LED芯片的質(zhì)量
LED芯片是LED光源的核心部件，它的壽命很大程度上決定著LED燈具的壽命。影響LED芯片壽命的因素有三個，即芯片的晶格缺陷、封裝工藝及熒光粉的質(zhì)量。
首先，構(gòu)成LED芯片的材料是晶體。理想的晶體如圖3所示。如果晶格排列得不那么好，有的地方缺行，如圖4所示，這種缺陷就會影響LED芯片的壽命。另外，如果LED芯片所摻雜的雜質(zhì)不是我們所需要的雜質(zhì)，也會影響LED光源的壽命。
其次，LED的封裝是否合理也是影響芯片壽命的重要因素。目前美國Cree（科瑞）公司、Lumilends公司和日本日亞公司等全球幾大知名公司的封裝工藝水平比較高，LED封裝技術(shù)也都有專利保護(hù)，其LED的壽命也就有保證。但其他大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品工藝封裝仿制較多，這些產(chǎn)品從外形看還可以，但工藝結(jié)構(gòu)和工藝質(zhì)量都較差，因而嚴(yán)重影響了LED的壽命。另外，LED芯片的性能都具有一定的分散性，在封裝之前應(yīng)根據(jù)LED芯片的面積、光效等諸多指標(biāo)進(jìn)行歸類分檔。如果芯片在封裝前不進(jìn)行分檔，封裝后的成品出光率必然參差不齊。這就是說，LED的封裝及封裝之前的分檔也是影響LED壽命的重要因素。
最后，熒光粉的質(zhì)量同樣影響LED芯片的壽命。目前LED芯片產(chǎn)生白光的方法有多種，其中有兩種方法是通過熒光粉發(fā)白光的。一種方法是在LED藍(lán)光芯片上涂覆YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔鋁石榴石)熒光粉。前面已經(jīng)說過，波長短的光子比波長長的光子能量大，因此，芯片發(fā)出的藍(lán)光（波長短）激發(fā)熒光粉可產(chǎn)生500 nm~560 nm的黃綠光（波長較藍(lán)光長），藍(lán)光與黃綠光合成白光。這種方法得到白光的成本較低，但熒光粉的均勻性較難控制，且芯片使用一段時間后，光效和色溫都會有相應(yīng)變化。另一種方法是讓LED芯片發(fā)出紫外線，紫外線再激發(fā)RGB（紅、綠、藍(lán)三基色）熒光粉產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三基色光，三基色光再混合成白光。因為紫外線的光子能量較大，使封裝材料環(huán)氧樹脂容易老化，這也會影響LED芯片的壽命。
如果LED芯片成為LED燈具壽命的“短板”，那么，上述三個因素中哪個出現(xiàn)問題，哪個就是影響LED芯片和燈具壽命的“短板”，
2 LED的散熱系統(tǒng)
在談及LED燈具時，關(guān)于是否存在紅外線以及發(fā)熱量的多少，也有多種說法。實(shí)際上，LED光源發(fā)白光的光通量理論值應(yīng)在300 lm/W以上。大功率LED光源目前只達(dá)到80 lm/W～100lm/W，也就是說電能的近1/3變成可見光，大多數(shù)電能變成了熱能。這些熱能要以熱傳導(dǎo)及熱輻射的形式散發(fā)。所以，大功率LED燈具的散熱系統(tǒng)至關(guān)重要。
LED光源的P-N結(jié)對溫度非常敏感。溫度高，將使LED芯片的壽命大打折扣。如圖6所示，它是Cree公司給出大功率白光LED的光衰
