白光LED 寿命计算,测试及其失效模式

施三保

(法雷奥(深圳)全球电子研发中心，广东深圳，518000)

白光LED 寿命计算,测试及其失效模式

施三保

(法雷奥(深圳)全球电子研发中心，广东深圳，518000)

如今白光LED的使用范围越来越广泛，其使用可靠性也受到广泛的关注。为此，在文中针对白光LED，对其寿命的理论计算方法进行了介绍，并就如何对其寿命进行检测展开了探讨，在最后则是对白光LED的失效模式进行了探讨，以期可以更好的认识白光LED。

白光LED；寿命计算；测试；失效模式

0 引言

随着白光LED的应用越来越广泛,如何有效地保证并评估其使用寿命得到更多的关注,本文阐述了白光LED寿命的计算,测试验证以及常见的LED失效模式。

1 白光LED寿命的理论计算

阿伦尼乌斯方程（或公式）是化学反应的速率常数与温度之间的关系式，适用于基元反应和非基元反应，甚至某些非均相反应。其不定积分形式为

其中，k为反应的速率常数；A称为指前因子/阿伦尼乌斯常数; Ea为反应的活化能，单位为焦(J)或千焦(KJ),在温度变化范围不大时被视为常；R为气体常数；T为绝对温标下的温度，单位为开尔文(K)。

对于电子元器件而言,温度每升高10度,器件的寿命会减半。

另外,根据IEC TR62380标准(可靠性数据手册),图表中LED寿命和LED结温的公式曲线。

图1 IEC TR62380 LED寿命拟合曲线

通过图表拟合，可以看到，IEC TR62380关于LED寿命的曲线也基本符合阿伦尼乌斯方程，LED结温升高10度，LED的寿命会减半。

其中，L为Tmax环境温度下计算的寿命，L0为To环境温度下的寿命。

2 白光LED产品级的寿命计算

假设一种白光LED需要工作时间是10,000小时,其中使用的环境温度分布及其对应的时间如下表所示。

表1 客户环境温度分部

其中假设,环境温度到LED结温的温升是9℃，可以将客户的寿命环境分部曲线计算出来。

由于LED供应商提供了结温为25℃时的LED寿命,所以需要将应用环境温度的分布时间转化为25℃.可以得出结论,该产品在各种环境温度分部条件下工作10,000小时,相当于LED结温在25℃时工作727,998小时。

3 白光LED的寿命测试

根据测试标准JESD22-A108中的稳态寿命测试Steady state life test(SSLT)，抽样3批次,每批次样品数量30PCS。

寿命测试分为：高温持续工作测试(High Temperature Op-erating Test)和低温持续工作测试(Low Temperature Operating Test)。

寿命测试的评判标准为:

电子失效：前向电压Vf不超过限定值，或者偏离初始值10%以内

光学失效：光输出偏离初始值30%以内

如图2所示为一款LED可靠性寿命测试的结果，在高温105℃，额定电流工作，测试30PCS，经过2000小时，没有发现失效。

图2 LED高温持续工作寿命测试结果

4 白光LED的失效模式

白光LED有很多种失效模式, 其中常见的失效原因为LED过流,过热,ESD和机械振动应力损伤.LED失效图片通过X光照射,发现实效的LED芯片有黑点出现.另外,从电气特性分析,受损或者已经失效的LED,其电流-电压特性也与正常的不一样. 有的LED前向电压变小,有的LED前向电压变大.这些都表明LED芯片已经受损或失效.

5 结语

通过对白光LED寿命的计算以及失效模式的分析，我们可以对白光LED有更加清楚的认识。为我们在选择与使用白光LED时提供了良好的借鉴，特别是明白了白光LED在不同的环境下起使用寿命会不同。这就需要我们在选择白光LED时综合考虑各方因素，并结合其失效模式，合理利用白光LED。

[1]樊星. 功率白光LED寿命评价技术研究[D].北京工业大学,2014.

[2]黄远鹏,陈德为,谢延兴.大功率白光LED加速寿命试验方法与可靠性评估[J]. 现代建筑电气,2012,(02)：58-61+67.

The calculation of white LED life test and failure mode

Shi Sanbao
(Three Paul Valeo (Shenzhen) global electronic research center,Shenzhen Guangdong,518000)

Now use white LED more and more widely, its reliability is of great concern. Therefore, in this paper the white LED, the life of the theoretical calculation methods are introduced, and how to detect life are discussed, at last is the failure mode on the white LED the study, in order to know the white LED. can be better

white LED; life prediction; test; failure mode