失效定位技术是发光二极管失效性分析中的重要组成部分, 本文在主流的3种失效定位技术:光子辐射显微技术、光诱导电阻变化、红外热成像显微技术的基础上, 提出了一种显微红外热点定位测试系统。该系统通过双线性插值算法使源图像放大至原来的4倍, 在使用20 μm微距镜头的条件下, 能达到与5 μm微距镜头接近的效果, 降低了LED失效检验成本。利用可见光图像和红外热像图的叠加, 提高电压对LED芯片失效点进行锁定, 能在大范围内迅速定位LED芯片缺陷所在。在此基础上, 结合FIB技术和SEM设备分析LED芯片微观结构, 可以进一步分析LED芯片的失效原因, 最终得到LED芯片的失效机理。实验结果表明, 在初步的缺陷定位中, 显微红外热点定位系统可快速地在无损条件下大范围区域内提供LED热数据分布, 定位关键失效点, 有效地提高了工作效率, 降低了失效检测成本。

在现代农业生产中, 常采用发光二极管(LED)作为植物照明光源对农业作物进行补光, 为提高LED植物照明阵列光源的均匀度, 本文在光量子体系下, 提出一种新的基于粒子群算法的LED植物照明阵列光源设计方法。通过MATLAB对红蓝光LED植物光源阵列进行数学建模, 运用粒子群算法寻找高均匀度条件下的红蓝光LED坐标, 设计出二维情况下的红蓝光LED排布阵列; 在三维情况下, 为解决维度升高时可能会导致的求解陷入局部极小问题, 采用改进的随机惯性权粒子群算法进行三维方案设计, 并使用Tracepro对两种设计方案进行验证, 与传统的红蓝光LED等间距逐行排列设计进行了对比。研究结果表明, 与常见逐行排列LED阵列设计达到的光量子通量密度(PPFD)均匀度为79.6%相比, 通过粒子群算法寻优的设计方法, 二维设计方案的PPFD均匀度达到88.7%, 较等间距逐行排列设计提高了9.1%; 三维设计方案的PPFD均匀度达到92.6%, 较二维设计方案提高了3.9%, 较等间距逐行排列设计提高了13%。本实验证明了运用粒子群算法在二维和三维空间进行LED植物照明阵列光源设计的可行性, 在简易设计流程的同时, 提高了工作效率。

针对LED样品检测中的样品短路失效、LED光源黑化、光通量下降和芯片表面通孔异常现象, 采用金相切片、机械微操、静电测试等方式结合扫描电镜和能谱仪(EDS)等表征手段对失效机制进行了分析, 揭示了LED失效原因。包括镀层银离子与杂质硫离子导致光源黑化; 芯片抗静电电压低, 部分样品发生静电击穿; 失效芯片通孔下面的Ni-Sn共晶层存在大量空洞, 使得复杂结构的芯片通孔应力不均, 样品工作时芯片表面开裂破碎, 从而导致PN结短路失效; 封装胶中残存的杂质离子腐蚀芯片负电极导致电极脱落而出现漏电、光衰和死灯等现象。