如今，LED照明已成为照明行业的主流，瑞凯仪器认为，对其可靠性进行研究尤为重要。对白光LED采取高温高湿加速老化的方法进行时长504h的老化试验，每隔168h进行1次光电色参数测量；计算出样品光退化幅度为0.6% ～2.1%；分析出现光衰的主要因素。此外，对LED进行了ESD冲击试验，绘出其I-V特性曲线，并分析ESD影响LED特性的原因。

LED具有低电压、低能耗、长寿命、高可靠 性、易维护等优点，符合绿色照明与显示工程的节 能环保要求，已经广泛应用于图像显示、信号指示 和照明领域。虽然LED光源已逐步取代其他光源 成为照明行业的主流，但其寿命及其可靠性仍有待 提高，这已成为现阶段的研究。LED光源的可 靠性研究通常采取：电流加速老化、温度加速老化、氙灯老化和抗紫外线老化等方法。然而，在 LED芯片中注入高电流密度会导致热化和强电场现 象，持续性高温和强电场可能会增强原子的扩散， 造成电极的意外熔合，增加断层密度和点缺陷[2]。 故利用氙灯模拟阳光照射的效果、利用冷凝湿气模 拟雨水和露水，形成一定温度下的光照和潮气交替 循环环境，将样品放置其中，对其进行人工加速老化。

1、试验方法

本实验采用的样品为白光LED，外形尺寸为 3.0mm×1.4mm×0.8mm。使用瑞凯可程式恒温恒湿试验箱（亦称：双85试验箱）对LED进行老化，温度：85℃，湿度：85%。分别选取老化0h、168h、336h和 504h的白光LED贴片样品4个，对其进行光电色参数测量，测试设备为远方LED光色电分析测试系统V2.00。

根据所得数据应用软件绘出光通量、峰值波长、显色性等参数随老化时间变化的趋势图。ESD有多种模式，其中HBM、MM为常用的两 种模式，此实验选取其中1种样品在HBM模式下施加3000V的电压进行ESD冲击试验，实验设备为EMC多模块测试系统，并利用积分球测出ESD前后LED的光电色参数进行分析。

2、结果与讨论

2.1 光衰表1、表2分别为老化前后光效值及光通量的变化，显示出老化后样品的光通量及光效均有明显的下降趋势。图1为白光LED在30mA电流下的老化曲线，根据光通量的变化趋势图发现老化分为3个过程：决定白光LED寿命的正常工作时的缓慢老化过 程；严重降低LED发光性能的失效前的迅速老化过程；以及失效后的老化过程。老化开始的阶段相 当于退火的过程，高温使P型受主进一步被激活， 提高了空穴浓度，所以电子空穴辐射复合机率增大，增大了光输出，产生了光通量先上升后下降的现象。

根据光衰计算方法：N小时光衰=1－（N小时光 通量／0小时光通量）计算得出，恒温恒湿老化后 LED样品光退化幅度为0.6%～2.1%。产生光衰减的 因素有荧光粉、硅胶以及芯片的衰减。其中随着老 化时间的增长，芯片中的晶格失配等缺陷进一步增 加，它们起着非辐射复合和载流子遂穿通道的 作用，是LED产生光衰减的主要因素。

2.2 色坐标 色坐标测量的基本原理：根据光源的光谱分布，按照色坐标的基本规定进行计算，色坐标可以在色度图上确定1个点，该点表示了发光颜色。选取其中1种样品分别画出老化0h及老化504h后 的色坐标分布图。如图2、图3所示，老化0h的白光光源色坐标均在黑体辐射线上或黑体辐射线上方，主要分布在（0.314，0.332）～（0.316，0.336）和（0.303，0.313）左右，而老化504h后的白光光源的 色坐标部分位于黑体辐射线的下方，其余点主要分布在（0.311，0.330）和（0.317，0.335）左右。随 着老化时间的不断增加，LED光源的色坐标有明显的下降趋势，且其色温随着色坐标的下降而升高。

根据实验数据得到表3，由不同 LED样品的光 通量与色坐标之间的关系得出，光通量随着色坐标的变化而变化，与文献[11]中白光LED光通量随色坐标的增加有增大的趋势的结论相符。

2.3 受 ESD 冲击性能分析在进行ESD冲击试验前，样品的I-V特性曲线能体现出二极管的良好特性。进行冲击试验后，部分LED的I-V特性曲线发生了明显变化。选取其中1种 样品进行HBM型ESD冲击试验，先对未老化的LED 样品施加3 000V电压进行ESD试验，将试验后的样 品放在恒温恒湿老化箱内老化168h后，再次施加3 000V电压进行相同的ESD试验，分别测得ESD前后 的光电色参数，绘出其I-V曲线，并分析其影响。 LED 的正常工作区域是3V左右，图4为样品老化不 同时间ESD试验前后的I-V特性曲线。由图知老化0h ESD前后I-V特性曲线一致，其阈值电压为2.6V，老 化168h后LED的阈值电压没有明显变化，导通后， I-V曲线的斜率增加，而老化168h且进行ESD冲击试 验后的I-V曲线有明显的扭曲现象，阈值电压增大到 2.8V左右。通过光电色测试系统测试出光通量，数 据显示ESD后的光通量有下降的趋势。推测当ESD 冲击将LED的电极与芯片的电气连接打断时，将会 使LED死灯，更为普遍的情况是ESD冲击在LED芯 片内部造成一定的缺陷，使LED的I-V特性曲线出现 明显的变化，并根据缺陷在整个芯片中所占的比例 大小对LED的光电特性产生一定影响。当缺陷所占 比例大时，LED发光会变暗，发光效率会降低。

3、试验结论

白光LED在瑞凯可程式恒温恒湿试验箱内温度85℃、湿度85%的条件下加速老化，并对其进行ESD冲击试验，针对光通量的变化趋势、色坐标分布图以及ESD冲击试验前后I-V特 性曲线进行了分析。生产过程中，生产工艺存在的缺陷致使LED芯片热量不能良好地从支架底部铜片上导出，芯片温度过高使得芯片衰减加剧，影响了LED的光通量。荧光粉比例改变以及硅胶黄化和硅 胶透明度降低等均可使LED产生光衰减现象。经过温度85℃、湿度85%的恒温恒湿条件加速老化504h后，LED样品光退化幅度为0.6%～2.1%。经过试验 分析得到，影响LED光通量下降的主要原因是芯片中的晶格失配及荧光比例增加。此外，ESD冲击对 LED造成的缺陷在芯片中所占比重大小也会对LED 的性能产生一定的影响。

瑞凯仪器生产的产品主要应用在大学院校、科研机构、航空航天、军工、电子、电工、玩具、家具、五金、纸品、电池、光电、通信、汽车、农业等企业单位。并为各行业提供符合世界各国、地区测试标准的试验设备。恒温恒湿试验箱、高低温试验箱、步入式环境试验室、冷热冲击试验箱、高压加速老化试验箱、温湿度振动综合试验箱等试验设备，就选瑞凯仪器。