【解读】LED照明灯具可靠性测试方法及成本控制

　　可靠性试验内容包括可靠性筛选、环境试验、寿命试验（长期或短期）。我们这里所讨论的只是寿命试验，其他项目暂不考虑。

　　（4）长期寿命试验

　　为了确认LED灯具寿命是否达到3.5万小时，需要进行长期寿命试验，目前的做法基本上形成如下共识：因GaN基的LED器件开始的输出光功率不稳定，所以按美国ASSIST联盟规定，需要电老化1000小时后，测得的光功率或光通量为初始值。之后加额定电流3000小时，测量光通量（或光功率）衰减要小于4%，再加电流3000小时，光通量衰减要小于8%，再通电4000小时，共1万小时，测得光通量衰减要小于14%，即光通量达到初始值的86%以上。此时才可证明确保LED寿命达到3.5万小时。

　　（5）加速（短期）寿命试验

　　电子器件加速寿命试验可以在加大应力（电功率或温度）下进行试验，这里要讨论的是采用温度应力的办法，测量计算出来的寿命是LED平均寿命，即失效前的平均工作时间。采用此方法将会大大地缩短LED寿命的测试时间，有利于及时改进、提高LED可靠性。加温度应力的寿命试验方法在文章[2]中已详细论述，主要是引用“亚玛卡西”（yamakoshi）的发光管光功率缓慢退化公式，通过退化系数得到不同加速应力温度下LED的寿命试验数据，再用“阿伦尼斯”（Arrhenius）方程的数值解析法得到正常应力（室温）下的LED的平均寿命，简称“退化系数解析法”，该方法采用三个不同应力温度即165℃、175℃和185℃下，测量的数据计算出室温下平均寿命的一致性。该试验方法是可靠的，目前已在这个研究成果上，起草制定“半导体发光二极管寿命的试验方法”标准，国内一些企业也同时研制加速寿命试验的设备仪器。

　　2. LED器件可靠性

　　LED器件可靠性主要取决于二个部分：外延芯片及器件封装的性能质量，这二种失效机理完全不一样，现分别叙述。

　　（1）外延芯片的失效

　　影响外延芯片性能及质量的，主要是与外延层特别是P-n结部分的位错和缺陷的数目和分布情况，金属与半导体接触层质量，以及外延层及芯片表面和周边沾污引起离子数目及状况有关。芯片在加热加电条件下，会逐步引起位错、缺陷、表面和周边产生电漂移及离子热扩散，使芯片失效，正是上面所说的本质失效。要提高外延芯片可靠性指标，从根本上要降低外延生长过程中产生的位错和缺陷以及外延层表面和周边的沾污，提高金属与半导体接触质量，从而提高工作寿命的时间。目前有报道，对裸芯片作加速寿命试验，并进行推算，一般寿命达10万小时以上，甚至几十万小时。

　　（2）器件封装的失效

　　有报道称：LED器件失效大约70%以上是由封装引起，所以封装技术对LED器件来说是关键技术。有关LED器件封装技术在文章[3]、[4]中有详细论述，所以在此不作介绍，只简要分析有关LED器件封装的可靠性问题。LED封装引起的失效是从属失效，其原因很复杂，主要来源有三部分：