中心議題：

• LED芯片壽命試驗過程
• LED壽命試驗條件
• 影響壽命試驗結果的因素

解決方案：

• 采用單燈器件形式進行壽命試驗
• 采用抽樣試驗的評估辦法
• 以恒流驅動和串聯連接來驅動

作為電子元器件
，發光二極管（LightEmittingDiode-LED）已出現40多年，但長久以來，受到發光效率和亮度的限製
，僅為指示燈所采用，直到上世紀末突破了技術瓶頸

，生產出高亮度高效率的LED和蘭光LED，使其應用範圍擴展到信號燈、城市夜景工程、全彩屏等，提供了作為照明光源的可能性。隨著LED應用範圍的加大
，提高LED可靠性具有更加重要的意義。

LED具有高可靠性和長壽命的優點，在實際生產研發過程中，需要通過壽命試驗對LED芯片的可靠性水平進行評價

，並通過質量反饋來提高LED芯片的可靠性水平
，以保證LED芯片質量
，為此我司在實現全色係LED產業化的同時，開發了LED芯片壽命試驗的條件、方法、手段和裝置等，以提高壽命試驗的科學性和結果的準確性。

壽命試驗條件的確定

電子產品在規定的工作及環境條件下，進行的工作試驗稱為壽命試驗，又稱耐久性試驗。隨著LED生產技術水平的提高，產品的壽命和可靠性大為改觀，LED的理論壽命為10萬wan小xiao時shi，如ru果guo仍reng采cai用yong常chang規gui的de正zheng常chang額e定ding應ying力li下xia的de壽shou命ming試shi驗yan，很hen難nan對dui產chan品pin的de壽shou命ming和he可ke靠kao性xing做zuo出chu較jiao為wei客ke觀guan的de評ping價jia，而er我wo們men試shi驗yan的de主zhu要yao目mu的de是shi，通tong過guo壽shou命ming試shi驗yan掌zhang握woLED芯片光輸出衰減狀況，進而推斷其壽命。

我們根據LED器件的特點，經過對比試驗和統計分析

，最終規定了0.3×～0.3mm2以下芯片的壽命試驗條件：
●樣品隨機抽取
，數量為8～10粒芯片
，製成ф5單燈；

●工作電流為30mA；

●環境條件為室溫（25℃±5℃）
；

●試驗周期為96小時、1000小時和5000小時三種；

工作電流為30mA是額定值的1.5倍
，是加大電應力的壽命試驗
，其結果雖然不能代表真實的壽命情況，但是有很大的參考價值
；壽命試驗以外延片生產批為母樣，隨機抽取其中一片外延片中的8~10粒芯片，封裝成ф5單燈器件，進行為96小時壽命試驗，其結果代表本生產批的所有外延片。

一般認為
，試驗周期為1000小時或以上的稱為長期壽命試驗。生產工藝穩定時，1000小時的壽命試驗頻次較低，5000小時的壽命試驗頻次可更低。

過程與注意事項

對於LED芯xin片pian壽shou命ming試shi驗yan樣yang本ben，可ke以yi采cai用yong芯xin片pian，一yi般ban稱cheng為wei裸luo晶jing，也ye可ke以yi采cai用yong經jing過guo封feng裝zhuang後hou的de器qi件jian。采cai用yong裸luo晶jing形xing式shi，外wai界jie應ying力li較jiao小xiao，容rong易yi散san熱re，因yin此ci光guang衰shuai小xiao、壽命長，與實際應用情況差距較大
，雖然可通過加大電流來調整，但不如直接采用單燈器件形式直觀。

采cai用yong單dan燈deng器qi件jian形xing式shi進jin行xing壽shou命ming試shi驗yan，造zao成cheng器qi件jian的de光guang衰shuai老lao化hua的de因yin素su複fu雜za，可ke能neng有you芯xin片pian的de因yin素su，也ye有you封feng裝zhuang的de因yin素su。在zai試shi驗yan過guo程cheng中zhong，采cai取qu多duo種zhong措cuo施shi，降jiang低di封feng裝zhuang的de因yin素su的de影ying響xiang，對dui可ke能neng影ying響xiang壽shou命ming試shi驗yan結jie果guo準zhun確que性xing的de細xi節jie，逐zhu一yi進jin行xing改gai善shan，保bao證zheng了le壽shou命ming試shi驗yan結jie果guo的de客ke觀guan性xing和he準zhun確que性xing。

樣品抽取方式
shoumingshiyanzhinengcaiyongchouyangshiyandepinggubanfa，juyouyidingdefengxianxing。shouxian，chanpinzhiliangjubeiyidingchengdudejunyunxinghewendingxingshichouyangpinggudeqianti

