LED芯片寿命 试验方法

本技术涉及半导体照明及光电测试技术领域，提供一种测定LED寿命的方法及装置，所述方法包括：获取测试样本在第一条件下的测量数据；根据所述测量数据，拟合出所述测试样本的内量子效率在任意一个预设温度下随着该预设温度对应的多个预设电流变化的第一变化曲线；根据所述测试样本的内量子效率在每个预设温度下的第一变化曲线，找出所述内量子效率达到预设阈值时对应的预设温度，并将所述预设温度设置为测定LED寿命的试验温度。

本技术中，测试样本的测量数据的获取操作简单、测试耗时短，整个测试可以在一天或数小时内完成，与现有技术需要7～10天相比，测试效率有极大地提升。

技术要求1.一种测定LED寿命的方法，其特征在于，所述方法包括：获取测试样本在第一条件下的测量数据，其中，所述第一条件包括多个预设温度、以及每个预设温度对应的多个预设电流，所述测量数据包括测试样本的光功率和峰值波长；根据任意一个预设温度下随着所述预设温度对应的每个预设电流变化的光功率和峰值波长，利用公式得到与所述光功率和峰值波长对应的外量子效率，其中，P为光功率，λ为峰值波长，I为预设电流，ηEQE为外量子效率；根据所述外量子效率的变化趋势找到所述外量子效率的极大值，得到与所述外量子效率的极大值对应的光功率和电流值；根据所述测量数据和所述外量子效率的极大值对应的光功率和电流值，通过公式对的关系曲线进行拟合，得到拟合参数m，其中，A的物理意义是SRH非辐射复合系数，B的物理意义是辐射复合系数，C的物理意义是俄歇复合系数，P0为与所述外量子效率的极大值对应的光功率，I0为所述外量子效率的极大值对应的电流值，x＝P，根据所述拟合参数及所述外量子效率的极大值，利用公式得到所述外量子效率的极大值对应的内量子效率，其中，η0IQE为所述外量子效率的极大值对应的内量子效率，n0是外量子效率极值对应的载流子密度，ηinj是注入效率；根据所述外量子效率的极大值及对应的内量子效率利用公式得到所述预设电流下的出光效率，其中，η0LEE为预设电流下的出光效率，ηEQE0为外量子效率的极大值；根据所述预设电流下的所述出光效率和多个电流下的所述外量子效率，利用公式得到所述内量子效率随着多个预设电流变化的第一变化曲线，其中，ηIQE为内量子效率，ηLEE＝η0LEE；根据所述测试样本的内量子效率在每个预设温度下随着多个预设电流变化的第一变化曲线，找出所述内量子效率达到预设阈值时对应的预设温度，并将所述预设温度设置为测定LED寿命的试验温度，其中，所述预设阈值为任意所述预设电流和所述预设温度下对应的第一内量子下降预设百分比以下的第二内量子效率。

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芯片寿命试验方法低环境要求使LED的应用范围加大可靠的LED芯片质量将延长LED的使用寿命摘要：介绍了LED芯片寿命试验过程，提出了寿命试验条件，完善的试验方案，消除可能影响寿命试验结果准确性的因素，保证了寿命试验结果的客观性和准确性。

采用科学的试验线路和连接方式，使寿命试验台不但操作简便、安全，而且试验容量大。

1、引言作为电子元器件，发光二极管（LightEmittingDiode-LED）已出现40多年，但长久以来，受到发光效率和亮度的限制，仅为指示灯所采用，直到上世纪末突破了技术瓶颈，生产出高亮度高效率的LED和兰光LED，使其应用范围扩展到信号灯、城市夜景工程、全彩屏等，提供了作为照明光源的可能性。

随着LED应用范围的加大，提高LED可靠性具有更加重要的意义。

LED具有高可靠性和长寿命的优点，在实际生产研发过程中，需要通过寿命试验对LED芯片的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高LED芯片的可靠性水平，以保证LED芯片质量，为此我司在实现全色系LED产业化的同时，开发了LED芯片寿命试验的条件、方法、手段和装置等，以提高寿命试验的科学性和结果的准确性。

