LED寿命测试 led寿命测试报告

LED体积小、耗电小、寿命长、环境保护等优点，在实际的生产研究开发过程中，通过寿命测试LED以*价格进行芯片的可靠性等级，通过质量反馈LED提高芯片的可靠性等级，LED需要保证芯片的质量。

1、引用

作为电子部件，发光二极管（LightEmittingDiode-LED）已经出现了40多年，但是很长一段时间内，受到发光效率和亮度的限制，只被用于指示器，直到上世纪末突破了技术的瓶颈，生产高亮度高效率的LED和兰光LED，信号灯、城市夜景工程、在全彩色屏幕等上扩大了应用范围，提供了作为照明光源的可能性。LED随着应用范围的扩大，LED可靠性的提高具有更重要的意义。LED在具有高可靠性和长寿命性的优点的实际生产研究开发中，LED通过寿命试验使芯片的可靠性水平值得*，通过品质反馈提高LED芯片的可靠性水平LED需要保证芯片的品质，因此在实现全色系LED产业化的同时LED开发芯片寿命测试的条件、方法、手段、装置等，提高寿命测试的科学性和结果的正确性。

2、寿命测试条件的确定

电子产品在规定的作业及环境条件下进行的作业测试称为寿命测试，又称为耐久性试验。LED随着生产技术水平的提高，产品的寿命和可靠性发生了很大的变化，LED的理论寿命为10万小时，如果采用传统的正常额定应力的寿命测试，对于产品的寿命和可靠性很难做出客观的*值，但是我们的试验的主要目的是：通过寿命测试LED把握芯片的光输出衰减状况，进而推测其寿命。LED基于设备的特征，经过比较测试和统计分析，最终规定了0.3 times～0.3mm2以下芯片寿命测试条件：

1.随机抽取样品，制造数量为8～10粒的芯片ф五盏灯

2.工作电流30mA；

3.环境条件为室温（25℃plusmn；5℃）；

4.试验周期分为96小时、1000小时和5000小时3种。

工作电流30mA是额定值的1.5倍，是使电应力变大的寿命测试，其结果并不代表实际的寿命状况，但有很大的参考价值。以寿命试验以外的延片生产批次为母样品，随机抽取其中一枚外延液中的8~10粒芯片进行包装ф5单灯设备进行96小时寿命测试，结果代表本生产批次的所有外延。试验周期在1000小时以上的称为长期寿命测试。生产过程稳定时，1000小时的寿命测试频率较低，5000小时的寿命测试频率较低。

3、过程和注意事项

LED对于芯片寿命测试样本，可以使用芯片，通常称为裸晶，也可以使用封装的设备。裸晶采用形式，由于外部应力小，容易散热，所以光衰减小，寿命长，与实际应用状况的差大，可以通过增大电流来调整，但直接采用单灯设备形式不直观。以单灯设备形式进行寿命测试，导致设备光老化的原因很复杂，既有芯片因素，也有包装因素。在测试过程中，采取多种措施，减少包装元件的影响，对可能影响寿命测试结果准确性的细节逐个进行改善，保证了寿命测试结果的客观性和准确性。

3.1抽样方式

寿命测试只能采用采样测试的*评价方法，有一定的风险。首先，产品质量具有一定程度的均匀性和稳定性是抽样*评价的前提，只有认为产品质量均匀，取样才是代表性的。其次，由于实际产品的品质有一定的离散性，为了提高寿命测试结果的正确性，采用了区分随机抽样的方法。我们通过搜索相关资料和进行大量比较测试，提出了一种比较科学的抽样方式：芯片根据其外延位置分为四个区，划分情况如图1所示，参照各区2~3粒芯片，共计8-10粒芯片，不同器件的寿命测试结果不同针对矛盾情况，规定了严格的寿命测试方法，即各区4~6粒芯片。总共16～20粒的芯片，在正常的条件下进行寿命测试，只是数量变严格，试验条件并不严格。第三，一般来说，抽样数越多，风险性越小，寿命测试结果越准确，但抽样数越多采样数越多，必然造成人力、物力、时间浪费，试验成本上升。如何处理风险和成本的关系是我们研究的内容，通过采用科学的采样方法，在同一测试成本下，把风险性控制在最小限度作为目标。