，zhiyourenweichanpinzhiliangshijunyunde
，chouyangcaijuyoudaibiaoxing；

其qi次ci
，由you於yu實shi際ji產chan品pin質zhi量liang上shang存cun在zai一yi定ding的de離li散san性xing
，我wo們men采cai取qu分fen區qu隨sui機ji抽chou樣yang的de辦ban法fa
，以yi提ti高gao壽shou命ming試shi驗yan結jie果guo準zhun確que性xing。我wo們men通tong過guo查zha找zhao相xiang關guan資zi料liao和he進jin行xing大da量liang的de對dui比bi試shi驗yan，提ti出chu了le較jiao為wei科ke學xue的de樣yang品pin抽chou取qu方fang式shi：將芯片按其在外延片的位置分為四區，分區情況參見圖一所示
，每區2～3粒芯片
，共8～10粒芯片，對於不同器件壽命試驗結果相差懸殊

，甚至矛盾的情況，我們規定了加嚴壽命試驗的辦法，即每區4～6粒芯片，共16～20粒芯片
，按正常條件進行壽命試驗，隻是數量加嚴，而不是試驗條件加嚴；

第三，一般地說
，抽樣數量越多，風險性越小，壽命試驗結果的結果越準確，但是，抽樣數量越多抽樣數量過多，必然造成人力、物wu力li和he時shi間jian的de浪lang費fei，試shi驗yan成cheng本ben上shang升sheng。如ru何he處chu理li風feng險xian和he成cheng本ben的de關guan係xi，一yi直zhi是shi我wo們men研yan究jiu的de內nei容rong，我wo們men的de目mu標biao是shi通tong過guo采cai取qu科ke學xue的de抽chou樣yang方fang法fa，在zai同tong一yi試shi驗yan成cheng本ben下xia，使shi風feng險xian性xing下xia降jiang到dao最zui低di。

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光電參數測試方法與器件配光曲線

在LEDshoumingshiyanzhong，xianduishiyanyangpinjinxingguangdiancanshuceshishaixuan，taotaiguangdiancanshuchaoguihuoyichangdeqijian，hegezhejinxingzhuyibianhaobingtourushoumingshiyan，wanchenglianxushiyanhoujinxingfuce，yihuodeshoumingshiyanjieguo。

為了使壽命試驗結果客觀
、準(zhun)確(que)，除(chu)做(zuo)好(hao)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)的(de)計(ji)量(liang)外(wai)，還(hai)規(gui)定(ding)原(yuan)則(ze)上(shang)試(shi)驗(yan)前(qian)後(hou)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)是(shi)同(tong)一(yi)台(tai)測(ce)試(shi)儀(yi)測(ce)試(shi)，以(yi)減(jian)少(shao)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)誤(wu)差(cha)因(yin)素(su)
，這(zhe)一(yi)點(dian)對(dui)光(guang)參(can)數(shu)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)；初chu期qi我wo們men采cai用yong測ce量liang器qi件jian光guang強qiang的de變bian化hua來lai判pan斷duan光guang衰shuai狀zhuang況kuang，一yi般ban測ce試shi器qi件jian的de軸zhou向xiang光guang強qiang
，對dui於yu配pei光guang曲qu線xian半ban角jiao較jiao小xiao的de器qi件jian
，光guang強qiang值zhi的de大da小xiao隨sui幾ji何he位wei置zhi而er急ji劇ju變bian化hua，測ce量liang重zhong複fu性xing差cha，影ying響xiang壽shou命ming試shi驗yan結jie果guo的de客ke觀guan性xing和he準zhun確que性xing.

為wei了le避bi免mian出chu現xian這zhe種zhong情qing況kuang，采cai用yong大da角jiao度du的de封feng裝zhuang形xing式shi，並bing選xuan用yong無wu反fan射she杯bei支zhi架jia
，排pai除chu反fan射she杯bei配pei光guang作zuo用yong，消xiao除chu器qi件jian封feng裝zhuang形xing式shi配pei光guang性xing能neng的de影ying響xiang，提ti高gao光guang參can數shu測ce試shi的de精jing確que度du，後hou續xu通tong過guo采cai用yong光guang通tong量liang測ce量liang得de到dao驗yan證zheng。

封裝工藝對壽命試驗的影響

封裝工藝對壽命試驗影響較大，雖然采用透明樹脂封裝，可用顯微鏡直接觀察到內部固晶
、鍵合等情況
，以便進行失效分析，但是並不是所有的封裝工藝缺陷都能觀察到，例如：鍵合焊點質量與工藝條件是溫度和壓力關係密切
，而溫度過高、壓力太大則會使芯片發生形變產生應力，從而引進位錯

