一、摘要: 
   对大功率 GaN 基白光 LED 在 85 ℃下进行了高温加速老化实验。经 6500 h 的老化，样品光通量退化幅度为 28% ～ 33% 。样品的 I-V 特性变化表明其串联电阻和反向漏电流不断增大，原因可归结为芯片欧姆接触的退化及芯片材料中缺陷密度的提高。样品的热特性变化显示出各结构层热阻均明显增大，这是由散热通道上各层材料的老化及焊料层出现大面积空洞引起的。分析表明，高温老化过程中芯片和封装材料的退化共同导致了 LED 的缓变失效。
二、引 言：
   半导体照明是近年来全球发展前景的高新技术之一，随着以 GaN 为代表的第三代半导体材料的兴起，产品光效的迅速提升，蓝光和白光发光二极管( LED) 的大规模量产，其在照明领域的广泛应用已逐渐实现［1］。2010 年，Cree 公司的白光 LED 的实验室光效已提高到 208 lm /W，而光效为 132 lm /W、光通量为 139 lm 的单颗芯片封装产品也于 2009 年实现量产。欧司朗、Lumileds等供应商的量产白光 LED 的光效也都在 100 lm /W以上。



   虽然大功率 LED 已经具备了通用照明所需的发光效率，但是如何提高其寿命与可靠性是业界一直未能完全解决的难题。如果不能实现高可靠性和长寿命的 LED 光源，即使发光效率再高，昂贵的维护成本也必然会限制其在各个领域的应用，所以如何提高大功率 LED 的可靠性成为现阶段研究的重点。
   由于大功率 LED 是功率型器件，受温度和电流影响较大，且产品寿命一般可达几万小时，因此对其可靠性的研究通常采用高温加速老化或者大电流加速老化的方法，使其在失效机理不变的前提下短时间内各性能参数发生明显退化。本文对额定功率为 1 W 的 GaN 基白光 LED 进行了温度应力加速老化实验，在老化过程中测量了样品的光通量、I-V 特性、热阻等参数，进行了对比分析，并探究了 GaN 基大功率白光 LED 的失效机理。
三、实验：
   将 1 mm × 1 mm 的 GaN 基大功率蓝光芯片涂敷 YAG 黄色荧光粉制成的白光 LED 作为实验样品，初选 5 支光、电、热等主要性能参数值相近的器件样品。器件外形如图 1 所示。将 LED 样品固定于可施加电流的恒温实验平台上，样品的金属管壳与恒温平台的导热膜紧密接触，以达到良好的导热性能。为保证高应力下样品的失效机理与正常应力水平相同，结合样品供应商提出的芯片结温应低于 130 ℃以确保灌封硅胶和荧光粉不会非正常失效的建议，将老化平台温度设定为 85 ℃，电流为样品的额定工作电流 350 mA。LED 的结温由下式表示:
   TJ = TA + Pth·Rth， ( 1)其中 TJ是结温，TA 为 LED 的管壳温度，Pth为 LED的热耗散功率，Rth为芯片到管壳的热阻。老化前测得的样品热阻均值为 12 K /W，老化初始时各样品结温约为 97 ℃。通过阶段性测试样品的光通量、I-V 特性以及热阻等关键性参数来记录样品性能的退化情况。http://www.zhenghangyq.com