大功率LED模塊溫度濕度加速壽命試驗研究.pdf

1、基于大功率發(fā)光二極管（LED）的半導體照明被認為是新型的下一代光源，其具有低能耗、高效和長壽命等優(yōu)點。但是，由于大功率LED 光源在實際應用中出現(xiàn)了諸多可靠性問題，阻礙了LED 光源的大規(guī)模應用。大功率LED 光源要想取代傳統(tǒng)照明光源，必須解決可靠性問題。因此，大功率LED 可靠性的問題正受到日益廣泛的關注和研究。本論文主要采用試驗、數(shù)值模擬與理論分析相結合的方法來研究大功率白光LED的可靠性問題。引起大功率LED 可靠性問題的主要原因

2、是大功率LED 技術還不是很成熟，有很多結構設計、材料選擇和加工工藝上的缺陷。在實際使用中一旦遇到惡劣的環(huán)境，這些缺陷就會被放大，使LED 較早失效。本文主要從材料性能、溫度和濕度對LED 可靠性的影響、失效分析等方面進行可靠性問題的研究，具體的工作主要包括以下幾個方面：
　　 ⑴用試驗和模擬兩種方法研究了熒光粉/硅膠復合材料的熱導率。對熒光粉體積分數(shù)從0 到40％的熒光粉/硅膠復合材料在30℃到150℃下的熱導率進行了測試。并

3、率先利用概率密度函數(shù)和Monte Carlo 方法，依據熒光粉顆粒的實際粒徑分布，得到了熒光粉/硅膠復合材料的理論建模，利用理論計算得到硅膠和熒光粉顆粒之間的界面熱阻，將界面熱阻引入模型，對不同大小熒光粉顆粒與硅膠界面上的溫度階躍進行了比較和研究。通過對熒光粉/硅膠復合材料進行在85℃高溫和85℃/85％RH 高溫高濕條件下的老化試驗，得到了熒光粉/硅膠復合材料的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜隨時間的變化規(guī)律，分析了溫度和濕度對熒光粉/硅膠復合材料

4、性能的影響機制。
　　 ⑵利用差示掃描量熱儀對硅膠進行了等溫和動態(tài)條件下的固化試驗，建立了硅膠的固化動力學模型?；谟邢拊浖嗀BAQUS，建立了能夠進行固化仿真模擬的非線性瞬態(tài)傳熱模型，該模型解決了對硅膠固化過程模擬計算的問題，和試驗結果吻合得較好。對硅膠進行了多頻條件下的動態(tài)力學性能測試，由硅膠在多頻下的動態(tài)力學溫度譜分析了硅膠的粘彈性性質，得到了玻璃化轉變溫度和激活能等重要參數(shù)，根據時溫疊加原理構建了硅膠儲能模量的主曲線。

5、
　　 ⑶通過制備在熒光粉層中具有不同熒光粉含量的LED，采用試驗和模擬兩種方法研究了熒光粉層對結溫的影響，得到了熒光粉含量與結溫之間的對應關系。通過采用高環(huán)境溫度和大電流的試驗條件，對一系列不同結構的LED 器件進行了加速試驗，研究了溫度對LED 器件可靠性的影響。對失效的LED 器件，使用顯微形貌觀察、開封檢測和熱重分析等分析手段進行了失效分析，揭示了LED 器件在高溫條件下的失效模式和失效機制。
　　 ⑷通過對大功

6、率LED 進行在熱沖擊和溫度循環(huán)條件下的可靠性試驗，研究了大功率LED在快速溫度變化下的可靠性和失效模式，對LED在熱沖擊和溫度循環(huán)下的瞬態(tài)溫度場和應力應變進行了精確的建模仿真，利用失效分析和模擬結果相結合的方法，揭示了LED在快速溫度變化下的失效機制。
　　 ⑸通過對暖白光和正白光大功率LED 進行在一系列溫度和濕度下的工作壽命試驗，得到了LED的壽命數(shù)據。分析了溫度和濕度對LED 工作壽命的影響，揭示了溫度和濕度對LED 工