白光LED的光衰原因探究
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LED用的熒光粉受光激發(fā)效率隨溫度的變化關(guān)系，似乎還沒有相關(guān)資料。但已有充分的事實可以證明，溫度升高，確實影響到熒光粉的性能和壽命。
有熒光粉廠家做了測試，在溫度為80度時，熒光粉的激發(fā)效率降低了2%,冷卻后又恢復(fù)。而這僅僅是做很短的時間的一個測試而已。已說明溫度升高，熒光粉的性能下降。至于不可恢復(fù)的性能衰退，則是一個累計的過程，需要一定的時間。
我們也時常會遇到這樣的事情，對白光LED使用或老化一段時間，發(fā)現(xiàn)LED更亮了，見圖一。目前，這種狀況對于小功率LED,一般在1000小時之內(nèi)發(fā)生（這里是指1000小時的光通量可能大于初始值，2008年中期后的產(chǎn)品及貼片產(chǎn)品可接近或達(dá)到1000小時）。對于小功率封裝的LED,這種狀況可能維持到2000小時。這種狀況可能由下列情況產(chǎn)生：
A:熒光粉和混合的膠作用，使熒光粉的性能降低，在溫度的初期作用下，使熒光粉的性能恢復(fù)；
B:熒光粉和混合的膠作用，使熒光粉的性能提高。
C:藍(lán)光芯片的初始一段時間性能有增強(qiáng)。
在試驗中發(fā)現(xiàn)，在初始一段時間內(nèi)，白光LED的光通量既有一開始就上升的，也有一開始就下降的。這種狀況在相同的紅光芯片在不同廠家封裝時也有發(fā)生。所以，僅以短時間的實驗是很難斷定是熒光粉的問題，還是封裝材料和封裝工藝的問題。
但是，在小功率藍(lán)光LED的壽命試驗中發(fā)現(xiàn)，普遍存在初始一段時間光通量上升的現(xiàn)象，如圖2,一般光通量上升期在200小時左右。而插件白光的光通量上升期一般在100小時左右。由此也可以推斷，白光LED應(yīng)該是熒光粉的性能首先衰退。
小功率白光LED過了那個短暫的光通量提升期后，情況就很不樂觀了，開始像沒有翅膀的飛機(jī)，結(jié)果將不言而喻。大功率白光LED,一般也是在100小時左右光通量上升，之后到6000小時之間處于不是穩(wěn)定的狀態(tài)，隨時間推移，某些產(chǎn)品的光通量有較大幅度的上升和下降的擺動。到了6000小時以后，基本上開始堅定不移地一路下滑。目前一般的大功率白光產(chǎn)品在1.5~2萬小時到達(dá)生命的終點（光衰達(dá)到50%）。
（2） 藍(lán)光LED自身的快速衰退
就芯片相比較而言，藍(lán)光LED的壽命是最差的，小功率插件藍(lán)光LED在20mA工作下，壽命7000~10000小時左右。而小功率插件紅光LED甚至在50mA下工作8000小時還沒有光衰！同樣的封裝，紅光消耗的功率是藍(lán)光的1.8倍而性能沒有惡化。黃光、綠光的壽命都遠(yuǎn)高于1萬小時。
所以，藍(lán)光芯片自身壽命就差，先天的不足導(dǎo)致由它構(gòu)成的白光LED的壽命更差。
就芯片的材料來看，藍(lán)光和綠光LED芯片，主要是外延材料摻雜不同，襯底一般都是藍(lán)寶石，襯底的導(dǎo)熱能力向相同的。所以，外延部分的材料結(jié)構(gòu)決定了他們的耐受溫度的能力。這應(yīng)該是芯片改進(jìn)重點。
在芯片的外延材料結(jié)構(gòu)沒有那么快改善的情況下，只有像這樣，通過置換襯底材料來改進(jìn)導(dǎo)熱能力。
（3） LED封裝底座（支架）材料及其他材料的導(dǎo)熱不良
插件型的小功率LED,芯片固定用支架材料一般是鐵質(zhì)，從散熱的角度看，鐵質(zhì)材料是很差的。同時，支架向外引出的部分，截面積很小，這也增加了熱阻。即使是食人魚支架，也同樣存在截面積小的問題。材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，決定了小功率插件封裝導(dǎo)熱能力很差。
白光LED的光衰退問題，主要是熱引起的，與LED熱路徑相關(guān)的材料都要被考慮。上面已經(jīng)討論了底座問題，剩下的就是固晶膠、配粉的膠、保護(hù)膠（透鏡）的問題。
有資料表明，使用銀漿固晶比用環(huán)氧樹脂壽命長，但初始光通比環(huán)氧樹脂低近1/3.
使用環(huán)氧樹脂作為配粉膠比用硅膠壽命短，但初始光通量相比高出25%.
（4） 紫外輻射對LED的影響
紫外線對LED的影響，主要是對芯片材料、熒光粉和封裝膠體的影響。受到影響最大的是封裝膠體。一般LED不會對向太陽，進(jìn)入到LED內(nèi)部照射到熒光粉和芯片的紫外線只能是一些漫反射光線，所以，紫外線對芯片和熒光粉的作用并不是很強(qiáng)的。
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