Bagaimana LED perlahan-lahan menurun dalam penggunaan normal?

Seperti yang saya pahami, LED biasanya memiliki masa pakai mungkin 25 tahun dengan output yang meluruh secara eksponensial sebagai fungsi waktu dan arus.

Apa yang menyebabkan degradasi? Saya menduga bahwa saat ini atom bergerak perlahan-lahan di dalam kisi, tetapi apa yang sebenarnya terjadi?

Mungkin artikel ini berisi semua yang perlu Anda pahami mengapa LED efisiensi tinggi secara bertahap gagal:

Memahami Penyebab Fading dalam LED Kecerahan Tinggi (Oleh Steven Keeping; Kontribusi Oleh Produk Elektronik; 2012-02-21).

Indikator LED, di sisi lain, jauh lebih rentan terhadap kegagalan, karena stres yang lebih rendah (daya yang lebih kecil), tetapi mekanismenya harus sama.

Beberapa kutipan dari artikel itu mengikuti:

Penyebab utama kegagalan

LED adalah perangkat listrik, dan karena itu ada banyak cara yang bisa salah. [...] Namun dalam praktiknya, LED sangat andal dan "kegagalan" kemungkinan besar merupakan hasil dari output cahaya yang jatuh di bawah ambang batas yang dapat diterima (biasanya 70 persen dari output awal [...]. Penyebab utama dari bahwa fading (atau "kegagalan lumen") dipicu (sebagian besar) oleh dislokasi threading menit yang diperkenalkan ke chip selama pembuatan wafer.

Dislokasi berulir bertindak sebagai situs nukleasi untuk dislokasi kristal yang lebih besar. Ini terbentuk secara alami karena pemanasan selama operasi, ekspansi termal dan penyusutan ketika LED dinyalakan dan dimatikan, dan tekanan mekanis seperti getaran. Karena semakin banyak dislokasi terjadi dari waktu ke waktu, jumlah situs untuk rekombinasi non-radiasi meningkat dan efisiensi kuantum turun. (Beberapa faktor lain, seperti difusi logam ke dalam semikonduktor dari kabel penghubung juga berkontribusi terhadap kegagalan lumen, tetapi dislokasi adalah mekanisme utama.)

[...]

Lebih buruk lagi, rekombinasi non-radiatif yang menyebabkan getaran kisi kristal menambah suhu keseluruhan. Dengan kata lain, seiring bertambahnya usia chip, chip akan bekerja semakin panas untuk voltase maju yang diberikan karena peningkatan jumlah fonon, mempercepat pembentukan dislokasi dan akhirnya kematian perangkat.

Intinya:

• Pembuatan persimpangan PN tidak bisa sempurna dan ini menyebabkan ketidaksempurnaan dalam kisi kristal.

• Ketidaksempurnaan ini memiliki celah pita yang berbeda, sehingga rekombinasi lubang elektron di lokasi tersebut tidak berkontribusi terhadap emisi cahaya (yaitu foton), tetapi menyebabkan emisi fonon (kuanta vibrasional).

• Ketidaksempurnaan cenderung bertindak sebagai pusat di mana kisi tumbuh "tidak teratur" semakin lama (ini disebut nukleasi ) karena getaran, guncangan termal, dll ...

• Telepon cenderung meningkatkan efek nukleasi, sehingga fenomena memiliki "umpan balik positif", dan cenderung memburuk dengan waktu.

• Mengikuti spesifikasi pabrikan membantu menjaga masalah itu terkendali.