關(guān)于LED燈具可靠性檢測(cè)工作的思考

　　LED的污染物焊接是指LED在封裝過(guò)程中，LED芯片的電極被液滴、油污、纖維、粉塵等物質(zhì)所覆蓋污染，導(dǎo)致LED的焊點(diǎn)部分或全部接觸不良而形成的缺陷，這是危害最大的LED焊接缺陷。

　　據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)污染物覆蓋了整個(gè)焊點(diǎn)時(shí)，在焊接處會(huì)形成金屬—介質(zhì)—金屬結(jié)構(gòu)，也稱為隧道結(jié)。而在器件發(fā)光的過(guò)程中，由于隧道結(jié)的存在，LED芯片的峰值波長(zhǎng)的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)降低到正常時(shí)的60%。因此，對(duì)LED封裝焊接缺陷進(jìn)行可靠性檢測(cè)是十分必要的。

　　3.固晶底膠引起的失效

　　在白光LED行業(yè)中常用到的固晶膠有氧樹(shù)脂絕緣膠、硅樹(shù)脂絕緣膠、銀膠，而三者各有利弊，在選用時(shí)要綜合考慮。環(huán)氧樹(shù)脂：絕緣膠導(dǎo)熱性差，但亮度高；硅樹(shù)脂絕緣：膠導(dǎo)熱效果比環(huán)氧樹(shù)脂稍好，亮度高，但由于硅成分占一定比例，固晶片時(shí)旁邊殘留的硅樹(shù)脂與熒光膠里的環(huán)氧樹(shù)脂相結(jié)合時(shí)會(huì)產(chǎn)生隔層現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)冷熱沖擊后將產(chǎn)生剝離導(dǎo)致死燈；銀膠的導(dǎo)熱性比前兩者都好，可以延長(zhǎng)LED芯片的壽命，但銀膠對(duì)光的吸收比較大，導(dǎo)致亮度低。對(duì)于雙電極藍(lán)光晶片在用銀膠固晶時(shí)對(duì)膠量的控制也很嚴(yán)格，否則容易產(chǎn)生短路，直接影響到產(chǎn)品的良品率。因此，對(duì)于不同類型的器件產(chǎn)品，要適當(dāng)?shù)剡x用不同的固晶底膠，這樣才能更好地降低由其引起的器件失效。

　　4.熒光粉失效

　　實(shí)現(xiàn)白光LED的途徑有多種，目前使用最普遍、最成熟的一種是通過(guò)LED芯片產(chǎn)生的藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉，所以熒光粉的材質(zhì)對(duì)白光LED的衰減影響很大。市場(chǎng)最主流的白光熒光粉是YAG鋁石榴石熒光粉、硅酸鹽熒光粉、氮化物熒光粉。與藍(lán)光LED芯片相比，熒光粉的失效會(huì)導(dǎo)致LED的光衰加速，從而降低LED的壽命。實(shí)驗(yàn)表明熒光粉在溫度為80℃時(shí)，激發(fā)效率會(huì)降低2%，冷卻后又恢復(fù)，而這個(gè)很短時(shí)間的一個(gè)測(cè)試說(shuō)明了LED溫度的升高會(huì)讓熒光粉的性能下降，而LED長(zhǎng)時(shí)間工作在高溫下，會(huì)對(duì)熒光粉造成不可逆轉(zhuǎn)的衰退，還會(huì)普遍出現(xiàn)LED的波長(zhǎng)藍(lán)移的問(wèn)題。

　　所以，白光LED的光衰減甚至失亮的很大部分原因就是熱作用下熒光粉性能的快速衰減。因此，熒光粉自身的質(zhì)量對(duì)LED的正常發(fā)光壽命有著很重要的影響。

　　5.散熱問(wèn)題引起的失效

　　LED是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，而LED芯片的表面面積較小，工作時(shí)電流密度大，且用于照明時(shí)往往要求多個(gè)LED組合而成。LED密集度大，導(dǎo)致芯片發(fā)熱密度高，而結(jié)溫上升會(huì)導(dǎo)致光輸出減少，芯片加快蛻化，縮短器件壽命。表1給出了幾種不同材料的熱導(dǎo)率?？梢钥闯觯壳霸诠β市蚅ED的制備中，技術(shù)最為成熟、使用最多的藍(lán)寶石襯底的熱導(dǎo)率只有35～46W/(m×K)，不足Si材料的1/4。

　　如果要考慮到實(shí)際應(yīng)用中對(duì)色漂移的不良影響，熱設(shè)計(jì)也要對(duì)最高結(jié)溫進(jìn)行限制。由于LED芯片輸入功率的不斷提高，對(duì)這些功率型LED的封裝技術(shù)就提出了更高的要求，如今散熱問(wèn)題已成為制約高功率LED發(fā)展的關(guān)鍵因素。

6.LEDGaN基外延材料缺陷引起的失效

　　由于沒(méi)有與GaN相配的襯底材料，目前在絕大部分的LED器件中的GaN薄膜中存在著大量的缺陷。GaN材料與目前主流襯底藍(lán)寶石的晶格常數(shù)的失配率為14%，而在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的GaN材料位錯(cuò)密度為108/cm3～1010/cm3。

　　在LED的制備過(guò)程中，材料的缺陷會(huì)對(duì)載流子有吸附作用，從而在有源層中形成無(wú)輻射的復(fù)合中心，增加了光的吸收，導(dǎo)致LED發(fā)光效率的下降；當(dāng)電流足夠大時(shí)，載流子才會(huì)發(fā)生輻射的復(fù)合，但這又會(huì)引起晶格振動(dòng)，晶格的熱運(yùn)動(dòng)會(huì)加速缺陷的形成，造成LED異質(zhì)結(jié)的退化。器件中接觸的金屬電極在電應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用下就會(huì)沿著錯(cuò)位遷移，從而形成低通歐姆阻道，這會(huì)引致器件光功率的下降和漏電流的增加。因此，提高外延材料的質(zhì)量，降低材料中的缺陷密度能有效提高LED器件的可靠性。

　　7.靜電損傷引起的失效

　　GaN材料具有3.39eV的寬禁帶，高電阻率。因此，GaN基LED芯片在其生產(chǎn)、運(yùn)送的過(guò)程中所產(chǎn)生的靜電電荷容易積累而產(chǎn)生高的靜電電壓。藍(lán)寶石襯底的GaN基LED器件的結(jié)構(gòu)對(duì)靜電的承受能力是很小的，極易被其產(chǎn)生的靜電擊穿。在無(wú)靜電保護(hù)的情況下，人體所產(chǎn)生的靜電容易將LED局部擊穿，LED器件被靜電擊穿后將造成永久性失效。

　　8.P型GaN歐姆接觸老化

　　Meneghesso等人在分析GaN的失效過(guò)程中，通過(guò)LED器件在退化前后的I-V特性，Meneghesso等人認(rèn)為這些變化是由于P-GaN透明導(dǎo)電膜與金屬導(dǎo)線電極的歐姆接觸在大電流和熱的影響下退化，導(dǎo)致串聯(lián)電阻的增加，產(chǎn)生了電流密