3.2光电参数测试方法和设备配光曲线

LED在寿命测试中，首先对测试样品进行光电参数测试筛选，光电参数超过规则或淘汰异常设备，合格者一个一个编号投入寿命测试，完成连续测试后进行再次测量，获得寿命测试结果。为了客观、准确地测试寿命测试的结果，除了要做好测试仪器的测量外，原则上在测试前后采用的是同一测试仪器的测试，为了减少不必要的误差因素，这一点对于光参数来说尤其重要。初期使用测定元件的光强度的变化来判断光衰减状况，但一般来说，在测试元件的轴向光强度为配光曲线半角小的元件中，光强度值的大小根据几何位置急剧变化，测量重复性差，影响寿命测试结果的客观性和正确性，为了避免这样的状况采用大角度的封装形式，选择反射杯支架，排除反射杯的配光作用，除去元件封装形式的配光性能的影响，提高光参数测试的精度，之后使用光通量测量进行验证。3.3树脂老化对寿命测试的影响

传统的环氧树脂封装材料是紫外线照射后透明度降低、高分子材料的光老化、紫外线和氧参与的一系列复杂反应的结果，被认为是光的自动氧化过程。树脂老化对寿命测试结果的影响主要体现在1000小时以上的长期寿命测试中，现在尽量减少紫外线的照射，只能提高寿命测试结果的客观性和准确性。今后，也可以选择包装材料，或者检定环氧树脂的光衰减值，从寿命测试中排除。

3.4包过程对寿命测试的影响

包装过程对寿命测试有很大的影响，但是采用透明树脂包装，可以通过显微镜直接观察内部固晶、键合等进行失效分析，但是不能观察到所有包装过程的缺陷。例如，键合焊接点的质量过程条件与温度与压力的关系密切，温度过高，压力过大时在芯片上产生变形应力，引入错位。还发生了暗裂，影响了发光效率和寿命。引线键合、树脂封装的人的应力变化、例如散热、膨胀系数等是影响寿命测试的重要因素，其寿命测试结果比裸晶寿命测试差，但相对于当前的小功率芯片，增加审查的品质范围，寿命测试结果接近实际使用状况生产控制有一定的参考价值。

4、寿命测试台的设计

寿命测试台由寿命测试单元板、台架和专用电源设备组成，可同时进行550组（4400个）LED的寿命测试。

根据寿命测试条件的要求，LED可以采用并联和串联两种连接驱动形式。并联连接形式：将多个LED的正极和正极、负极和负极并联连接，与各LED的工作电压同样，总电流为Sigma。Ifn为了使各LED的动作电流If一致，要求各LED的正向电压也一致。但是，元件间的特性参数有一定的差，LED的正向电压Vf随着温度上升而降低，不同的LED根据散热条件的差有可能引起工作电流If的差，散热条件差的LED温度上升大，正向电压Vf的降低也大，导致工作电流If的上升。虽然通过增加串联电阻限流能够减轻上述现象，但由于线路复杂，工作电流If的差大，不能应用不同VfLED等缺点，所以不希望采用并联连接驱动形式。

串联连接形式：将多个LED的正极对负极串联连接的优点与各LED的工作电流同样，一般来说应串联连接限流电阻R，图2是单列电路，当一个LED的开路出现时，这些8个LED熄灭，原理上从LED芯片开路的可能性极小。寿命测试的LED优选采用恒流驱动和串联连接的动作方式。采用由一般的78系列电源电路IC构成的LED恒流驱动线路，其特征是成本低、结构简单、可靠性高。通过调整电位计的电阻值，可以容易地调整恒定电流。适用电源电压范围大，驱动电流正确稳定，电源电压变化的影响小。以图2的电路为基本路径，并列构成寿命测试单元板，在各单元板中可以同时进行11组（88个）LED的寿命测试。

架台是一般的标准组合式架子，通过合理的配线，能够容易地加载、卸载各单元板，实现在线操作。专用电源设备、输出为5路直流36V安全电压、负载能力为5A，其中2路具有微计算机的定时控制功能，可自动开启或关断，5路输入、输出分别指示，图3为寿命测试台系统的接线图。

本寿命试验台设计方案的优点：

1.寿命测试电流准确、可调、恒定；

2.微计算机具有定时控制功能，可自动开启或关断。

3.可以同时应用不同Vf的LED，不需要另外调整。

4.采用单元组合结构，随时增加寿命测试单元，实现在线操作。

5.采用低压供电，保障安全性能。