2、寿命试验条件的确定电子产品在规定的工作及环境条件下，进行的工作试验称为寿命试验，又称耐久性试验。

随着LED生产技术水平的提高，产品的寿命和可靠性大为改观，LED 的理论寿命为10万小时，如果仍采用常规的正常额定应力下的寿命试验，很难对产品的寿命和可靠性做出较为客观的评价，而我们试验的主要目的是，通过寿命试验掌握LED芯片光输出衰减状况，进而推断其寿命。

我们根据LED器件的特点，经过对比试验和统计分析，最终规定了0.3×～0.3mm2以下芯片的寿命试验条件：●样品随机抽取，数量为8～10粒芯片，制成ф5单灯；●工作电流为30mA；●环境条件为室温（25℃±5℃）；●试验周期为96小时、1000小时和5000小时三种；工作电流为30mA是额定值的1.5倍，是加大电应力的寿命试验，其结果虽然不能代表真实的寿命情况，但是有很大的参考价值；寿命试验以外延片生产批为母样，随机抽取其中一片外延片中的8~10粒芯片，封装成ф5单灯器件，进行为96小时寿命试验，其结果代表本生产批的所有外延片。

LED的寿命试验方法LED（发光二极管）是一种半导体器件，可以将电能转化为可见光能量。

相比传统的光源，LED具有更长的寿命，更低的能耗和更高的亮度。

但是，为了确保其质量和可靠性，需要进行寿命试验。

下面将介绍一种常见的LED寿命试验方法。

一、理论背景LED的寿命测试是通过长时间的运行来模拟使用条件，以观察LED光衰和颜色偏移。

寿命测试主要以光通量衰减和光色变化为指标进行评估。

光通量衰减是指LED发出的光强度随时间的增加而减少，光色变化是指LED的光谱分布在寿命期间发生变化。

二、测试方法1.设定运行条件：根据实际应用情况，设置LED的工作电流、工作温度和工作时间。

2.制作测试样品：根据所需测试的LED型号和数量，制作测试样品。

3.安装测试样品：将测试样品安装在测试装置中，确保良好的散热条件以保证测试结果的精确性。

4.运行测试样品：将测试样品通电运行，记录初始的光通量和光色参数。

5.定期测试：每隔一定时间，如1000小时、2000小时等，对测试样品进行测试。

测试项目包括光通量衰减和光色变化。

6.测试数据分析：将每次测试的数据记录下来，根据光通量衰减和光色变化的情况进行分析，得出寿命测试结果。

7.统计处理：根据测试结果，计算出平均寿命和故障率等指标。

三、注意事项1.温度控制：在进行寿命测试时，需要严格控制测试样品的工作温度，因为温度是影响LED寿命的关键因素之一2.典型样品选择：在进行寿命测试时，应选择具有代表性的典型样品进行测试，以保证测试结果的准确性和可靠性。

