可靠性-LED加速老化寿命试验方法概论Word文档

一、可靠性理论基础1.可靠度：如果有N个LED产品从开始工作到t时刻的失效数为n(t)，当N足够大时，产品在t时刻的可靠度可近似表示为：随时间的不断增长，将不断下降。

它是介于1与0之间的数，即。

2.累积失效概率：表示发光二极管在规定条件下工作到t这段时间内的失效概率，用F(t)表示，又称为失效分布函数。

如果N个LED产品从开始工作到t时刻的失效数为n(t)，则当N足够大时，产品在该时刻的累积失效概率可近似表示为：3.失效分布密度：表示规定条件下工作的发光二极管在t时刻的失效概率。

失效分布函数的导函数称为失效分布密度，其表达式如下：•早期失效期；•偶然失效期(或稳定使用期) ；•耗损失效期。

二、寿命老化：LED发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象。

器件老化程度与外加恒流源的大小有关，可描述为：B t为t时间后的亮度，B0为初始亮度。

通常把亮度降到B t=0.5B0所经历的时间t称为二极管的寿命。

1. 平均寿命如果已知总体的失效分布密度f（t），则可得到总体平均寿命的表达式如下：2. 可靠寿命可靠寿命T R是指一批LED产品的可靠度下降到r时，所经历的工作时间。

T R可由R（T R）=r求解，假如该产品的失效分布属指数分布规律，则：即可求得T R如下:3. 中位寿命中位寿命T0.5指产品的可靠度R(t)降为50%时的可靠寿命，即：对于指数分布情况，可得：二、LED寿命测试方法LED寿命加速试验的目的概括起来有：•在较短时间内用较少的LED估计高可靠LED的可靠性水平•运用外推的方法快速预测LED在正常条件下的可靠度；•在较短时间内提供试验结果，检验工艺；•在较短时间内暴露LED的失效类型及形式，便于对失效机理进行研究，找出失效原因；•淘汰早期失效产品，测定元LED的极限使用条件1. 温度加速寿命测试法由于通常LED寿命达到10万小时左右，因此要测得其常温下的寿命时间太长，因此采用加速寿命的方法。

LED加速寿命和可靠性试验浙江省半导体照明测试系统工程技术研究中心杭州远方光电信息股份有限公司光电科学研究所摘要：LED的寿命和可靠性得到了业界的高度重视，但其试验方法极具挑战。

目前已有关于LED寿命试验的标准相继出台，然而不同区域的标准要求又有所不同。

本文分析了LED可靠性和寿命相关的关键指标，并以北美体系和国际电工委员会（IEC）体系为主线，介绍了LED加速寿命的试验方法。

同时还介绍具有我国自主知识产权的LED加速老化和寿命测试系统能够满足现有各种标准要求，实现方便、快速、精准的智能化试验。

1.概述随着近年来LED光效的不断提升，LED的寿命和可靠性越来越受到业界的重视，它是LED产品最重要的性能之一。

寿命是可靠性的终极表现，然而LED的理论寿命很长，像传统光源采用2h45min开、15min关的循环测试到寿命终了，对LED 产品的测量显然不现实。

因此有必要对LED产品采用加速老化寿命试验[1]，同时，也应当测试LED的热学特性、环境耐候性、电磁兼容抗扰度等与寿命和可靠性密切相关的性能，以综合分析LED的寿命。

2.LED可靠性和寿命相关的关键指标LED产品制造中的每一个元件和环节都会对其可靠性和寿命产生影响，例如，LED结和基板的虚焊、LED荧光粉的热猝灭和退化、封装材料的退化以及驱动器的失效等，最后退化的可能才是半导体（PN结）本身。

这些因素导致LED产品失效（退化）的方式也不尽相同，一般可分为缓变退化（gradual degradation）和瞬变退化（abrupt degradation）。

LED的缓变退化（失效）指标主要包括：流明维持率下降，即光衰，一般以初始光通量为100%，当LED产品的流明维持率下降到初始值的70%或50%时，认为LED失效，流明维持寿命相应记为L50或L70；颜色漂移，受到荧光粉或封装材料的变化，LED的颜色会在寿命期间内发生漂移，该漂移应在指定范围以内（如△u’v’≤0.007），超过范围则视为LED失效；电性能变化，电性能变化能更为直观地监测；开关次数，开关可能会对驱动等电路产生一定影响；热阻变化和其它热特性参数曲线，热特性与寿命息息相关，对热特性的测量和分析有助于找出LED可靠性的薄弱环节；LED的瞬变退化（失效）即LED的光输出突然降为0，其主要退化包括：抗电磁干扰能力：静电放电、雷击浪涌、快速群脉冲、周波跌落；高低温冲击耐受性特性；盐雾、耐湿、振动等。

LED照明灯具寿命的两种测试方法LED光源的最大特点就是寿命长，可达到50000~100000小时，长时间的监测其光衰情况是不实际的，因此，本标准将通过一种加速寿命试验的方法来预测LED照明灯具的寿命。

