白光LED光衰原因之荧光粉性能的衰退

白光LED光衰原因之荧光粉性能的衰退

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。现在小编就带大家分析一下白光LED光衰原因之荧光粉性能的衰退。

一、白光LED光衰原因之荧光粉性能的衰退

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。

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：

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。大功率白光 LED，一般也是在 100 小时左右光通量上升，之后到 6000 小时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%)。

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，荧光粉是会衰减的。而且，预计在高于 80～100 度，性能衰退是剧烈的。温度越高，荧光粉性能衰退越严重。所以，白光 LED 的光衰减，主要原因就是热作用下荧光粉性能的的首先、快速衰减。究竟是荧光粉自身在 LED 正常工作的温度下就有衰减，还是由于有混合胶的影响造成衰减，还需做更充分的实验验证。验证方法设想如下：

取相同的的荧光粉分为几份，其中一份不做任何处理以做对比，另外几份分别以不同的温度、不同的时间来加热处理。

总之，无论是荧光粉自身，还是荧光粉与胶体配合，它们都在一定温度下就会是荧光粉性能快速衰退。所以说，这是白光LED光衰的第一位原因。