LED發(fā)展簡史
早在半個(gè)世紀(jì)前，人們就已認(rèn)識到半導(dǎo)體材料能發(fā)出光。1962年，通用電氣公司的尼克·何倫亞克（Nick Holonyak Jr.）成功研發(fā)了首個(gè)實(shí)際應(yīng)用中的可見光發(fā)光二極管。LED，即發(fā)光二極管，是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體器件。其基本構(gòu)造包括一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，封裝在帶有引線的支架中，并用環(huán)氧樹脂封閉，形成固態(tài)封裝，從而提供良好的抗震性能。

最初，LED主要用作儀器指示燈。隨著技術(shù)進(jìn)步，LED在交通信號燈和大面積顯示屏等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。例如，12英寸的紅色交通信號燈，傳統(tǒng)上使用140瓦的白熾燈，經(jīng)過紅色濾光片后，光效損失90%。而新型設(shè)計(jì)中，使用18個(gè)紅色LED作為光源，總功耗僅為14瓦，卻能達(dá)到相同的光效。汽車信號燈也是LED應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

LED芯片原理
LED是一種固態(tài)半導(dǎo)體器件，能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為光能。其核心是一個(gè)半導(dǎo)體晶片，一端連接負(fù)極，另一端連接正極，整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝。半導(dǎo)體晶片由P型和N型半導(dǎo)體組成，P型半導(dǎo)體中空穴占主導(dǎo)地位，而N型半導(dǎo)體中電子占主導(dǎo)地位。當(dāng)電流通過時(shí)，電子被推向P區(qū)，與空穴復(fù)合并發(fā)射光子，從而產(chǎn)生光。光的顏色取決于P-N結(jié)材料的波長。

1.發(fā)光原理

2.芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

芯片的分類
1. MB芯片：
定義：金屬粘著芯片，屬于UEC專利產(chǎn)品。
特點(diǎn)：使用高散熱系數(shù)的硅作為襯底，散熱效果好。通過金屬層接合磊晶層和襯底，反射光子，減少吸收。導(dǎo)電的硅襯底取代GaAs襯底，熱傳導(dǎo)能力更強(qiáng)。底部金屬反射層有助于提升光度和散熱。尺寸可加大，適用于高功率領(lǐng)域。

2. GB芯片：
定義：粘著結(jié)合芯片，屬于UEC專利產(chǎn)品。
特點(diǎn)：透明藍(lán)寶石襯底，出光功率高。芯片四面發(fā)光，圖案效果出色。亮度高，但耐高電流稍差。

3. TS芯片：
定義：透明結(jié)構(gòu)芯片，屬于HP專利產(chǎn)品。
特點(diǎn)：工藝復(fù)雜，可靠性高。透明GaP襯底，亮度高。

4. AS芯片：
定義：吸收結(jié)構(gòu)芯片，臺(tái)灣LED光電業(yè)界開發(fā)成熟。
特點(diǎn)：四元芯片，亮度高。可靠性優(yōu)良，應(yīng)用廣泛。

材料磊晶種類
1. LPE：液相磊晶法，用于GaP/GaP。
2. VPE：氣相磊晶法，用于GaAsP/GaAs。
3. MOVPE：有機(jī)金屬氣相磊晶法，用于AlGaInP、GaN。
4. SH：單異型結(jié)構(gòu)GaAlAs/GaAs。
5. DH：雙異型結(jié)構(gòu)GaAlAs/GaAs。
6. DDH：雙異型結(jié)構(gòu)GaAlAs/GaAlAs。

組成及發(fā)光

1. LED晶片的組成：主要有砷(AS)、鋁(AL)、鎵(Ga)、銦(IN)、磷(P)、氮(N)、鍶(Si)等元素組成。

2. LED晶片的分類：
按發(fā)光亮度分：一般亮度（如R、H、G、Y、E等）、高亮度（如VG、VY、SR等）、超高亮度（如UG、UY、UR、UYS、URF、UE等）、不可見光（如紅外線R、SIR、VIR、HIR）、紅外線接收管（如PT）、光電管（如PD）。
按組成元素分：二元晶片（如磷、鎵，如H、G等）、三元晶片（如磷、鎵、砷，如SR、HR、UR等）、四元晶片（如磷、鋁、鎵、銦，如SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG）。

汽車LED必須通過的車規(guī)級AEC-Q102測試
由福特、克萊斯勒、通用組成的汽車電子（AEC）頒布了光電器件的可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q102，覆蓋了LED、激光組件、光電二極管、光電晶體管等分立器件，共分28個(gè)大項(xiàng)，對光電器件的可靠性展開了嚴(yán)格的測試要求，為主機(jī)廠提供了可靠性高、使用壽命長的光電器件。LED汽車照明中使用的LED發(fā)光器件要求達(dá)到車規(guī)級，要求光效高、耐溫好，同時(shí)對LED芯片的穩(wěn)定性和一致性要求極高。

