大功率白光LED的可靠性研究及失效機(jī)理分析.pdf

1、半導(dǎo)體發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）是新型固態(tài)冷光源，其能效高、壽命長(zhǎng)、電壓低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、響應(yīng)速度快、抗震性能好以及光譜全彩等特點(diǎn)，使得它在各種場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在節(jié)能和環(huán)保方面，LED燈比起普通白熾燈和熒光燈具有明顯的優(yōu)勢(shì)，極有可能通過(guò)技術(shù)突破成為未來(lái)主流照明光源，是目前學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和政府部門(mén)關(guān)注的研究熱點(diǎn)。
　　 在LED的眾多應(yīng)用中，作為普通照明光源是最具發(fā)展前景

2、的一項(xiàng)應(yīng)用。LED光源高能效的特點(diǎn)，能夠在照明節(jié)電上發(fā)揮巨大作用。半導(dǎo)體照明是目前國(guó)家重點(diǎn)扶持的新興產(chǎn)業(yè)，大功率LED是半導(dǎo)體照明的關(guān)鍵器件。而最終能否實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明，有賴于大功率LED光效和可靠性問(wèn)題的解決。對(duì)LED可靠性的研究是提高其可靠性的前提與基礎(chǔ)。
　　 基于以上原因，本論文主要進(jìn)行以下幾方面的研究工作：
　　 1.從半導(dǎo)體材料的發(fā)光原理開(kāi)始，介紹了LED的特點(diǎn)；白光LED的實(shí)現(xiàn)方法和主要應(yīng)用領(lǐng)域，介紹了國(guó)內(nèi)外

3、LED的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，闡述了論文的選題意義和主要工作內(nèi)容。
　　 2.介紹了可靠性的基本概念和可靠性研究的重要意義；論述了可靠性研究的基本方法、加速壽命試驗(yàn)方法，并詳細(xì)論述了以電流為加速應(yīng)力的加速壽命試驗(yàn)的原理。
　　 3.采用1W和3W GaN基白光LED為實(shí)驗(yàn)樣品，以電流為加速應(yīng)力，對(duì)白光LED進(jìn)行電流應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，主要包括光通量、發(fā)光效率、相關(guān)色溫、峰值波長(zhǎng)、正向電壓等光電參數(shù)隨老化時(shí)

4、間的變化，分析了試驗(yàn)中影響白光LED壽命的主要因素；分別對(duì)1W和3W的試驗(yàn)樣品進(jìn)行了壽命推算，得出1W LED在正常使用條件下的壽命為25565小時(shí)，3W LED在正常使用條件下的壽命為37371小時(shí)。并簡(jiǎn)要分析了試驗(yàn)過(guò)程中以及壽命推算中引入的誤差。
　　 4.結(jié)合試驗(yàn)情況，分析了試驗(yàn)中大功率白光LED的失效機(jī)理主要包括封裝材料的退化、熒光粉效率的降低、散熱不良、靜電產(chǎn)生的突變失效等，除此之外LED的其他失效機(jī)理還包括金屬電遷移