LED主要失效模式分析(2)

发布时间:2021-06-07

而用环氧树脂封装的对比曲线则表示在6kh后,光通量维持率仅为50%。实验表明,在芯片发光效率相同的情况下,靠近芯片的环氧树脂明显变成黄色、继而变成褐色。这种明显的退化过程,主要就是由于光照以及温升引起的环氧树脂光透过率的劣化所造成的。与此同时,在由蓝光激发黄色荧光粉发出白光的LED中,封装透镜的褐变会影响其反射性,并且使得发出的蓝光不足以激发黄色荧光粉,从而使得光效和光谱分布发生改变。

对于封装而言,还有一个影响LED寿命的重要因素就是腐蚀。在LED使用中,一般引起腐蚀的主要原因是水汽渗入了封装材料内部,导致引线变质、PCB铜线锈蚀;有时,随水汽引入的可动导电离子会驻留在芯片表面,从而造成漏电。此外,封装质量不好的器件,在其封装体内部会有大量的残留气泡,这些残留的气泡同样也会造成器件的腐蚀。
  (3) 热过应力失效

  温度一直是影响LED光学性质的重要因素,而在研究LED失效模式的时候,国内外学者考虑到将工作环境温度作为加速应力,来进行LED加速寿命实验[8,9]。这是因为在LED系统热阻不变的前提下,封装引脚焊接点的温度升高,则结温也会随之升高,从而导致LED提前失效。



  图1高功率LED的模型结构图以及在工作环境温度分别为(a)120℃、(b)100℃和(c)80℃下辐射功率和加速时间的关系图

  Hsu等人对不同厂商所提供的LED样品进行加速寿命实验,该实验将LED样品分别置于80、100、120℃下,使用3.2V电压驱动,并且规定当样品的光功率下降到起始值的50%时,即判定为失效。图1实验结果表明:高功率LED的寿命随着加速寿命实验温度的升高以及加速时间的增加而减小。在加速寿命实验中,LED结温升高会使得环氧树脂材料发生异变,从而增加了系统的热阻,使得芯片与封装之间的受热表面发生退化,最终导致封装失效[9]。

  (4) 电过应力失效

  LED若在过电流的情况下使用(EOS)或者静电冲击损伤(ESD)了芯片,都会造成芯片开路,形成电过应力失效。例如,GaN是宽禁带材料.电阻率较高。如果使用该类芯片,在生产过程中因静电产生的感生电荷不易消失,当其累积到相当的程度时,可以产生很高的静电电压,这一电压一旦超过材料的承受能力,就会发生击穿现象并放电,使得器件失
效。

二、改善措施
  通过对以上所介绍的LED主要失效模式的分析,可以从中获悉改善LED在实际使用寿命的技术方法。

  (1) 散热技术

  散热技术一直是影响LED应用的重要环节,如果LED器件不能够及时散热,就会导致芯片的结温严重升高,继而发光效率急剧下降,可

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