LED的發(fā)光源是由所謂的III-V化合物所構(gòu)成，即大家熟知的磊晶晶粒（chip），該固態(tài)化合物本身性質(zhì)很安定，在產(chǎn)品所規(guī)范的條件下使用并不易損壞，而處于一般的應(yīng)用環(huán)境中也不起化學(xué)反應(yīng)，因此擁有較長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命。然而，為使該LED chip發(fā)光，必須由外界通入電流，因此一般會(huì)把尺寸很小的chip黏貼在特定的載臺(tái)（或稱導(dǎo)線架）上并以金屬線或銲錫等材料連接chip的正負(fù)兩極，然后用高分子材料包復(fù)整個(gè)載臺(tái)，這就是所謂的封裝制程，經(jīng)過這段制程后成為市面上常見一顆顆的LED燈粒。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還會(huì)視所需把數(shù)顆LED燈粒組裝成模組，最后再與其它功能的模組組合成為終端產(chǎn)品。
從上可知，一個(gè)LED產(chǎn)品的失效，起因可能來自于該產(chǎn)品的任何一個(gè)部份，故必須抽絲剝繭方能找到真正的失效原因。針對(duì)失效來自LED燈粒而言，因完整的LED燈粒中，LED chip本身很強(qiáng)壯，但包復(fù)chip的封裝材料則易遭受損傷，因此，LED燈粒的失效多可歸因于封裝材料的破壞或劣化所導(dǎo)致。若要充分解析這類失效，牽涉到光學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、電子物理學(xué)等領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，并搭配精密的儀器與豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，才能確認(rèn)失效點(diǎn)并推導(dǎo)真因，進(jìn)而提出改善對(duì)策。
1. 不亮：這種失效是指LED通電后完全不發(fā)光。一般而言，導(dǎo)電路徑上的 ”斷路（open）＂是本類失效的主因之一，確認(rèn)斷路的方法也十分簡(jiǎn)易，以常見的三用電表就可驗(yàn)證。不過，要找到斷路點(diǎn)就必須做進(jìn)一步的解析，例如：可用X-ray來確認(rèn)打線是否斷線或脫離、用SEM（掃瞄式電子顯微鏡）觀察剖面結(jié)構(gòu)可檢查黏晶部份的缺陷等等。本類失效的第二個(gè)主因是 ”短路（short）” ，這是因?yàn)殡娏魑创_實(shí)通過LED chip，而是流經(jīng)”旁門左道”，故LED燈粒自然不會(huì)發(fā)光，如：因發(fā)生電子遷移導(dǎo)致電極金屬原子的不正常擴(kuò)散，譬如氧化銦錫（ITO）、銀或是GaN/InGaN二極管中的阻擋層金屬等都可能因機(jī)械應(yīng)力、高電流密度或在腐蝕性的環(huán)境發(fā)生此類異狀。其它的原因可能是打線偏移、黏晶膠爬膠等等。這種失效必須利用I-V curve（電流-電壓圖）才能判定，至于失效點(diǎn)因?yàn)閺耐庥^無法檢查到上述缺陷，故需先以X-ray來確認(rèn)；或是化學(xué)溶液去除LED封裝材料后，再使用光學(xué)（OM）或電子顯微鏡（SEM）仔細(xì)檢查。
短路爬膠
開路斷線
2. 變色：這類失效是指LED不點(diǎn)亮的狀況下，外觀顏色或膠材透明度與新品不同，用肉眼即可看出，通常在產(chǎn)品使用一段時(shí)間或在做完可靠度試驗(yàn)后發(fā)生。一般說來，變色區(qū)域大致可區(qū)分為發(fā)生在導(dǎo)線架或封裝膠材兩類，若發(fā)生在導(dǎo)線架，通常是因?yàn)楸砻媾c環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如氧化或硫化，要分辨屬于哪種需仰賴成份分析，可使用的儀器包含有EDS（Energy Dispersive X-ray Spectroscope）、XPS（X-ray Photoelectron Spectrometer）、AES（Augur Electron Spectroscope）等等。若是封裝用的膠材發(fā)生變色，則屬于高分子材料的劣化現(xiàn)象，如環(huán)氧樹脂易受高溫或是紫外光影響而變黃，因此白光LED多改采矽膠取代之。分析此類失效應(yīng)特別留意，因膠材本身有一定的透明度，有時(shí)變色的導(dǎo)線架因被膠材蓋住而誤判為膠材變色，引導(dǎo)至錯(cuò)誤的改善方向。
支架變色
3. 光衰：這種失效系指LED發(fā)出的光強(qiáng)度低于新品。如前面章節(jié)所述，光衰程度已成為評(píng)判LED照明產(chǎn)品壽命的重要指標(biāo)，所以這類失效的分析就相當(dāng)重要。整體來說，本類失效的分析非常復(fù)雜，因?yàn)橛绊懝鈴?qiáng)度的因素非常多，如chip劣化、反射杯的劣化、膠材與chip間脫層、膠材透明度下降、打線接合面電阻上升、熱阻太高等等，若發(fā)生在白光LED，則還需考慮螢光粉劣化的問題，因白光LED通常使用一或多種的螢光粉，它們會(huì)受到熱或濕氣的影響而衰減并降低效率，導(dǎo)致產(chǎn)出的光色改變。分析的手法包括有：非破壞檢測(cè)，如外觀檢查、LED電性曲線、積分球的光學(xué)特性等等，用上述數(shù)據(jù)綜合判斷，逐一排除，當(dāng)推斷可能原因后，接著進(jìn)行破壞性分析，利用樣品制備技術(shù)制作出適合的分析樣品，再輔以各種儀器如SAT（Scanning AcousTIc Tomography）超音波掃瞄、FTIR（Fourier Transform InfraRed）傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀、TEM（Transmission Electron Microscope）穿透式電子顯微鏡、SEM（Scanning Electron Microscope）等等加以驗(yàn)證，方能到真因。
白光LED光衰分析 – 黃光強(qiáng)度衰減
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