3.测试记录：对每次测试的数据进行详细的记录，包括测试时间、光通量、光色参数等，以便进行后续的数据分析和处理。

4.测试环境：为确保测试结果的可靠性，需要在恒温、湿度和尘埃等影响因素较小的环境中进行测试。

5.寿命评估：通过光通量衰减的情况可以评估LED的寿命，一般认为光通量衰减到初始值的70%时为LED的寿命。

综上所述，LED寿命试验方法包括设定运行条件、制作测试样品、安装测试样品、运行测试样品、定期测试、数据分析和统计处理等步骤。

led芯片检验LED芯片检验LED芯片是LED灯的核心部件，其质量的好坏直接影响到LED灯的性能和寿命。

为了确保LED芯片的质量，需要进行严格的检验。

下面将从外观检验、电性能检验和光参数检验三个方面介绍LED芯片的检验方法。

一、外观检验外观检验是LED芯片检验的基础，合格的LED芯片其外观应该无明显的损伤、氧化、污染等情况。

具体的外观检验方法如下：1.目测检验：用肉眼检查LED芯片的外观是否正常，是否有氧化、污染或者磨损。

2.显微镜检验：将LED芯片放在显微镜下观察，检查是否有划痕、裂纹等缺陷。

3.颜色检验：通过目测或者使用色差仪等工具检验LED芯片的颜色是否正常。

二、电性能检验LED芯片的电性能检验主要包括电流、电压和功率等参数的测试。

下面是常用的电性能检验方法：1.电流测试：使用电流表或者万用表测量LED芯片在标准电流下的电流值，检查是否符合设计要求。

2.电压测试：使用电压表或者万用表测量LED芯片在标准电压下的电压值，检查是否符合设计要求。

3.功率测试：通过测量电流和电压计算出LED芯片的功率值，检查是否符合设计要求。

三、光参数检验LED芯片的光参数检验是判断其光电转换效率和光质量的重要手段。

以下是几种常用的检验方法：1.亮度测试：使用光度计测量LED芯片的光亮度，检查是否符合设计要求。

2.色彩坐标测试：使用色度计测量LED芯片的色彩坐标，判断其颜色是否符合设计要求。

3.色温测试：使用色温计测量LED芯片的色温，检查是否符合设计要求。

4.发光角度测试：使用光度计测量LED芯片的发光角度，判断其光散射范围是否符合设计要求。

在LED芯片检验过程中，需要使用一些专业的测试仪器和设备，比如电流表、电压表、万用表、光度计、色度计等。

同时，还需要制定一套完善的LED芯片检验标准和流程，以确保检验的准确性和可靠性。

总之，LED芯片的检验工作是确保LED灯质量的关键环节。

通过外观检验、电性能检验和光参数检验等多方面的检验手段，可以有效评估LED芯片的质量，并对不合格的芯片进行淘汰，以提高LED灯的品质和可靠性。

使用HAST加速老化箱的LED（二极管）加速寿命试验方法HAST加速老化箱的目的、意义：寿命试验是在试验室模拟各种使用条件来进行的，为了缩短试验时间在不改变失效机理的条件下，用加大应力的方法来进行试验，通过加速寿命试验可以评价产品的可靠性水平。

半导体照明用发光二极管（LED）可靠性要求是LED器件能否应用于半导体照明的重要考量。

因此，规定适当的寿命要求、测量与试验方法是规范行业有序竞争的首要条件，此标准的制定对于促进我国半导体照明产品应用和行业产业化发展具有重大意义。

范围和主要技术内容：1、范围：平均寿命是电子元器件最常用的可靠性参数，发光二极管（LED）一般以光输出的衰减值作判断来获取试验数据，常规的方法需要较长的时间，本标准给出了一种可缩短试验时间获取试验数据的方法和比较简易的数据处理程序。

本标准规定了LED产品加速寿命试验的程序。

它适用于各种可见光和非可见光LED光输出的慢退化模式。

通过试验数据可求得该产品的平均寿命。

2、主要研究内容：规定LED产品加速寿命试验的程序；适用于各种可见光和非可见光LED光输出的慢退化模式；通过加速寿命试验来计算产品的平均寿命和评价产品的可靠性水平。

国内外情况简要说明：国内已有标准：GB.2689.1-81 恒定加速寿命和加速寿命试验方法总则、GB.2-81寿命试验和加速寿命的图估法（用于威布尔分布）、GB.2689.3-81寿命试验和加速寿命的简单线性无偏估计法（用于威布尔分布）、GB.2689.4-81命试验和加速寿命的最好线性无偏估计法（用于威布尔分布）、SJ/T11099-96寿命试验用表最好线性无偏估计用表（极值分布、威布尔分布）。

