影響高亮度LED壽命的致命問題分析

一般來說，LED燈工作是否穩(wěn)定，品質(zhì)好壞，與燈體本身散熱至關(guān)重要，目前市場上的高亮度LED燈的散熱，常常采用自然散熱，效果并不理想。LED光源打造的LED燈具，由LED、散熱結(jié)構(gòu)、驅(qū)動器、透鏡組成，因此散熱也是一個重要的部分，如果LED不能很好散熱、它的壽命也會受影響。

1、熱量管理是高亮度LED應(yīng)用中的主要問題

　　由于III族氮化物的p型摻雜受限于Mg受主的溶解度和空穴的較高啟動能，熱量特別容易在p型區(qū)域中產(chǎn)生，這個熱量必須通過整個結(jié)構(gòu)才能在熱沉上消散；LED器件的散熱途徑主要是熱傳導(dǎo)和熱對流；Sapphire襯底材料極低的熱導(dǎo)率導(dǎo)致器件熱阻增加，產(chǎn)生嚴(yán)重的自加熱效應(yīng)，對器件的性能和可靠性產(chǎn)生毀滅性的影響。

2、熱量對高亮度LED的影響

　　熱量集中在尺寸很小的芯片內(nèi)，芯片溫度升高，引起熱應(yīng)力的非均勻分佈、芯片發(fā)光效率和螢光粉激射效率下降；當(dāng)溫度超過一定值時，器件失效率呈指數(shù)規(guī)律增加。統(tǒng)計資料表明，元件溫度每上升2℃，可靠性下降10%。當(dāng)多個LED密集排列組成白光照明系統(tǒng)時，熱量的耗散問題更嚴(yán)重。解決熱量管理問題已成為高亮度LED應(yīng)用的先決條件。

3、芯片尺寸與散熱的關(guān)系

　　提高功率LED的亮度最直接的方法是增大輸入功率，而為了防止有源層的飽和必須相應(yīng)地增大p-n結(jié)的尺寸；增大輸入功率必然使結(jié)溫升高，進(jìn)而使量子效率降低。單管功率的提高取決于器件將熱量從p-n結(jié)導(dǎo)出的能力、在保持現(xiàn)有芯片材料、結(jié)構(gòu)、封裝工藝、芯片上電流密度不變及等同的散熱條件下，單獨增加芯片的尺寸，結(jié)區(qū)溫度將不斷上升。