你知道常见的LED芯片失效和封装失效的原因有哪些吗？

随着科学技术的发展，LED技术也在不断发展，为我们的生活带来各种便利，为我们提供各种各样生活信息，造福着我们人类。

在过去的十年中，LED照明和背光技术取得了长足的进步。作为公认的新一代绿色光源，LED光源已经出现在传统照明等领域，但是LED光源仍然存在许多未解决的问题。这些包括一致性差，成本高和可靠性差。主要问题是稳定性和可靠性。尽管目前预测LED光源的寿命超过50,000小时。但是，此寿命是指理论寿命，即光源在25°C下的寿命。在实际使用过程中，会遇到高温高湿等恶劣环境，这会放大LED光源的缺陷，加速材料的老化，并导致LED光源迅速失效。

失效模式的物理机制

LED灯珠是一个由多个模块组成的系统。每个组件的故障都将导致LED灯珠故障。从发光芯片到LED灯珠，共有近30种故障模式，如表1所示，LED灯珠的故障模式表。在这里，LED从组成结构上分为芯片和外部封装两部分。然后，将LED的故障模式和物理机制也分为芯片故障和封装故障进行讨论。

导致LED芯片故障的主要因素包括静电，电流和温度。静电放电会释放瞬时的超高压，这会对LED芯片造成极大的伤害。 ESD引起的LED芯片故障分为两种模式：软故障和硬故障。静电引起的高电压/电流会导致LED芯片短路并变成硬故障模式。 LED芯片短路的原因是电解质会因过高的电压而破裂，或者电流密度是由芯片中的电流路径引起的。

静电放电的稍低的电压/电流会引起LED芯片的软故障。软故障通常伴随着芯片反向泄漏电流的减小，这可能是由于反向电流高而导致的一部分泄漏电流路径的消失所引起的。与垂直LED芯片相比，静电对水平LED芯片的危害更大。因为水平LED芯片的电极在芯片的同一侧，所以静电产生的瞬间高电压更可能使芯片上的电极短路，从而导致LED芯片发生故障。

大电流也会带来LED芯片的故障：一方面，大电流会带来相对较高的结温;另一方面，大电流会带来相对较高的结温。另一方面，具有高动能的电子进入PN结将破坏Mg-H键和Ga-N键。 Mg-H键的断裂将进一步激活p层中的载流子，从而使LED芯片在老化开始时具有光功率的上升阶段，而Ga-N键的断裂将形成氮空位。氮空位增加了非辐射复合的可能性，这解释了该装置的光功率的衰减。氮空位的形成需要很长时间才能达到平衡，这是LED芯片缓慢老化的主要原因。

温度对LED芯片的影响主要是降低内部量子效率并缩短LED芯片的寿命。这是因为内部量子效率是温度的函数。温度越高，内部量子效率越低。同时，温度对材料的时效影响会使欧姆接触和LED芯片内部材料的性能变差。另外，高的结温使芯片中的温度分布不均匀，从而引起应变，从而降低了内部量子效率和芯片的可靠性。

导致LED封装失效的主要因素包括：温度，湿度和电压。

目前，最深入，最广泛的研究是温度对LED封装可靠性的影响。由于温度导致LED模块和系统故障的原因如下：

(1)高温会加速包装材料的降解并降低性能;

(2)结温对LED的性能影响很大。结温太高将导致磷光体层烧黑并碳化，从而导致LED的光效率急剧下降或导致灾难性故障。另外，由于硅胶与荧光粉颗粒之间的折射率和热膨胀系数之间的不匹配，过高的温度会降低荧光粉的转换效率，并且荧光粉的掺入比例越高，则荧光粉的强度越严重。光效率会降低;

(3)由于包装材料之间的导热性不匹配，温度梯度和温度分布不均匀，所以在材料内部可能会出现裂纹，或者在材料之间的界面可能会发生分层。这些裂纹和分层将导致光效率降低。芯片与荧光粉层之间的分层会降低光提取效率，而荧光粉层与灌封硅胶之间的分层会降低光提取效率超过20%。硅胶和基材之间的分层甚至可能导致金线断裂并导致灾难性故障。

以上就是LED技术的相关知识，相信随着科学技术的发展，未来的LED灯回越来越高效，使用寿命也会由很大的提升，为我们带来更大便利。