如今，LED照明已成為照明行業的主流，瑞凱儀器認為，對其可靠性進行研究尤為重要。對白光LED采取高溫高濕加速老化的方法進行時長504h的老化試驗，每隔168h進行1次光電色參數測量；計算出樣品光退化幅度為0.6% ～2.1%；分析出現光衰的主要因素。此外，對LED進行了ESD沖擊試驗，繪出其I-V特性曲線，并分析ESD影響LED特性的原因。

LED具有低電壓、低能耗、長壽命、高可靠 性、易維護等優點，符合綠色照明與顯示工程的節 能環保要求，已經廣泛應用于圖像顯示、信號指示 和照明領域。雖然LED光源已逐步取代其他光源 成為照明行業的主流，但其壽命及其可靠性仍有待 提高，這已成為現階段的研究。LED光源的可 靠性研究通常采取：電流加速老化、溫度加速老化、氙燈老化和抗紫外線老化等方法。然而，在 LED芯片中注入高電流密度會導致熱化和強電場現 象，持續性高溫和強電場可能會增強原子的擴散， 造成電極的意外熔合，增加斷層密度和點缺陷[2]。 故利用氙燈模擬陽光照射的效果、利用冷凝濕氣模 擬雨水和露水，形成一定溫度下的光照和潮氣交替 循環環境，將樣品放置其中，對其進行人工加速老化。

1、試驗方法

本實驗采用的樣品為白光LED，外形尺寸為 3.0mm×1.4mm×0.8mm。使用瑞凱可程式恒溫恒濕試驗箱（亦稱：雙85試驗箱）對LED進行老化，溫度：85℃，濕度：85%。分別選取老化0h、168h、336h和 504h的白光LED貼片樣品4個，對其進行光電色參數測量，測試設備為遠方LED光色電分析測試系統V2.00。

根據所得數據應用軟件繪出光通量、峰值波長、顯色性等參數隨老化時間變化的趨勢圖。ESD有多種模式，其中HBM、MM為常用的兩 種模式，此實驗選取其中1種樣品在HBM模式下施加3000V的電壓進行ESD沖擊試驗，實驗設備為EMC多模塊測試系統，并利用積分球測出ESD前后LED的光電色參數進行分析。

2、結果與討論

2.1 光衰表1、表2分別為老化前后光效值及光通量的變化，顯示出老化后樣品的光通量及光效均有明顯的下降趨勢。圖1為白光LED在30mA電流下的老化曲線，根據光通量的變化趨勢圖發現老化分為3個過程：決定白光LED壽命的正常工作時的緩慢老化過 程；嚴重降低LED發光性能的失效前的迅速老化過程；以及失效后的老化過程。老化開始的階段相 當于退火的過程，高溫使P型受主進一步被激活， 提高了空穴濃度，所以電子空穴輻射復合機率增大，增大了光輸出，產生了光通量先上升后下降的現象。

根據光衰計算方法：N小時光衰=1－（N小時光 通量／0小時光通量）計算得出，恒溫恒濕老化后 LED樣品光退化幅度為0.6%～2.1%。產生光衰減的 因素有熒光粉、硅膠以及芯片的衰減。其中隨著老 化時間的增長，芯片中的晶格失配等缺陷進一步增 加，它們起著非輻射復合和載流子遂穿通道的 作用，是LED產生光衰減的主要因素。

2.2 色坐標 色坐標測量的基本原理：根據光源的光譜分布，按照色坐標的基本規定進行計算，色坐標可以在色度圖上確定1個點，該點表示了發光顏色。選取其中1種樣品分別畫出老化0h及老化504h后 的色坐標分布圖。如圖2、圖3所示，老化0h的白光光源色坐標均在黑體輻射線上或黑體輻射線上方，主要分布在（0.314，0.332）～（0.316，0.336）和（0.303，0.313）左右，而老化504h后的白光光源的 色坐標部分位于黑體輻射線的下方，其余點主要分布在（0.311，0.330）和（0.317，0.335）左右。隨 著老化時間的不斷增加，LED光源的色坐標有明顯的下降趨勢，且其色溫隨著色坐標的下降而升高。

根據實驗數據得到表3，由不同 LED樣品的光 通量與色坐標之間的關系得出，光通量隨著色坐標的變化而變化，與文獻[11]中白光LED光通量隨色坐標的增加有增大的趨勢的結論相符。

2.3 受 ESD 沖擊性能分析在進行ESD沖擊試驗前，樣品的I-V特性曲線能體現出二極管的良好特性。進行沖擊試驗后，部分LED的I-V特性曲線發生了明顯變化。選取其中1種 樣品進行HBM型ESD沖擊試驗，先對未老化的LED 樣品施加3 000V電壓進行ESD試驗，將試驗后的樣 品放在恒溫恒濕老化箱內老化168h后，再次施加3 000V電壓進行相同的ESD試驗，分別測得ESD前后 的光電色參數，繪出其I-V曲線，并分析其影響。 LED 的正常工作區域是3V左右，圖4為樣品老化不 同時間ESD試驗前后的I-V特性曲線。由圖知老化0h ESD前后I-V特性曲線一致，其閾值電壓為2.6V，老 化168h后LED的閾值電壓沒有明顯變化，導通后， I-V曲線的斜率增加，而老化168h且進行ESD沖擊試 驗后的I-V曲線有明顯的扭曲現象，閾值電壓增大到 2.8V左右。通過光電色測試系統測試出光通量，數 據顯示ESD后的光通量有下降的趨勢。推測當ESD 沖擊將LED的電極與芯片的電氣連接打斷時，將會 使LED死燈，更為普遍的情況是ESD沖擊在LED芯 片內部造成一定的缺陷，使LED的I-V特性曲線出現 明顯的變化，并根據缺陷在整個芯片中所占的比例 大小對LED的光電特性產生一定影響。當缺陷所占 比例大時，LED發光會變暗，發光效率會降低。

3、試驗結論

白光LED在瑞凱可程式恒溫恒濕試驗箱內溫度85℃、濕度85%的條件下加速老化，并對其進行ESD沖擊試驗，針對光通量的變化趨勢、色坐標分布圖以及ESD沖擊試驗前后I-V特 性曲線進行了分析。生產過程中，生產工藝存在的缺陷致使LED芯片熱量不能良好地從支架底部銅片上導出，芯片溫度過高使得芯片衰減加劇，影響了LED的光通量。熒光粉比例改變以及硅膠黃化和硅 膠透明度降低等均可使LED產生光衰減現象。經過溫度85℃、濕度85%的恒溫恒濕條件加速老化504h后，LED樣品光退化幅度為0.6%～2.1%。經過試驗 分析得到，影響LED光通量下降的主要原因是芯片中的晶格失配及熒光比例增加。此外，ESD沖擊對 LED造成的缺陷在芯片中所占比重大小也會對LED 的性能產生一定的影響。

瑞凱儀器生產的產品主要應用在大學院校、科研機構、航空航天、軍工、電子、電工、玩具、家具、五金、紙品、電池、光電、通信、汽車、農業等企業單位。并為各行業提供符合世界各國、地區測試標準的試驗設備。恒溫恒濕試驗箱、高低溫試驗箱、步入式環境試驗室、冷熱沖擊試驗箱、高壓加速老化試驗箱、溫濕度振動綜合試驗箱等試驗設備，就選瑞凱儀器。