關(guān)于LED燈具可靠性檢測工作的思考

　　LED的污染物焊接是指LED在封裝過程中，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)實驗表明，當(dāng)污染物覆蓋了整個焊點時，在焊接處會形成金屬—介質(zhì)—金屬結(jié)構(gòu)，也稱為隧道結(jié)。而在器件發(fā)光的過程中，由于隧道結(jié)的存在，LED芯片的峰值波長的發(fā)光強度會降低到正常時的60%。因此，對LED封裝焊接缺陷進行可靠性檢測是十分必要的。

　　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脂絕緣膠、硅樹脂絕緣膠、銀膠，而三者各有利弊，在選用時要綜合考慮。環(huán)氧樹脂：絕緣膠導(dǎo)熱性差，但亮度高；硅樹脂絕緣：膠導(dǎo)熱效果比環(huán)氧樹脂稍好，亮度高，但由于硅成分占一定比例，固晶片時旁邊殘留的硅樹脂與熒光膠里的環(huán)氧樹脂相結(jié)合時會產(chǎn)生隔層現(xiàn)象，經(jīng)過冷熱沖擊后將產(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LED芯片的壽命，但銀膠對光的吸收比較大，導(dǎo)致亮度低。對于雙電極藍(lán)光晶片在用銀膠固晶時對膠量的控制也很嚴(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)對白光LED的衰減影響很大。市場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，熒光粉的失效會導(dǎo)致LED的光衰加速，從而降低LED的壽命。實驗表明熒光粉在溫度為80℃時，激發(fā)效率會降低2%，冷卻后又恢復(fù)，而這個很短時間的一個測試說明了LED溫度的升高會讓熒光粉的性能下降，而LED長時間工作在高溫下，會對熒光粉造成不可逆轉(zhuǎn)的衰退，還會普遍出現(xiàn)LED的波長藍(lán)移的問題。

　　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LED的正常發(fā)光壽命有著很重要的影響。

　　5.散熱問題引起的失效

　　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，工作時電流密度大，且用于照明時往往要求多個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?，目前在功率型LED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。

　　如果要考慮到實際應(yīng)用中對色漂移的不良影響，熱設(shè)計也要對最高結(jié)溫進行限制。由于LED芯片輸入功率的不斷提高，對這些功率型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)寶石襯底上生長的GaN材料位錯密度為108/cm3～1010/cm3。

　　在LED的制備過程中，材料的缺陷會對載流子有吸附作用，從而在有源層中形成無輻射的復(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，載流子才會發(fā)生輻射的復(fù)合，但這又會引起晶格振動，晶格的熱運動會加速缺陷的形成，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)力的作用下就會沿著錯位遷移，從而形成低通歐姆阻道，這會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)、運送的過程中所產(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。在無靜電保護的情況下，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的失效過程中，通過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