通過AEC-Q102認(rèn)證對企業(yè)是一個(gè)漫長的過程，要求一款產(chǎn)品從設(shè)計(jì)研發(fā)之初就需要對標(biāo)這個(gè)測量標(biāo)準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)產(chǎn)品缺陷，才能使得量產(chǎn)成品能夠順利通過AEC-Q102的認(rèn)證。

AEC-Q102測試認(rèn)證適用產(chǎn)品
LED、激光組件、激光元件、光電二極管、光電晶體管、發(fā)光二極管、光導(dǎo)管、光電池、光電三極管、熱敏電陽、溫差發(fā)電器、溫差電致冷器。光敏電阻、紅外光源、光電耦合器、發(fā)光數(shù)字管、使用光電功能和其他組件(例如帶集成電路的LED、帶光電二極管的激光組件.光耦)的多芯片模塊。

LED需要通過的AEC-Q102測試項(xiàng)目
1.靜電防護(hù)試驗(yàn)(ESD)：LED組件在靜電防護(hù)能力上較一般IC類來得低，目前組件廠除非增加Zener Diode，否則多數(shù)無法保證ESD等級，然多以HBM>2KV與MM>1KV為挑戰(zhàn)目標(biāo)。
2.濕度敏感性等級區(qū)分試驗(yàn)(MSL)：LED車用規(guī)范已要求需進(jìn)行此測試，然對于表面黏著型(SMD)組件來說，此試驗(yàn)有助于了解產(chǎn)品耐濕等級，方便作為產(chǎn)線管理之用。
3.熱阻(th)與Tj估算：LED產(chǎn)品對熱的敏感性很高，而且隨著環(huán)境的增加，衰減速度也會(huì)加快，因此必須采取有效的散熱措施。通過熱阻量測，可以幫助客戶找到合適的散熱方式，或選擇合適的材料，以延長壽命。
4.產(chǎn)品點(diǎn)亮壽命試驗(yàn)：透過各種不同之電流、溫度、濕度等的組合模式進(jìn)行，包括美國能源之星DoE EnergyStar LM-80之驗(yàn)證服務(wù)。
5.壽命預(yù)估：典型的點(diǎn)亮試驗(yàn)，藉由計(jì)算產(chǎn)品之活化能(Activation Energy)，以獲得更為正確的壽命預(yù)估值。
6.脈沖試驗(yàn)：一種快速而嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)方式，最真實(shí)地模擬實(shí)際使用情況，可配合高溫或低溫環(huán)境貯存，也可用于溫度循環(huán)試驗(yàn)，是最嚴(yán)格的加速模擬。
7.環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)：典型的應(yīng)力試驗(yàn)為溫度循環(huán)試驗(yàn)與溫濕度循環(huán)試驗(yàn)，前者主要是利用材料的熱膨脹不匹配特性以使組件構(gòu)裝后的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)得以顯現(xiàn)，后者則是透過呼吸效應(yīng)以顯現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量問題。
8.機(jī)械應(yīng)力試驗(yàn)：組裝后的推拉力、震動(dòng)、沖擊等模式，應(yīng)根據(jù)使用目的和環(huán)境條件進(jìn)行規(guī)劃，以突出產(chǎn)品瑕疵。
9.腐蝕性氣體試驗(yàn)：腐蝕性氣體的來源有兩種：鹽霧和酸性氣體。由于受到空氣污染的影響，空氣中的酸性氣體與水分結(jié)合后產(chǎn)生的液體，對LED材料來說是極其嚴(yán)苛的，不僅會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部光反射急劇下降，還可能導(dǎo)致外部老化，影響顏色等問題。
10.防水防塵試驗(yàn)：終端產(chǎn)品在防水、防塵等方面要求極高，特別是在戶外使用時(shí)，必須進(jìn)行更嚴(yán)格的檢測，以確保產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。
11.其它試驗(yàn)：其它常用試驗(yàn)尚包括了產(chǎn)品早夭篩選技術(shù)、焊錫性(Solderability)、壓力鍋(PCT)、耐熱試驗(yàn)(Heat Resistance)等。
12.光學(xué)分析：提供可控溫之積分球系統(tǒng)(50cm與100cm)與MCD量測，可量測出LED產(chǎn)品之色溫、光通量、光強(qiáng)度、色坐標(biāo)、演色性、波長等，協(xié)助解決客戶測試過程中的量測需求，以做為各種驗(yàn)證判定結(jié)果的依據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)效率與正確率。

北測測試能力及AEC-Q102技術(shù)要求