簡析LED燈具可靠性測試方法及成本控制問題

（5）加速（短期）壽命試驗

電子器件加速壽命試驗可以在加大應力（電功率或溫度）下進行試驗，這里要討論的是采用溫度應力的辦法，測量計算出來的壽命是LED平均壽命，即失效前的平均工作時間。采用此方法將會大大地縮短LED壽命的測試時間，有利于及時改進、提高LED可靠性。加溫度應力的壽命試驗方法在文章[2]中已詳細論述，主要是引用“亞瑪卡西”（yamakoshi）的發光管光功率緩慢退化公式，通過退化系數得到不同加速應力溫度下LED的壽命試驗數據，再用“阿倫尼斯”（Arrhenius）方程的數值解析法得到正常應力（室溫）下的LED的平均壽命，簡稱“退化系數解析法”,該方法采用三個不同應力溫度即165℃、175℃和185℃下，測量的數據計算出室溫下平均壽命的一致性。該試驗方法是可靠的，目前已在這個研究成果上，起草制定“半導體發光二極管壽命的試驗方法”標準，國內一些企業也同時研制加速壽命試驗的設備儀器。2、LED器件可靠性

LED器件可靠性主要取決于二個部分：外延芯片及器件封裝的性能質量，這二種失效機理完全不一樣，現分別敘述。

（1）外延芯片的失效

影響外延芯片性能及質量的，主要是與外延層特別是P-n結部分的位錯和缺陷的數目和分布情況，金屬與半導體接觸層質量，以及外延層及芯片表面和周邊沾污引起離子數目及狀況有關。芯片在加熱加電條件下，會逐步引起位錯、缺陷、表面和周邊產生電漂移及離子熱擴散，使芯片失效，正是上面所說的本質失效。要提高外延芯片可靠性指標，從根本上要降低外延生長過程中產生的位錯和缺陷以及外延層表面和周邊的沾污，提高金屬與半導體接觸質量，從而提高工作壽命的時間。目前有報道，對裸芯片作加速壽命試驗，并進行推算，一般壽命達10萬小時以上，甚至幾十萬小時。

（2）器件封裝的失效

有報道稱：LED器件失效大約70%以上是由封裝引起，所以封裝技術對LED器件來說是關鍵技術。有關LED器件封裝技術在文章[3]、[4]中有詳細論述，所以在此不作介紹，只簡要分析有關LED器件封裝的可靠性問題。LED封裝引起的失效是從屬失效，其原因很復雜，主要來源有三部分：

其一，封裝材料不佳引起，如環氧、硅膠、熒光粉、基座、導電膠、固晶材料等。

其二，封裝結構設計不合理，如材料不匹配、產生應力、引起斷裂、開路等。

其三，封裝工藝不合適，如裝片、壓焊、點膠工藝、固化溫度及時間等。

為提高器件封裝可靠性，首先在原材料選用方面要嚴格控制材料的質量，在封裝結構上除了考慮出光效率和散熱外，還要考慮多種材料結合在一起時的熱漲匹配問題。在封裝工藝上，要嚴格控制每道工序的工藝流程，盡量采用自動化設備、確保工藝的一致性及重復性，保障LED器件性能和可靠性指標。