光电材料与器件2023年第1期总第176期光源与照明54LED失效的机理和过程优化分析*朱先明湖南汽车工程职业学院，湖南株洲412001摘要：为了找出导致LED失效的根本原因，确定提高LED可靠性的措施，文章提出一套行之有效的LED失效解决方案。首先，根据LED的封装结构和发光原理，从LED失效时期、LED失效分析方法、LED的结温及测量方法三个方面入手，介绍了LED失效分析过程。其次，从失效环境、无损检测、化学开封、LED驱动电源分析、温升测试、热阻测试等方面入手，研究了LED失效解决案例。结果表明：文章所提出的LED失效解决方案具有较高的可靠性和可行性，通过加强对散热和电源设计流程的优化，在某种程度上可以提高LED的稳定性和可靠性，完全符合实际应用需求。关键词：LED；发光原理；LED失效；稳定性分类号：TM923.340引言在LED照明技术的不断发展和普及下，传统白炽灯被LED照明灯替代。但是，LED照明灯经过长时间的使用后，难免会出现各种失效问题，其失效机理通常与LED光衰退化、电应力等因素密切相关，分析LED失效机理，可以为后期提高LED可靠性提供重要参考，如何进行LED失效机理分析和过程优化是维修人员必须思考和解决的问题。1LED的发光原理和封装结构1.1LED的发光原理LED是一种重要的电子组件和半导体材料，其通电后可以持续发光。LED使用的化学物质以磷化镓、砷化镓为主，具有反应快、体积小、节能降耗、无污染、可量产、成本低等特性。LED主要由若干个半导体PN结组成，其中的空穴一旦受到外力影响会自动移动到N区，此时来自N区的电子会逐渐向P区缓慢移动，然后在PN结形成相应的势垒，起到抑制电子扩散的作用，确保电子扩散始终处于比较稳定的状态。接上正极电源，可以向PN结施加一定的正电压，此时势垒呈现不断降低的趋势，导致势垒区变得越来越狭窄，来自N区的电子会逐渐向P区缓慢移动，来自P区的空穴会逐渐向N区缓慢移动。当电子与空穴碰撞结合后，会形成电子复合现象，同时能量会以光子的方式释放，LED会出现稳定发光现象。1.2LED的封装结构LED的封装主要经历了指示型阶段和功率型阶段两个阶段，单个LED芯片输入功率的最小值和最大值分别为1W和5W。LED光源主要由荧光粉和环氧树脂两种材料封装后形成[1]，LED封装材料的热导率如表1所示。表1LED封装材料的热导率材料热导率/[W·（m·K）-1]环氧树脂（epoxy）0.2银环氧树脂（silverepoxy）2.5～7.5蓝宝石（sapphire）35～46铅锡（Pb/Sn）50氮化镓（GaN）130～140硅（Si）148～150铝（Al）2...
