影響高亮度LED壽命的致命問(wèn)題分析

一般來(lái)說(shuō)，LED燈工作是否穩定，品質(zhì)好壞，與燈體本身散熱至關(guān)重要，目前市場(chǎng)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、散熱結構、驅動(dòng)器、透鏡組成，因此散熱也是一個(gè)重要的部分，如果LED不能很好散熱、它的壽命也會(huì )受影響。

1、熱量管理是高亮度LED應用中的主要問(wèn)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(dòng)能，熱量特別容易在p型區域中產(chǎn)生，這個(gè)熱量必須通過(guò)整個(gè)結構才能在熱沉上消散；LED器件的散熱途徑主要是熱傳導和熱對流；Sapphire襯底材料極低的熱導率導致器件熱阻增加，產(chǎn)生嚴重的自加熱效應，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，芯片溫度升高，引起熱應力的非均勻分佈、芯片發(fā)光效率和螢光粉激射效率下降；當溫度超過(guò)一定值時(shí)，器件失效率呈指數規律增加。統計資料表明，元件溫度每上升2℃，可靠性下降10%。當多個(gè)LED密集排列組成白光照明系統時(shí)，熱量的耗散問(wèn)題更嚴重。解決熱量管理問(wèn)題已成為高亮度LED應用的先決條件。

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地增大p-n結的尺寸；增大輸入功率必然使結溫升高，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結導出的能力、在保持現有芯片材料、結構、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，結區溫度將不斷上升。