三 LED失效模式

　　失效现象及原因

　　现象

　　A.开路

　　应力，

　　工艺引起的间歇性电连接

　　过流，过功率引起的烧毁

　　B.短路

　　过流，过功率引起的烧毁

　　芯片表面离子污染

　　C.漏电

　　芯片表面存在污染

　　工艺缺陷(空洞，裂纹)

　　失效原因

　　A 封装失效：

　　支架锈蚀、连接线断裂、封装材料(固晶胶、封装胶等)结构变化(退化)、荧光粉失效等引起的失效。

　　B 芯片失效：

　　芯片材料缺陷、电极材料劣化、PN结结构损伤、芯片电极欧姆接触不良及芯片污染等引起的失效。

　　C 电应力失效：

　　由过电流过电压冲击、过驱动、静电损伤等引起的失效。

　　D 热应力失效：

　　结温过高、恶劣环境等引起的失效。

　　E 装配失效：

　　指的是焊接不良、装配不当等引起的失效。

　　光衰问题

　　1.荧光粉高温下性能衰退

　　2.蓝光LED自身快速衰退

　　3.LED支架导热不良

　　4.封装其他材料如固晶胶，密封胶等

　　5.封装工艺

　　6.应用不当(供电，散热等)

　　7.紫外辐射等

　　荧光粉

　　1.受温度影响严重。

　　散热不好，更易老化，量子效率降低，黄光成分减少，并导致光输出的减少和颜色的漂移

　　A. 初始光通1000小时内上升，与胶的混合作用

　　B. 荧光粉自身衰减，30%的总体衰减，芯片只占百分之几

　　C. 与胶混合的混合反应也有衰减作用

　　2. 蓝光LED自身衰减

　　A.和衬底有关，没有晶格匹配的衬底，制作出的芯片缺陷率比较高。

　　B.GaN自身是N型半导体，说明两种离子尺寸相差过大，本身容易产生缺陷

　　C.正向电压随老化时间增加而增大，IV特性出现退化。欧姆接触和P型GaN层的表面受大电流和高温影响而退化，缺陷增多，导致寄生串联电阻增加

　　3. 支架导热不良

　　A. 热电不分离

　　B. 光反射层腐蚀导致支架和灌封胶剥落

　　4. 封装其他材料

　　A.环氧树脂绝缘胶导热性差，但亮度高

　　B.硅树脂绝缘胶导热效果稍好，亮度高，但固晶片时旁边残留的硅树脂与环氧树脂结合产生隔层，冷热冲击剥离死灯;

　　C.银胶导热好，可延长芯片寿命，但光吸收比较大，亮度低。双电极蓝光晶片用银胶固晶时，需严格控制胶量，否则易产生短路，影响良品率

　　5. 封装工艺不当

　　6. 应用不当

　　A. 恒压供电

　　B. 散热(出光率低，散热材料)

　　7. 紫外辐射

　　光学材料黄化，硅胶比环氧树脂抗UV能力强且硅胶散热效果比环氧树脂好;

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　　色漂问题

　　1.高温影响荧光粉性能

　　经过1000小时高温存储后，荧光粉色温发生不同程度的漂移，但和不同厂家有很大关系

　　2.湿度影响荧光粉性能

　　湿度对荧光粉性能有一定影响

　　3. 高温对胶体透光性能的影响

　　高温可使胶的透光率下降30%左右

　　高温对添加了荧光粉的胶体的影响

　　高色温无论透光性还是色温的漂移都高于低色温

　　原因：高色温荧光粉量少，胶体多，凸显了胶体对色温漂移的影响

　　结论：色温漂移的机理主要与温度有关，但高温对荧光粉漂移影响不大，主要是荧光胶的胶体在高温下透明性能变差，造成色温漂移，光效下降

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　　LED散热性能对失效模式及程度有很大影响

　　散热有芯片散热和集成散热

　　散热设计原则：

　　1.热源与散热器的大接触面设计;

　　2.灌胶，作用：散热绝缘固定;

　　3.空隙部位导热膏的灵活运用;

　　4.散热器表面处理方式(阳极黑色>阳极原色及基于阳极的处理方式>电镀>普通铝);

　　5.合理的系统散热设计(外壳孔位，表面积……);

　　6. 减小PCB与散热器的接触面粗糙度;

　　7.散热设计的同时需兼顾结构。

　　芯片散热：

　　SiC衬底，Si衬底

　　蓝宝石衬底：覆晶结构(新衬底为Si，或者金属)

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　　集成散热

　　1.MCPCB板 绝缘高导热层

　　2.FR4 PCB上敷铜，金属化过孔

　　Cree热电分离，因此可以用FR4加金属化过孔导热

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　　3.热沉，翅片

　　4.半导体制冷的大功率LED模组

　　华南师范大学

　　5.微喷主动散热技术

　　华中科技大学利用该技术封装出了220W和1500W的超大功率LED白光光源