1.熒光粉在較高溫度下的性能衰退
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H2cl } LED用的熒光粉受光激發(fā)效率隨溫度的變化關系,似乎還沒有相關
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。
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&lBlq 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。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。至于不可恢復的性能衰退,則是一個累計的過程,需要一定的時間。
SP<(24zdd Y{~`g(~9_A 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。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:
B3yTN6- .Tl,Ek( 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;
k^d^Todq. }x#e.}hf& B:熒光粉和混合的膠作用,使熒光粉的性能提高。
Fsl="RB7f ,dd1/zm C:藍光
芯片的初始一段時間性能有增強。
t!xdKX& } 4YY!oDN: 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。
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ld"rL6 但是,在小功率藍光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,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應該是熒光粉的性能首先衰退。
60n>FQ< "([gN: 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,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1.5~2萬小時到達生命的終點(光衰達到50%)。
d %FLk=] 3zmbx~| =\ 2.藍光LED自身的快速衰退
rosD)]I7 %*K zP{ 就芯片相比較而言,藍光LED的壽命是最差的,小功率插件藍光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光的1.8倍而性能沒有惡化。黃光、綠光的壽命都遠高于1萬小時。
J(8?6&=ck EXbZ9 o* 所以,藍光芯片自身壽命就差,先天的不足導致由它構(gòu)成的白光LED的壽命更差。
'cu14m_ \HrtPm`e 就芯片的材料來看,藍光和綠光LED芯片,主要是外延材料摻雜不同,襯底一般都是藍寶石,襯底的導熱能力向相同的。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。這應該是芯片改進重點。
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NI 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導熱能力。
"J*>g(H53 Z{t `f[ 3.LED封裝底座(支架)材料及其他材料的導熱不良
LB({,0mcX 0s Jp,4Vv 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熱能力很差。
0nBDF79 :,yC\,H^ 白光LED的光衰退問題,主要是熱引起的,與LED熱路徑相關的材料都要被考慮。上面已經(jīng)討論了底座問題,剩下的就是固晶膠、配粉的膠、保護膠(
透鏡)的問題。
[zq2h3r =[:E 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。
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