LED可靠性初探裴小明广州市鸿利光电子有限公司510820一.研究背景1.LED：半导体发光二极管，即将成为21世纪的新一代光源——绿色固态照明光源。高效低耗，节能环保；低压驱动，响应速度快,安全性高；固体化封装，耐振动，体积小，便于装配组合；可见光区内颜色全系列化，色温、色纯、显色性、光指向性良好，便于照明应用组合；直流驱动，无频闪，用于照明有利于保护人眼视力；使用寿命长。2.LED产业：商机巨大，朝阳无限，任重道远。LED应用极其广泛，一旦半导体照明应用启动，需求量将成爆发式增长；官产学研高度重视，大力推进，LED半导体照明应用已露曙光；业界(尤其在国内)水平参差不齐，尚未形成高水平的产业链群，普遍存在急于将尚未成熟的LED匆匆推入照明领域的冒进心态。3.应用瓶颈：性价比、可靠性、认识误区。光效率偏低，价格偏高。如目前白光POWERLED：10~35lm/W，USD0.1~0.2/lm，综合性价比暂时无法超越普通光源；业界上、中、下游对LED的可靠性（尤其是寿命）的认识和评判存在误区，缺乏有公信力的可靠性评估标准和试验认证机构，造成芯片厂家不敢对封装厂家作可靠性承诺，封装厂家或无法、或不负责任地对用户作可靠性承诺，直接影响用户将LED应用于照明的信心；业内厂家（尤其在国内）大多数只追求LED的初始特性，甚至为求降低价格而不顾品质，对LED的可靠性普遍重视不足。若以这种思维定势和作法将LED推入照明领域，极有可能产生灾难性的后果。业界上、中、下游普遍缺乏沟通，对影响LED性能的因素认识不全面，各自本位地、想当然地从自身的角度去制造和使用LED，LED的性能得不到有效保障和充分发挥。使二.研究目的：明晰描述LED可靠性的相关概念，分析LED的失效机理，初探影响LED可靠性的因素，以期抛砖引玉，引起官产学研界对LED可靠性的充分重视，建立具有公信力的LED可靠性评估标准和试验认证机构，共同打造LED的良好性能、品质和形象，使其健康地步入照明领域。三.描述LED可靠性的相关概念1.失效：执行规定功能的能力的终止。2.LED失效类别：1)严重失效：关键的光电参数改变至LED不能点亮的程度。2)参数失效：关键的光电参数由初始值改变至超过一定程度。一般正常轻微的不影响LED工作的光电参数随时间的变化，不被认作失效；IV/φ中等程度的下降、VF及IR中等程度的变化，可能被认做失效。3.失效率（λ）：单位工作时间内LED严重失效数的百分比。典型LED失效率曲线老化阶段（Burn-inPeriod）——早期失效（earlyfailures）。失效发生在产品使用的初期，失效率较高，随工作时间的延长而迅速下降。造成早期失效的原因大多属生产型缺陷，由产品本身存在的缺陷所致。通过可靠性设计、加强生产过程的质量控制可减少这一时期的失效。进行合理的老化、筛选尽可能在交付使用前把早期失效的器件淘汰掉。有效寿命阶段(UsefullifePeriod)——随机失效(randomfailures)。失效率很低且很稳定，近似为常数，器件失效往往带有偶然性。这一时期是使用最佳阶段。耗损阶段（Wear-outPeriod）——耗损失效(wear-outfailures)。失效率明显上升，大部分器件相继出现失效。一般出现在产品使用后期。耗损失效多由于老化、磨损和疲劳等原因使器件性能恶化所致，应及早更换器件以保证设备的正常工作。4.平均无故障时间(MTTF)：MTTF=1λ=Ntn注：N=元器件总数；n=失效元器件数t=工作时间。当n=0时，计算中取n=1。5.可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。⑴规定的工作条件：环境条件：a、气候环境：温度、湿度、气压、气氛、盐雾、霉菌、辐射等；b、机械环境：振动、冲击、碰撞、跌落、离心、摇摆等。；负荷条件：电、热、力等应力条件；工作方式：a、连续工作b、间断工作c、存储状态（不工作）。⑵规定的时间：指评价电子元器件的可靠性和规定的时间有关，在同一工作条件下，保持的时间越长可靠性越高。⑶可靠性=固有可靠性+应用可能性固有可靠性：出厂前的设计制造过程中决定的元器件本身具有的可靠性特性；应用可靠性：元器件交付使用后，由于电路的工作条件、环境条件、人为因素等引发的可靠性问题；国内外有关资料表明：在电子元器件的失效中，由于选择或使用不当等人为因素导致失效的比例高达总失效数的50%~70%。由此可见，LED业界的上、中、下游必须加强沟通配合，共同解决可靠性问题。LED的制造者除了担负保证LED的固有可靠性的责任外，还应指导用户提高LED的应用可靠性，帮助用户解决以下问题：a、正确合理选用LEDb、降额使用c、热设计d、抗辐射e、防静电f、操作问题的损伤g、储存和保管6.可靠度R(t)：表示电子器件产