适用范围本标准适用于各类LED照明灯具的寿命测试，不包含灯具的电源部分的测试。

技术要求把LED灯具的光输出为初始光输出的70%作为寿命判断失效的指标。

试验方法一结温是影响LED光衰减的重要原因。

结温的升高会使LED光衰很快。

LED在高电流下工作会产生更多得热量，从而加速老化。

本试验方法采用不同的驱动电流，选取5只LED灯具，在25℃环境温度下，用不同电流进行加速寿命试验，得出光输出衰减的数学模型。

数学模型y=exp(-αt)α=m×exp（nI）其中y表示相对光输出，α表示衰减常数，t为点灯时间，m、n为常数，I为测试电流。

根据不同电流下的得到的关于y和t的测试数据，最终得出关于不同灯具的衰减系数α，从而得出光通维持率在70%的寿命值t70%试验方法二采用温度作为恒定的加速应力，推算出在25℃下LED灯具失效判据70%时的期望寿命。

选取5个相同规格的LED灯具，调节烘箱的温度，分别在50℃、80℃、100℃、120℃、150℃条件下，在额定电流、恒流条件作为恒定加速的条件。

记录5组LED可靠性试验过程的所有参数：光输出（照度或光强或光通量）、试验时间、电流、功率、结温等。

采用阿仑尼斯数学模型P=P0exp（-βt）β=β0IFexp（-Ea/kTj）其中P0为初始光输出，P为加温加电t时间后的光输出，β为某一温度下的衰减系数，t为某一温度下的加电工作时间，β0为常数，Ea为激活能，k为波尔兹曼常数，IF为工作电流，Tj 为结温。

•经过公式变换和试验数据得出Ea=[K×In(t2/t1)]/(1/Tj2-1/Tj1)t2=t1×exp[Ea/K(1/Tj2-1/Tj1)从而得出25℃下失效判断为70%的预期寿命。

LED用稀土荧光粉试验方法第8部分：高压加速老化寿命的测定1范围本文件规定了350nm~480nm紫外光到蓝光激发LED用稀土荧光粉高压加速老化寿命的试验方法。

本文件适用于350nm~480nm紫外光到蓝光激发LED用稀土荧光粉高压加速老化寿命的测定。

2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T5838荧光粉名词术语GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T24982白光LED用石榴石结构铝酸盐系列荧光粉3术语和定义GB/T5838确立的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1相对亮度relative brightnessBr在规定的激发条件下，荧光粉试样与对应的标准荧光粉的亮度之比。

3.2色品坐标chromaticity coordinate用来表征荧光粉被激发后发光颜色的一组参数，根据CIE-1931标准色度观察者规则计算获得。

3.3高压加速老化寿命测试pressure cooker test荧光粉在121℃，100%相对湿度，2atm极端条件下存储48h性能的变化情况，主要是其色品坐标和亮度的变化情况。

注：本文件中包含相对亮度变化值ΔBp ，以及色品坐标的变化值Δxp、Δyp。

4方法原理将高压加速老化试验箱的温度、相对湿度、箱内压强设置至规定值，待温度、相对湿度、压强达到设定值时，放入荧光粉样品，存储至规定时间，随即取出，烘干并处理为粉末状。

对未处理过的样品和高压加速老化处理过的样品进行相对亮度、色品坐标或其它有关性能的測定，用两者之间差异的绝对值来表示所试验的荧光粉的高压加速老化寿命。

5仪器与装置5.1高压加速老化寿命试验箱：精度±1℃、±2%RH、±0.01atm。

5.2天平：精度0.1g。

5.3培养皿：35×10mm。

大功率发光二极管可靠性和寿命评价试验方法摘要：大功率LED的可靠性研究尤其是寿命评价测试具有重要的意义。

基于此，本文论述了大功率发光二极管可靠性和寿命评价试验方法。

关键词：发光二极管；可靠性；寿命评价试验方法发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种固体冷光源，具有无污染、寿命长、耐振动和抗冲击的特点，特别是在全球能源极度短缺的背景下，大功率发光二极管在照明市场的应用前景备受瞩目，必将成为新一代光源。

此外，由于应用领域越来越广，发光管的可靠性研究显得日趋重要。

1 发光二极管概述发光二极管简称为LED，由含镓、砷、磷、氮等的化合物制成。

当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可用来制成发光二极管。

在电路及仪器中作为指示灯，或组成文字或数字显示。

它是半导体二极管的一种，可把电能转化成光能。

2 影响LED可靠性的因素2.1 封装中的散热问题。

封装过程中的散热是必须解决的一个重要问题。

早期的GaN基LED可靠性研究观察到光输出迅速降低的一个重要原因是由于蓝光与紫外线辐射的温度升高，导致封装材料的透明度下降。

长时间接受紫外线的辐射会降低许多聚合物的光学透明度，而GaN带间辐射复合会产生紫外线，所以紫外辐射引起封装料退化是合理的。

对封装材料的热退化，有试验研究表明：塑料在150℃左右会因单纯的热效应使LED的光输出减弱，尽管在寿命试验中没有发现塑料封装的外观呈褐色。

但与LED接触的部分可能发生了变化。

进一步研究发现，环境温度为95℃，驱动电流≥40mA时，结温超过145℃，接近塑料变色的温度；当驱动电流小于30mA时，结温小于135℃，与之对应的LED退化率也小，所以引起塑料封装材料变化，对LED寿命有重要影响的温度范围是135℃～145℃；另外，在大电流条件下，封装材料甚至会碳化，在器件表面生成不透明物质，或碳化物质在表面形成电导通道，导致器件失效。

