【SSLCHINA2015】聚焦LED可靠性与热管理

2015年11月4日上午，在第十二届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA 2015)隆重召开之际，“可靠性与热管理”技术分会如期举行，行业大咖如约而至，与参会代表共同交流、分享各自领域的最新研究成。

中国科学院半导体研究所研究员、博导赵丽霞女士和易美芯光( 北京) 科技有限公司CTO 及执行副总裁刘国旭先生共同主持此次分会。

易美芯光（北京）科技有限公司执行副总裁刘国旭

一直以来，可靠性与热管理技术是制约LED照明高品质的重要因素，蔓延在产业链的各环节。虽然如今对于可靠性的关注点，已从LED单个产品向整个系统可靠性的方向发展，但在这一过程中，新型散热材料、热管理技术、LED照明系统可靠性研究及设计、故障数据与失效分析、寿命加速老化测试方法、失效模式与仿真模拟等技术的进步仍影响着整个系统的可靠性。

为进一步降低器件、电源的温度，提高产品可靠性，各科研院所、研发机构、企业等通过不断实验新型散热材料、热管理技术，完善LED照明系统可靠性研究及设计，采用分析故障与失效数据，加速寿命老化测试及失效模式与仿真模拟等方法，从外延、芯片、封装器件、荧光粉等不同环节积极探索。

来自RTI国际建筑设计与防护系统的Lynn Davis主任分享了他在SSL器件加速老化测试案例的研究进展，他指出，SSL器件是由发光二极管（LED）、光学元件、反光片、电子驱动及连接器等多个元件构成的复杂系统。为此类器件设计加速压力测试（AST）是试图在大幅度缩减时间框架下，为照明系统元件创建现实失效模式的复杂项目。

“温度、湿度及电应力等一些环境压力因素会加速老化和降解过程。” Lynn Davis表示，但因每项压力因素对系统元件所产生的影响都不同，应对此加以了解并得出产品的可靠性和寿命信息。通过对环境压力条件和SSL器件进行综合研究，能够更深入理解SSL系统加速测试的优点与局限。

Lynn Davis还与参会代表讨论了SSL系统AST实验方法与结果，包括失效模式识别及与现实经验的关联，并介绍了SSL器件强加速应力测试（HAST）的结果以及该方法中潜在失效模式的启示和局限。

随后，飞利浦（中国）投资有限公司质量首席工程师陶国桥发表了主题为“可靠性卓越的SSL制造”的精彩报告。他指出，产品的高可靠性是指故障率低，而低故障率的实现离不开卓越的产品制造。

意大利帕多瓦大学Matteo Meneghini在主题为“向高可靠性氮化镓发光二极管：理解渐进的和灾难性故障的物理起源”报告中，首先回顾了造成GaN基高效率LED退化的物理机制，以及他们的最新研究成果，并就在降解器件的有源层时，是由于非辐射缺陷的产生以及通过连接处建立的分流路径；降解荧光体包装体系，具有随之而来的恶化的LED的色属性；突发故障，是由于静电放电和电过载等三大方面的问题与现场参会代表进行的深入讨论。

达姆施塔特工业大学照明技术实验室的Max Wagner & Alexander Herzog与大家分享了有关LED老化加速的最新研究成果——14000小时LED降解测试与老化数据分析。

在LM 80测试标准方法的流明维持率光源一生中进行测量。当然，客户的第一兴趣是光通量。只要光谱行为不随时间变化，存在这样的方法是毫无疑问的。不过，不幸的是一些LED灯（尤其是白色的）频谱会在老化过程中发生改变。

除了灯具层面的热管理创新外，深入到更为微观的层面，如外延、芯片及封装领域，也是众多业内专家努力的方向。

来自易美芯光(北京)科技有限公司的孙国喜就为大家介绍了“支架型LED封装硫化光衰的失效机制和测试方法”。

易美芯光（北京）科技有限公司副总经理孙国喜

孙国喜指出，中功率支架型LED是当前液晶背光和照明替换光源的最常用的封装形式。其支架由镀银的铜基板和白色塑料外壳组成，两个材料都是高反射率用以提高LED的出光。而镀银层会受到一些有机气体或化学物的侵蚀而逐渐变暗、变黑，从而使LED产品出现光衰，特别是在高温和光照下，硫及其化合物是空气中常见的气体污染，极易与银反应形成硫化银。

硫化实验被广泛用来评估LED封装材料和产品的气密性，其测试方法最初来源于印刷电路产品的硫化测试，并进行了不同的调整。这些不同的测试方法各有利弊，不易对封装材料和产品进行客观的一致的评估和对比。

通过LED硫化测试中各参数（包括容器、待测品排布、污染源、温度、时间等）对实验结果的影响提出了一个简单可行、重复性和分辨率佳的测试方法和设置及参数。“采用这个测试评估方法可以有效指导产品结构设计、封装材料选择和封装工艺优化，从而系统性的提高产品对有害气体的抵抗能力。”孙国喜分析认为。

此外，针对硫化导致的光衰与温度和时间的关系，以扩散理论为模型进行了数据分析，还提出了硫化光衰遵循的经验公式。

文章来源：中国半导体照明网