按照國際慣例（也是原有光源規(guī)范的規(guī)定），光源的有效壽命定義為：光通量衰減到初始值的70%時，光源就算壽終。LED光源的P-N結(jié)在不同溫度下的有效壽命見圖中綠橫線與各曲線的交點(diǎn)位置。從圖6中可以看出，P-N結(jié)的溫度為75℃時，壽命為51000 h（綠色曲線）；溫度為85℃時，壽命為22 000 h（黃色曲線）；溫度為95℃時，壽命為18000 h（粉色曲線）；溫度為105℃時，壽命為12000 h（紅色曲線）。實(shí)際上，大功率LED燈具的P-N結(jié)溫度目前大約在105℃左右，也就是說，LED芯片的壽命只有10000多小時。如果燈具的散熱條件不好，LED芯片的P-N結(jié)升溫過高，LED芯片會很快損壞。這時，散熱系統(tǒng)就成為LED燈具壽命的“短板
散熱系統(tǒng)對LED芯片的壽命影響很大，用同樣質(zhì)量的芯片放在不同的燈具中，壽命會相差幾倍甚至幾十倍。一種燈具的設(shè)計是否成功，除光路系統(tǒng)外，散熱系統(tǒng)起著決定性作用。
3 驅(qū)動電源
驅(qū)動電源對LED燈具的壽命起著關(guān)鍵的作用，這是一個很容易被忽視的問題，也可能是當(dāng)前推廣大功率LED燈具的瓶頸。檢查燈具時往往會出現(xiàn)這樣的情況：發(fā)現(xiàn)LED芯片并沒有損壞，而是驅(qū)動電源出現(xiàn)故障。通常，LED芯片的壽命遠(yuǎn)大于驅(qū)動電源的壽命。例如，Cree公司的XLamp的系列產(chǎn)品7090XR-E是白光LED芯片，其典型工作參數(shù)是3.5 V，700 mA (2.45 W)，P-N結(jié)溫度為80。C（這個溫度只有非常好的散熱系統(tǒng)才能做到），光通量衰減到初始值的70%時，芯片壽命為50 000 h。目前，最好的驅(qū)動電源壽命已超過30 000 h，較差的驅(qū)動電源壽命僅為幾千小時。如果LED燈具選用了高質(zhì)量的芯片，同時散熱系統(tǒng)做得也好，驅(qū)動電源的壽命就可能成為薄弱的環(huán)節(jié)
4 關(guān)于有效壽命
光衰的指標(biāo)采用不同的標(biāo)準(zhǔn)，往往也把對LED光源知之較少的人引入誤區(qū)。
大家知道，傳統(tǒng)光源的壽命有兩種說法，一種叫全壽命，一種叫有效壽命。全壽命定義為光源從點(diǎn)燃到壽終（不亮）為止的全部累積點(diǎn)燃時間。有效壽命是指光源點(diǎn)燃后，當(dāng)它的光通量衰減到初始值的70%時的光源累計點(diǎn)燃時間。因為光源的光通量從初始值的70%到壽終（不亮）還能點(diǎn)很長時間，所以絕大多數(shù)光源的有效壽命遠(yuǎn)小于全壽命。
LED光源是一種新光源，新光源的壽命采用有效壽命是沒有爭議的。目前國際上通常將L70列為考核LED光源壽命的一項標(biāo)準(zhǔn)。所謂L70，就是指把LED光源初始光通量看做1.0（即100%），光通量衰減到初始值的70%時算做光源的有效壽命。而國內(nèi)LED業(yè)界，有的制造企業(yè)把光通量衰減到初始值的50%（俗稱半衰期）作為LED燈的壽命標(biāo)準(zhǔn)。從圖6可以看出，當(dāng)LED的P-N結(jié)工作溫度為105℃時，光衰到初始值的70%時壽命為12 000 h，光衰到初始值的50%時壽命為21 000 h，這兩個數(shù)值相差很多。從事燈具應(yīng)用的技術(shù)人員，如果不清楚兩個標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，可能會做出錯誤的判斷。
5 關(guān)于顯色指數(shù)和色溫
對于影視舞臺的LED燈具，即使光通量沒有衰減到初始值的70%，如果顯色指數(shù)Ra降低過多或光源色溫變化過大，也應(yīng)視為其壽命的終結(jié)。因為，顯色指數(shù)或色溫變化過多，各個燈的色溫又不一樣，燈具就失去了使用價值。
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