由于小功率GaN基LED的正常工作电流是20mA，远小于试验电流，封装材料碳化这种较极端的失效方式只可能出现在加速寿命试验中，在正常工作时，封装材料应是缓慢退化。

LED背光源的寿命与可靠性评估LED（Light-Emitting Diode）背光源在现代照明行业中得到了广泛应用，其节能、长寿命和高可靠性等特点使其成为许多照明设备的首选。

然而，为了确保背光源能够持久稳定地工作，需要进行寿命与可靠性评估。

本文将详细介绍LED背光源的寿命与可靠性评估的相关内容。

首先，寿命评估是判断LED背光源能否满足预期使用寿命的关键步骤。

常见的寿命评估方法有三种：开瓶寿命测试、项目化测试和加速寿命测试。

开瓶寿命测试是指对获取到的样品进行实际的使用测试，观察其工作情况，并跟踪记录其寿命时间。

这种方法确保了测试结果与实际使用情况更为接近，但需要耗费较长的时间和资源，并且在数据收集过程中存在较大的误差。

项目化测试是对大批量生产的样品进行寿命测试，并通过统计学方法获得寿命特性曲线。

这种方法可以节省时间和资源，但样本数量和测试时间仍然很大程度上影响了测试结果的准确性。

加速寿命测试是一种通过模拟实际使用条件，加速LED背光源老化过程的方法。

常用的加速寿命测试方法有高温老化测试、温湿循环测试、低温寿命测试等。

通过短时间内对背光源进行加速老化测试，可以推测其长时间使用下的寿命情况。

然而需要注意的是，在进行加速寿命测试时，应选择合适的老化条件，以确保测试结果与实际情况相符。

除了寿命评估，评估LED背光源的可靠性也是非常重要的。

可靠性评估主要包括可靠性测试和可靠性预测两个方面。

可靠性测试指对样品进行一系列的可靠性试验，如高温试验、低温试验、湿热试验、振动试验等，以获取样品在不同环境条件下的工作状态和寿命数据。

这些测试可以帮助了解LED背光源在各种条件下的可靠性，并为后续的可靠性改进提供依据。

可靠性预测通过统计学方法，根据已有的寿命数据，预测出未来LED背光源的可靠性。

常用的预测方法有失效率预测、寿命分布预测等。

这些方法可以为企业制定合理的维修综合管理方案提供支持，提前预知设备可能出现故障的情况，从而进行相应维护和替换。

引言：本文是关于LED老化测试报告的第二部分，介绍了LED老化测试的相关内容及结果。

LED老化测试是一项重要的测试工作，通过长时间的运行测试，可以评估LED的性能稳定性和寿命，并为产品研发和质量控制提供有力的依据。

本文将详细介绍测试过程、测试参数、测试结果及相关分析，以及对测试结果的总结和展望。

概述：LED老化测试是为了评估LED的性能稳定性和使用寿命而进行的测试。

通过长时间连续运行LED，并监测其亮度衰减、颜色偏移、可靠性等参数变化，可以获取相应的测试结果，并据此评估LED的品质和可靠性。

本文旨在介绍LED老化测试的过程、参数和结果，为读者提供全面了解LED老化测试的知识。

正文：一、测试过程1.测试设备选择2.测试参数设置3.测试样品准备4.测试时间安排5.测试环境控制二、测试参数1.亮度衰减测试(1)亮度衰减测试目的(2)亮度衰减测试方法(3)亮度衰减测试结果分析2.颜色偏移测试(1)颜色偏移测试目的(2)颜色偏移测试方法(3)颜色偏移测试结果分析3.可靠性测试(1)可靠性测试目的(2)可靠性测试方法(3)可靠性测试结果分析4.电流波动测试(1)电流波动测试目的(2)电流波动测试方法(3)电流波动测试结果分析5.温度测试(1)温度测试目的(2)温度测试方法(3)温度测试结果分析三、测试结果及分析1.亮度衰减测试结果分析2.颜色偏移测试结果分析3.可靠性测试结果分析4.电流波动测试结果分析5.温度测试结果分析四、测试结果总结1.测试结果总结及评价2.测试结果的意义和价值3.测试结果的局限性和改进方向五、测试结果展望1.对测试结果的展望和应用2.对LED老化测试的改进和优化建议3.对未来研究方向的展望总结：本文详细介绍了LED老化测试的过程、参数和结果，并对测试结果进行分析和总结。

通过LED老化测试，可以评估LED的性能稳定性和寿命，为产品的研发和质量控制提供参考依据。

目前的测试方法和参数仍然存在局限性，需要进一步改进和优化。