本标准是针对我国半导体照明产品的发展要求，参照上述标准制订的。

LED照明標準及品質研發聯盟建議標準規範004號_________________________________ LED元件與模組一般壽命試驗標準草案(徵求意見稿)2008-05-28發布LED元件與模組一般壽命試驗標準草案1.適用範圍：本標準適用於發光二極體元件及模組之一般壽命試驗方法。

2.用語釋義：本標準所用之主要名詞其定義如下。

(1)發光二極體(Light-emitting diodes,LED)：是指被電能激發後可以放出光且具有PN接面之半導體元件。

(2)LED元件(LED component)：一個封裝體內含有一個或多個LED晶粒。

(3)LED模組(LED module)：一個或多個LED元件組合成一個LED模組。

(4)LED壽命試驗：以設定之試驗溫度與試驗電流持續點亮LED，並且每隔一段時間量測與記錄LED之光輸出，由LED光輸出隨時間衰減程度，推算LED之光輸出衰減至一設定光衰程度時所需的時間。

(5)LED光電特性：LED光輸出、順向電壓、逆向電流、發光波長與色度座標等(6)相對光輸出：LED光輸出隨時間衰減，其光輸出與初始光輸出的比值。

LED光輸出為光功率、光通量或光強度。

(7)壽命：LED元件或模組之相對光輸出衰減至規定失效判定值時，所經過的時間(L,小時)。

(8)L70%(小時)：LED相對光輸出衰減至70%時所經過的時間，此時之失效判定值規定為70%。

(9)L50%(小時)：LED相對光輸出衰減至50%時所經過的時間，此時之失效判定值規定為50%。

(10)LED元件溫度基準點：LED元件溫度基準點應盡量接近LED晶粒之可量測溫度位置，並位於LED元件主要熱傳導路徑上。

(11)LED模組溫度基準點：LED模組溫度基準點應盡量接近LED元件群之可量測溫度位置，並位於LED模組主要熱傳導路徑上。

(12)接面溫度(Junction temperature)：LED元件的PN接面之溫度。

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。

怎样进行LED芯片寿命试验
佚名
【期刊名称】《中国照明》
【年(卷),期】2009(000)012
【摘要】介绍了LED芯片寿命试验过程；提出了寿命试验条件，完善的试验方案，消除可能影响寿命试验结果准确性的因素，保证了寿命试验结果的客观性和准确性。

采用科学的试验线路和连接方式，使寿命试验台不但操作简便、安全。

而且试验容量大。

【总页数】3页(P94-96)
【正文语种】中文
【中图分类】U467.523
【相关文献】
1.系统短板阻碍LED走向通用照明——光效达不到要求，光衰较快，驱动器不稳定，驱动芯片寿命低 [J],
2.FLASH芯片寿命试验设计及测试方法 [J], 杨凌云;
3.功率 MMIC 芯片加速寿命试验方法研究 [J], 周俊;高立
4.基于芯片产品的加速寿命试验研究综述 [J], 杨跃胜;傅霖煌;武岳山
5.LED光源双应力交叉加速寿命试验 [J], 沈明炎
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LED寿命推算方式
许多电子产品的寿命是以坏掉来评判，但LED是一种寿命很长的光源，可使用很久都不会坏。

但光通量的输出却会随着时间而衰减，因此行业内通常用光衰至70%所需的时间来定义LED光源的寿命，即L70。

随着技术的进步，LED的光衰越来越缓慢，要完整测试其光衰至70%的时间也难以做到。

由于电子产品的寿命呈指数规律，因此LED通常做较短时间的老化，通过采样光衰数据，然后以指数函数来推算其光衰至70%的时间。

通常对LED老化6000小时测试光通维持率LM（Lumen Maintains），按照指数规律，若6000小时后LM >91.8%，便可宣称25,000小时的寿命，若LM>94.1%可宣称35,000小时的寿命，但寿命推算的时间不超过测试时间的6倍。

图1.光衰指数曲线。