三 LED失效模式

　　失效現(xiàn)象及原因

　　現(xiàn)象

　　A.開路

　　應(yīng)力，

　　工藝引起的間歇性電連接

　　過流，過功率引起的燒毀

　　B.短路

　　過流，過功率引起的燒毀

　　芯片表面離子污染

　　C.漏電

　　芯片表面存在污染

　　工藝缺陷(空洞，裂紋)

　　失效原因

　　A 封裝失效：

　　支架銹蝕、連接線斷裂、封裝材料(固晶膠、封裝膠等)結(jié)構(gòu)變化(退化)、熒光粉失效等引起的失效。

　　B 芯片失效：

　　芯片材料缺陷、電極材料劣化、PN結(jié)結(jié)構(gòu)損傷、芯片電極歐姆接觸不良及芯片污染等引起的失效。

　　C 電應(yīng)力失效：

　　由過電流過電壓沖擊、過驅(qū)動、靜電損傷等引起的失效。

　　D 熱應(yīng)力失效：

　　結(jié)溫過高、惡劣環(huán)境等引起的失效。

　　E 裝配失效：

　　指的是焊接不良、裝配不當(dāng)?shù)纫鸬氖А?/p>

　　光衰問題

　　1.熒光粉高溫下性能衰退

　　2.藍光LED自身快速衰退

　　3.LED支架導(dǎo)熱不良

　　4.封裝其他材料如固晶膠，密封膠等

　　5.封裝工藝

　　6.應(yīng)用不當(dāng)(供電，散熱等)

　　7.紫外輻射等

　　熒光粉

　　1.受溫度影響嚴重。

　　散熱不好，更易老化，量子效率降低，黃光成分減少，并導(dǎo)致光輸出的減少和顏色的漂移

　　A. 初始光通1000小時內(nèi)上升，與膠的混合作用

　　B. 熒光粉自身衰減，30%的總體衰減，芯片只占百分之幾

　　C. 與膠混合的混合反應(yīng)也有衰減作用

　　2. 藍光LED自身衰減

　　A.和襯底有關(guān)，沒有晶格匹配的襯底，制作出的芯片缺陷率比較高。

　　B.GaN自身是N型半導(dǎo)體，說明兩種離子尺寸相差過大，本身容易產(chǎn)生缺陷

　　C.正向電壓隨老化時間增加而增大，IV特性出現(xiàn)退化。歐姆接觸和P型GaN層的表面受大電流和高溫影響而退化，缺陷增多，導(dǎo)致寄生串聯(lián)電阻增加

　　3. 支架導(dǎo)熱不良

　　A. 熱電不分離

　　B. 光反射層腐蝕導(dǎo)致支架和灌封膠剝落

　　4. 封裝其他材料

　　A.環(huán)氧樹脂絕緣膠導(dǎo)熱性差，但亮度高

　　B.硅樹脂絕緣膠導(dǎo)熱效果稍好，亮度高，但固晶片時旁邊殘留的硅樹脂與環(huán)氧樹脂結(jié)合產(chǎn)生隔層，冷熱沖擊剝離死燈;

　　C.銀膠導(dǎo)熱好，可延長芯片壽命，但光吸收比較大，亮度低。雙電極藍光晶片用銀膠固晶時，需嚴格控制膠量，否則易產(chǎn)生短路，影響良品率

　　5. 封裝工藝不當(dāng)

　　6. 應(yīng)用不當(dāng)

　　A. 恒壓供電

　　B. 散熱(出光率低，散熱材料)

　　7. 紫外輻射

　　光學(xué)材料黃化，硅膠比環(huán)氧樹脂抗UV能力強且硅膠散熱效果比環(huán)氧樹脂好;

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　　色漂問題

　　1.高溫影響熒光粉性能

　　經(jīng)過1000小時高溫存儲后，熒光粉色溫發(fā)生不同程度的漂移，但和不同廠家有很大關(guān)系

　　2.濕度影響熒光粉性能

　　濕度對熒光粉性能有一定影響

　　3. 高溫對膠體透光性能的影響

　　高溫可使膠的透光率下降30%左右

　　高溫對添加了熒光粉的膠體的影響

　　高色溫?zé)o論透光性還是色溫的漂移都高于低色溫

　　原因：高色溫?zé)晒夥哿可伲z體多，凸顯了膠體對色溫漂移的影響

　　結(jié)論：色溫漂移的機理主要與溫度有關(guān)，但高溫對熒光粉漂移影響不大，主要是熒光膠的膠體在高溫下透明性能變差，造成色溫漂移，光效下降

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　　LED散熱性能對失效模式及程度有很大影響

　　散熱有芯片散熱和集成散熱

　　散熱設(shè)計原則：

　　1.熱源與散熱器的大接觸面設(shè)計;

　　2.灌膠，作用：散熱絕緣固定;

　　3.空隙部位導(dǎo)熱膏的靈活運用;

　　4.散熱器表面處理方式(陽極黑色>陽極原色及基于陽極的處理方式>電鍍>普通鋁);

　　5.合理的系統(tǒng)散熱設(shè)計(外殼孔位，表面積……);

　　6. 減小PCB與散熱器的接觸面粗糙度;

　　7.散熱設(shè)計的同時需兼顧結(jié)構(gòu)。

　　芯片散熱：

　　SiC襯底，Si襯底

　　藍寶石襯底：覆晶結(jié)構(gòu)(新襯底為Si，或者金屬)

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　　集成散熱

　　1.MCPCB板 絕緣高導(dǎo)熱層

　　2.FR4 PCB上敷銅，金屬化過孔

　　Cree熱電分離，因此可以用FR4加金屬化過孔導(dǎo)熱

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　　3.熱沉，翅片

　　4.半導(dǎo)體制冷的大功率LED模組

　　華南師范大學(xué)

　　5.微噴主動散熱技術(shù)

　　華中科技大學(xué)利用該技術(shù)封裝出了220W和1500W的超大功率LED白光光源