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LEDxinpianshoumingshiyanyangben，keyicaiyongxinpian，yibanchengweiluojing，yekeyicaiyongjingguofengzhuanghoudeqijian。caiyongluojingxingshi
，waijieyinglijiaoxiao，rongyisanre，yinciguangshuaixiao、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
；

qici，youyushijichanpinzhiliangshangcunzaiyidingdelisanxing，womencaiqufenqusuijichouyangdebanfa
，yitigaoshoumingshiyanjieguozhunquexing。womentongguozhazhaoxiangguanziliaohejinxingdaliangdeduibishiyan，tichulejiaoweikexuedeyangpinchouqufangshi：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LED壽(shou)命(ming)試(shi)驗(yan)中(zhong)，先(xian)對(dui)試(shi)驗(yan)樣(yang)品(pin)進(jin)行(xing)光(guang)電(dian)參(can)數(shu)測(ce)試(shi)篩(shai)選(xuan)
，淘(tao)汰(tai)光(guang)電(dian)參(can)數(shu)超(chao)規(gui)或(huo)異(yi)常(chang)的(de)器(qi)件(jian)，合(he)格(ge)者(zhe)進(jin)行(xing)逐(zhu)一(yi)編(bian)號(hao)並(bing)投(tou)入(ru)壽(shou)命(ming)試(shi)驗(yan)
，完(wan)成(cheng)連(lian)續(xu)試(shi)驗(yan)後(hou)進(jin)行(xing)複(fu)測(ce)
，以(yi)獲(huo)得(de)壽(shou)命(ming)試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)。

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
；chuqiwomencaiyongceliangqijianguangqiangdebianhualaipanduanguangshuaizhuangkuang，yibanceshiqijiandezhouxiangguangqiang，duiyupeiguangquxianbanjiaojiaoxiaodeqijian


，guangqiangzhidedaxiaosuijiheweizhierjijubianhua，celiangzhongfuxingcha，yingxiangshoumingshiyanjieguodekeguanxinghezhunquexing.

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。