白光LED 壽命計算,測試及其失效模式

施三保

(法雷奧(深圳)全球電子研發(fā)中心，廣東深圳，518000)

白光LED 壽命計算,測試及其失效模式

施三保

(法雷奧(深圳)全球電子研發(fā)中心，廣東深圳，518000)

如今白光LED的使用范圍越來越廣泛，其使用可靠性也受到廣泛的關(guān)注。為此，在文中針對白光LED，對其壽命的理論計算方法進行了介紹，并就如何對其壽命進行檢測展開了探討，在最后則是對白光LED的失效模式進行了探討，以期可以更好的認(rèn)識白光LED。

白光LED；壽命計算；測試；失效模式

0 引言

隨著白光LED的應(yīng)用越來越廣泛,如何有效地保證并評估其使用壽命得到更多的關(guān)注,本文闡述了白光LED壽命的計算,測試驗證以及常見的LED失效模式。

1 白光LED壽命的理論計算

阿倫尼烏斯方程（或公式）是化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)與溫度之間的關(guān)系式，適用于基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)，甚至某些非均相反應(yīng)。其不定積分形式為

其中，k為反應(yīng)的速率常數(shù)；A稱為指前因子/阿倫尼烏斯常數(shù); Ea為反應(yīng)的活化能，單位為焦(J)或千焦(KJ),在溫度變化范圍不大時被視為常；R為氣體常數(shù)；T為絕對溫標(biāo)下的溫度，單位為開爾文(K)。

對于電子元器件而言,溫度每升高10度,器件的壽命會減半。

另外,根據(jù)IEC TR62380標(biāo)準(zhǔn)(可靠性數(shù)據(jù)手冊),圖表中LED壽命和LED結(jié)溫的公式曲線。

圖1 IEC TR62380 LED壽命擬合曲線

通過圖表擬合，可以看到，IEC TR62380關(guān)于LED壽命的曲線也基本符合阿倫尼烏斯方程，LED結(jié)溫升高10度，LED的壽命會減半。

其中，L為Tmax環(huán)境溫度下計算的壽命，L0為To環(huán)境溫度下的壽命。

2 白光LED產(chǎn)品級的壽命計算

假設(shè)一種白光LED需要工作時間是10,000小時,其中使用的環(huán)境溫度分布及其對應(yīng)的時間如下表所示。

表1 客戶環(huán)境溫度分部

其中假設(shè),環(huán)境溫度到LED結(jié)溫的溫升是9℃，可以將客戶的壽命環(huán)境分部曲線計算出來。

由于LED供應(yīng)商提供了結(jié)溫為25℃時的LED壽命,所以需要將應(yīng)用環(huán)境溫度的分布時間轉(zhuǎn)化為25℃.可以得出結(jié)論,該產(chǎn)品在各種環(huán)境溫度分部條件下工作10,000小時,相當(dāng)于LED結(jié)溫在25℃時工作727,998小時。

3 白光LED的壽命測試

根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A108中的穩(wěn)態(tài)壽命測試Steady state life test(SSLT)，抽樣3批次,每批次樣品數(shù)量30PCS。

壽命測試分為：高溫持續(xù)工作測試(High Temperature Op-erating Test)和低溫持續(xù)工作測試(Low Temperature Operating Test)。

壽命測試的評判標(biāo)準(zhǔn)為:

電子失效：前向電壓Vf不超過限定值，或者偏離初始值10%以內(nèi)

光學(xué)失效：光輸出偏離初始值30%以內(nèi)

如圖2所示為一款LED可靠性壽命測試的結(jié)果，在高溫105℃，額定電流工作，測試30PCS，經(jīng)過2000小時，沒有發(fā)現(xiàn)失效。

圖2 LED高溫持續(xù)工作壽命測試結(jié)果

4 白光LED的失效模式

白光LED有很多種失效模式, 其中常見的失效原因為LED過流,過熱,ESD和機械振動應(yīng)力損傷.LED失效圖片通過X光照射,發(fā)現(xiàn)實效的LED芯片有黑點出現(xiàn).另外,從電氣特性分析,受損或者已經(jīng)失效的LED,其電流-電壓特性也與正常的不一樣. 有的LED前向電壓變小,有的LED前向電壓變大.這些都表明LED芯片已經(jīng)受損或失效.

5 結(jié)語

通過對白光LED壽命的計算以及失效模式的分析，我們可以對白光LED有更加清楚的認(rèn)識。為我們在選擇與使用白光LED時提供了良好的借鑒，特別是明白了白光LED在不同的環(huán)境下起使用壽命會不同。這就需要我們在選擇白光LED時綜合考慮各方因素，并結(jié)合其失效模式，合理利用白光LED。

[1]樊星. 功率白光LED壽命評價技術(shù)研究[D].北京工業(yè)大學(xué),2014.

[2]黃遠(yuǎn)鵬,陳德為,謝延興.大功率白光LED加速壽命試驗方法與可靠性評估[J]. 現(xiàn)代建筑電氣,2012,(02)：58-61+67.

The calculation of white LED life test and failure mode

Shi Sanbao
(Three Paul Valeo (Shenzhen) global electronic research center,Shenzhen Guangdong,518000)

Now use white LED more and more widely, its reliability is of great concern. Therefore, in this paper the white LED, the life of the theoretical calculation methods are introduced, and how to detect life are discussed, at last is the failure mode on the white LED the study, in order to know the white LED. can be better

white LED; life prediction; test; failure mode