圖。如圖2、圖3所示，老化0h的白光光源色坐標(biāo)均在黑體輻射線上或黑體輻射線上方，主要分布在（0.314，0.332）～（0.316，0.336）和（0.303，0.313）左右，而老化504h后的白光光源的 色坐標(biāo)部分位于黑體輻射線的下方，其余點(diǎn)主要分布在（0.311，0.330）和（0.317，0.335）左右。隨 著老化時(shí)間的不斷增加，LED光源的色坐標(biāo)有明顯的下降趨勢，且其色溫隨著色坐標(biāo)的下降而升高。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到表3，由不同 LED樣品的光 通量與色坐標(biāo)之間的關(guān)系得出，光通量隨著色坐標(biāo)的變化而變化，與文獻(xiàn)[11]中白光LED光通量隨色坐標(biāo)的增加有增大的趨勢的結(jié)論相符。

2.3 受 ESD 沖擊性能分析在進(jìn)行ESD沖擊試驗(yàn)前，樣品的I-V特性曲線能體現(xiàn)出二極管的良好特性。進(jìn)行沖擊試驗(yàn)后，部分LED的I-V特性曲線發(fā)生了明顯變化。選取其中1種 樣品進(jìn)行HBM型ESD沖擊試驗(yàn)，先對未老化的LED 樣品施加3 000V電壓進(jìn)行ESD試驗(yàn)，將試驗(yàn)后的樣 品放在恒溫恒濕老化箱內(nèi)老化168h后，再次施加3 000V電壓進(jìn)行相同的ESD試驗(yàn)，分別測得ESD前后 的光電色參數(shù)，繪出其I-V曲線，并分析其影響。 LED 的正常工作區(qū)域是3V左右，圖4為樣品老化不 同時(shí)間ESD試驗(yàn)前后的I-V特性曲線。由圖知老化0h ESD前后I-V特性曲線一致，其閾值電壓為2.6V，老 化168h后LED的閾值電壓沒有明顯變化，導(dǎo)通后， I-V曲線的斜率增加，而老化168h且進(jìn)行ESD沖擊試 驗(yàn)后的I-V曲線有明顯的扭曲現(xiàn)象，閾值電壓增大到 2.8V左右。通過光電色測試系統(tǒng)測試出光通量，數(shù) 據(jù)顯示ESD后的光通量有下降的趨勢。推測當(dāng)ESD 沖擊將LED的電極與芯片的電氣連接打斷時(shí)，將會 使LED死燈，更為普遍的情況是ESD沖擊在LED芯 片內(nèi)部造成一定的缺陷，使LED的I-V特性曲線出現(xiàn) 明顯的變化，并根據(jù)缺陷在整個(gè)芯片中所占的比例 大小對LED的光電特性產(chǎn)生一定影響。當(dāng)缺陷所占 比例大時(shí)，LED發(fā)光會變暗，發(fā)光效率會降低。

3、試驗(yàn)結(jié)論

白光LED在瑞凱可程式恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)溫度85℃、濕度85%的條件下加速老化，并對其進(jìn)行ESD沖擊試驗(yàn)，針對光通量的變化趨勢、色坐標(biāo)分布圖以及ESD沖擊試驗(yàn)前后I-V特 性曲線進(jìn)行了分析。生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)工藝存在的缺陷致使LED芯片熱量不能良好地從支架底部銅片上導(dǎo)出，芯片溫度過高使得芯片衰減加劇，影響了LED的光通量。熒光粉比例改變以及硅膠黃化和硅 膠透明度降低等均可使LED產(chǎn)生光衰減現(xiàn)象。經(jīng)過溫度85℃、濕度85%的恒溫恒濕條件加速老化504h后，LED樣品光退化幅度為0.6%～2.1%。經(jīng)過試驗(yàn) 分析得到，影響LED光通量下降的主要原因是芯片中的晶格失配及熒光比例增加。此外，ESD沖擊對 LED造成的缺陷在芯片中所占比重大小也會對LED 的性能產(chǎn)生一定的影響。

瑞凱儀器生產(chǎn)的產(chǎn)品主要應(yīng)用在大學(xué)院校、科研機(jī)構(gòu)、航空航天、軍工、電子、電工、玩具、家具、五金、紙品、電池、光電、通信、汽車、農(nóng)業(yè)等企業(yè)單位。并為各行業(yè)提供符合世界各國、地區(qū)測試標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)設(shè)備。恒溫恒濕試驗(yàn)箱、高低溫試驗(yàn)箱、步入式環(huán)境試驗(yàn)室、冷熱沖擊試驗(yàn)箱、高壓加速老化試驗(yàn)箱、溫濕度振動綜合試驗(yàn)箱等試驗(yàn)設(shè)備，就選瑞凱儀器。