關於LED失效的兩種失效模式分析

led照明和背光燈技術在近十幾年已經取得了顯著的進步，作為公認的新型下一代綠色光源，led光源已出現在傳統照明等領域，但led光源尚存在很多沒有解決的問題。

其中包括一致性較差、成本較高和可靠性差等，其中最主要的問題就是穩定性和可靠性問題。雖然目前**led光源的壽命超過5萬小時。但這個壽命指的是理論壽命，光源在25℃下的使用壽命。

在實際使用過程中，會遇到高溫、高濕等惡劣環境，放大led光源缺陷，加速材料老化，使led光源快速失效。

失效模式的物理機理

led燈珠是乙個由多個模組組成的系統。每個組成部分的失效都會引起led燈珠失效。從發光晶元到led燈珠，失效模式有將近三十種，如表1，led燈珠的失效模式表所示。

這裡將led從組成結構上分為晶元和外部封裝兩部分。那麼， led失效的模式和物理機制也分為晶元失效和封裝失效兩種來進行討論。

表1 led燈珠失效模式

引起led晶元失效的因素主要包括：靜電、電流和溫度。

靜電放電可釋放瞬間超高電壓，給led晶元帶來很大的危害，esd導致的led晶元失效分為軟失效和硬失效兩種模式。由靜電帶來的高電壓/電流導致led晶元短路成為硬失效模式。led晶元短路的原因是過高的電壓使電解質破裂，或者過高的電流密度是晶元中產生電流通路。

靜電釋放稍微低一些的電壓/電流會導致led晶元的軟失效。軟失效通常伴隨著晶元反向漏電流的減小，這可能是由於高反向電流使一部分漏電流的路徑消失引起的。相比於垂直led晶元，靜電對水平led晶元的危害較大。

因為水平led晶元的電極在晶元同一側，靜電產生的瞬間高電壓更容易使晶元上的電極短路，從而引起led晶元失效。

大電流也會帶來led晶元的失效：一方面大電流會帶來比較高的結溫；另一方面，具有高動力能的電子進入了pn結會使mg-h鍵和ga-n鍵斷裂。

mg-h鍵的斷裂會進一步啟用p層的載流子，使led晶元在老化開始時有乙個光功率上公升階段，而ga-n鍵的斷裂會形成氮空位。氮空位增加了非輻射復合的可能性，從而解釋了器件的光功率的衰減。氮空位的形成要達到平衡時乙個很漫長的過程，這是led晶元緩慢老化的主要原因。