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基于大功率发光二极管（LED）的半导体照明被誉为是新一代的绿色照明，广泛应用于景观照明、路灯、背光灯、汽车大灯等领域，具有很大的市场潜力。但是，大功率LED产品实际应用中面临着许多可靠性的问题，阻碍了其发展；生产中LED封装产品光学品质存在较大的波动性，限制了其生产效率。本文探讨了环境中温度、湿气两个重要因素对LED模块可靠性的影响及其失效模式，研究了封装工艺中为大家所忽略的金线键合工艺对产品光学品质一致性的影响，以指导LED封装设计、优化工艺，提高产品可靠性及一致性。开展不同温度、湿度条件下，大功率LED封装模块的存储实验、工作寿命实验。实验发现湿气侵入PC透镜，硅胶等封装材料，封装界面发生脱层，荧光粉胶变黑老化，硅胶出现裂纹，封装热阻增大等缺陷，最终导致LED产品流明效率下降。封装透镜对LED模块的可靠性有着不同影响，ASP透镜封装的LED样品比传统半球形透镜封装的样品具有更高的可靠性。LED模块失效主要由封装模块内部发生的缺陷造成。基于LED模块在85℃/85%相对湿度条件中的工作老化实验，建立热、湿气扩散与综合应力数值仿真模型，分析了模块内部的热应力、吸湿应力、蒸汽压力。PC透镜层相对湿度超过90%只需5个小时，其与硅胶的界面粘度强度将因湿气的存在而大大下降；在综合应力下，PC透镜、模塑料容易发生位移变形，这些都将导致封装模块内脱层缺陷的发生、材料的老化、光学路径的改变，最终导致LED光学性能下降。通过光学仿真，研究脱层对大功率LED模块出光效率的影响。脱层发生在PC透镜与硅胶之间的界面产生的影响较小，但若芯片表面完全发生脱层则造成超过50%的光衰；脱层对采用水平芯片与垂直芯片封装的LED模块的影响机制不同。研究了封装中不同粗糙度表面的LED芯片与荧光粉胶层界面的应力、应变情况。LED封装模块工作时，该界面上最大应力、应变随芯片表面粗糙度增加而增大；此外，粗糙度越大，水分、杂质污染物越容易积留在芯片表面，这都将导致LED模块在热湿环境中工作时该界面容易发生脱层。通过数值模拟与实验相结合的方法，研究了大功率白光LED封装生产中金线键合工艺对产品光色一致性的影响。其对LED模块的出光强度影响较小，但对空间角度色温影响明显。