，甚至出現暗裂，影響發光效率和壽命。

引線鍵合、樹脂封裝引人的應力變化
，如散熱
、膨(peng)脹(zhang)係(xi)數(shu)等(deng)都(dou)是(shi)影(ying)響(xiang)壽(shou)命(ming)試(shi)驗(yan)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)，其(qi)壽(shou)命(ming)試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)較(jiao)裸(luo)晶(jing)壽(shou)命(ming)試(shi)驗(yan)差(cha)，但(dan)是(shi)對(dui)於(yu)目(mu)前(qian)小(xiao)功(gong)率(lv)芯(xin)片(pian)
，加(jia)大(da)了(le)考(kao)核(he)的(de)質(zhi)量(liang)範(fan)圍(wei)
，壽(shou)命(ming)試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)更(geng)加(jia)接(jie)近(jin)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)情(qing)況(kuang)，對(dui)生(sheng)產(chan)控(kong)製(zhi)有(you)一(yi)定(ding)參(can)考(kao)價(jia)值(zhi)。

樹脂劣變對壽命試驗的影響

xianyoudehuanyangshuzhifengzhuangcailiaoshouziwaixianzhaoshehoutoumingdujiangdi，shigaofenzicailiaodeguanglaohua，shiziwaixianheyangcanyuxiadeyixiliefuzafanyingdejieguo，yibanrenweishiguangyinfadezidongyanghuaguocheng。shuzhiliebianduishoumingshiyanjieguodeyingxiang，zhuyaotixian1000xiaoshihuoyishangchangqishoumingshiyan
，muqianzhinengtongguojinkenengjianshaoziwaixiandezhaoshe
，laitigaoshoumingshiyanjieguodeguokeguanxinghezhunquexing。jinhouhaiketongguoxuanzefengzhuangcailiao

，huozhejiandingchuhuanyangshuzhideguangshuaizhi，bingjiangqicongshoumingshiyanzhongpaichu。

壽命試驗台的設計

壽命試驗台由壽命試驗單元板
、台架和專用電源設備組成，可同時進行550組（4400隻）LED壽命試驗。

根據壽命試驗條件的要求，LED可采用並聯和串聯兩種連接驅動形式。並聯連接形式：即將多個LED的正極與正極、負極與負極並聯連接，其特點是每個LED的工作電壓一樣，總電流為ΣIfn，為了實現每個LED的工作電流If一致，要求每個LED的正向電壓也要一致。

但是，器件之間特性參數存在一定差別，且LED的正向電壓Vf隨溫度上升而下降，不同LED可能因為散熱條件差別，而引發工作電流If的差別
，散熱條件較差的LED，溫升較大
，正向電壓Vf下降也較大

，造成工作電流If上升。

雖然可以通過加入串聯電阻限流減輕上述現象，但存在線路複雜、工作電流If差別較大、不能適用不同VF的LED等缺點，因此不宜采用並聯連接驅動形式。

串聯連接形式：即將多個LED的正極對負極連接成串，其優點通過每個LED的工作電流一樣，一般應串入限流電阻R，如圖二為單串電路，當出現一個LED開路時
，將導致這串8個LED熄滅，從原理上LED芯片開路的可能性極小。

我們認為壽命試驗的LED，以恒流驅動和串聯連接的工作方式為佳。采用常見78係列電源電路IC構成的LED恒流驅動線路

，其特點是成本低、結構簡單、可靠性高；通過調整電位器阻值
，即可方便調整恒流電流；適(shi)用(yong)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)大(da)
，驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)較(jiao)精(jing)確(que)穩(wen)定(ding)，電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)影(ying)響(xiang)較(jiao)小(xiao)。我(wo)們(men)以(yi)圖(tu)二(er)電(dian)路(lu)為(wei)基(ji)本(ben)路(lu)線(xian)
，並(bing)聯(lian)構(gou)成(cheng)壽(shou)命(ming)試(shi)驗(yan)單(dan)元(yuan)板(ban)，每(mei)一(yi)單(dan)元(yuan)板(ban)可(ke)同(tong)時(shi)進(jin)行(xing)11組（88隻）LED壽命試驗。

台架為一般標準組合式貨架，經過合理布線
，使每一單元板可容易加載和卸載，實現在線操作。專用電源設備，輸出為5路直流36V安全電壓，負載能力為5A，其中2路具有微電腦定時控製功能，可自動開啟或關閉，5路輸入、輸出分別指示，圖三為壽命試驗台係統接線圖。

本壽命試驗台設計方案的優點：

●壽命試驗電流準確、可調、恒定；

●具有微電腦定時控製功能
，可自動開啟或關閉
；

●可同時適用不同VF的LED
，而不必另外調整；

●采用單元組合結構
，可隨時增加壽命試驗單元，實現在線操作；

●采用低壓供電

，保障安全性能。