白光LED光衰原因探讨夏俊峰2008.09到目前，白光LED、尤其是小功率白光LED的发光性能快速衰退已越来越为人们所认识。其实，盲目地夸大宣传，只能将LED行业引向歧途，不正视白光LED存在的问题，只能延缓白光LED应用的发展。只有正视问题、研究问题、尽早解决问题，白光LED才能健康、快速发展。白光LED当前面临的一个主要问题就寿命问题。由于白光LED的价格尚很高，要想在照明市场光LED的寿命状况使得它还很难做到这一点。因此，必须找到影响白光LED寿命的因素，再来寻找解决办法。本人才疏学浅，只能提出一些浅显的看法、试验数据和分析，供有志之士参考。从LED的正常使用看，影响LED寿命的最主要的因素就是热。热量的来源，有材料正常的电阻在通电时产生的焦耳热，PN结产生的热，还有工艺中带来的寄生电阻产生的焦耳热，还有光被吸收后产生的热。热量的积累使得温度升高，温度升高使得芯片的性能衰退、材料老化、变性。当前，白光LED的光衰，主要有下列因素引起：荧光粉在较高温度下的性能衰退是第一位的原因；蓝光LED自身的快速衰退是第二位原因；LED封装底座（支架）材料的导热不良是引起衰退的第三位原因；封装的其它材料是引起光衰退的第四位原因；封装工艺是引起光衰退的第五位原因；应用不当（供电不当、散热不良等）是引起光衰退的第六位原因；紫外辐射对LED的影响是微弱的、长期的。下面分别来讨论这些因素的成因。一、荧光粉性能的衰退LED用的荧光粉受光激发效率随温度的变化关系，似乎还没有相关资料。已有充分的事实可以证明，温度升高，确实影响到荧光粉的性能和寿命。有荧光粉厂家做了测试，在温度为80度时，荧光粉的激发效率降低了2％。冷却后又恢复。而这仅仅是做很短时间的一个测试而已。已说明温度升高，荧光粉的性能下降。至于不可恢复的性能衰退，则是一个累计的过程，需要一定的时间。归一化Iv或φ我们也时常会遇到这样的事情，对白光LED使用或老化一段时间，发现LED更亮了，见图1。目前，这种状况对于小功率LED，一般在1000小时之内发生[注1]（这里是指1000小时的光通量可能还大于初始值，2008年中期后的产品及贴片产品可接近或达到1000小时）。对于大功率封装的LED，这种状况可能维持到2000小时。这种状况可能由下列情况产生：引用请注明出处上立足，让使用者既省电又省钱，就必须靠长寿命而节省的电费来弥补灯具的高价格。现实是，白时间图1小功率白光LED寿命图a.荧光粉和混合的胶作用，使荧光粉的性能降低，在温度的初期作用下，使荧光粉的性能恢复；b.荧光粉和混合的胶作用，使荧光粉的性能提高。c.蓝光芯片的初始一段时间性能有增强。在试验中发现，在初始一段时间内，白光LED的光通量既有一开始就上升的，也有一开始就下降的。这种状况在相同的红光芯片在不同厂家封装时也有发生。所以，仅以短时间的试验是很难断定是荧光粉的问题，还是封装材料和封装工艺的问题。但是，在小功率蓝光LED的寿命试验中发现，普遍存在初始一段时间光通量上升的现象，如图2。一般光通量上升期在200小时左右。而插件白光的光通量上升期一般在100小时左右[注1]。由此也可以推断，白光LED应该是荧光粉的性能首先衰退。小功率白光LED过了那个短暂的光通量提升期后，情况就很光LED，一般也是在100小时左右光通量上升，之后到6000小时较大幅度的上升和下降的摆动。到了6000小时以后，基本上开始坚定不移地一路下滑。目前一般的大功率白光产品在1.5～2万小时到达生命的终点（光衰达到50％）。不乐观了，开始像没有翅膀的飞机，结果将不言而喻。大功率白之间处于不是很稳定的状态，随时间推移，某些产品的光通量有引用请注明出处归一化Iv或φ时间若采用较高的电流工作，可以看到，上述的光通量提升期会提前，期间会缩短，寿命大大降低。小功率封装的LED这种现象图2小功率蓝光LED寿命图实在太明显了。大家可以对插件的白光LED做个20mA和30mA的实验对比就很清楚了。由于插件LED的支架材料是铁质，导热性能不能满足蓝光芯片的散热要求，使得热量聚积而产生的温度不适合蓝光芯片和荧光粉的生存。有几个现象还可以证明，白光LED的寿命主要是由于荧光粉的性能衰退而缩短的。首先，我们在寿命试验结束后，可以看到，LED已不是白光了，而是严重偏蓝色的光。说明荧光粉的作用丧失。（注意，是寿命试验结束，不是老化试验。请参考注2。）其次，有人做了这样的试验，即将已衰减30％多的白光LED取出芯片测试，发现芯片只衰减了百分之几。这也说明是荧光粉的作用丧失。第三，相同的小芯片，用大功率的封装的白光，寿命远好于小功率的封装的白光。（这在后面还有详细讨论。）总体来讲，在温度的作用下，荧