简析LED灯具可靠性测试方法及成本控制问题

近年来，由于LED的技术发展迅速，主要性能指标有很大提高，目前LED器件的发光效超过200lm/W,产业化水平达110~120lm/W,可以作为光源在照明领域推广应用，目前已进入室外景观照明、功能性照明、商用照明。

近年来，由于LED的技术发展迅速，主要性能指标有很大提高，目前LED器件的发光效超过200lm/W,产业化水平达110~120lm/W,可以作为光源在照明领域推广应用，目前已进入室外景观照明、功能性照明、商用照明等领域。在应用过程中，有几个主要技术和成本问题，如LED照明灯具的能效还不高，LED白光的光色在某些照明场合还不合适，LED灯具的可靠性还不高，有些产品寿命很短，另外LED灯具的价格目前普遍偏高等，这些问题有待进一步解决和提高。业界同行对LED光源的可靠性和成本问题比较重视，均在努力解决之中。本文也将着重对这两个问题进行较为详细的描述及分析。

一、LED灯具可靠性

有关LED灯具的分类、性能指标及可靠性等，美国“能源之星”中已有很具体的规定[1],可靠性指标中，主要规定LED照明灯具寿命3.5万小时，在全寿命期内色度变化在CIE1976（u,v）中0.007以内。美国SSL计划中规定白光LED器件寿命在2010-2015年中为5万小时。国内对LED照明灯具的寿命要求一般也提到3~3.5万小时。

上述提到LED灯具寿命和色保持度的指标，从目前来看是很高的，实际上很多LED灯具还达不到这个要求，因为LED灯具所涉及的技术问题很多、很复杂，其中主要是系统可靠性问题，包含LED芯片、封装器件、驱动电源模块、散热和灯具的可靠性。以下分别对这些问题进行分析：

1、LED灯具可靠性相关内容介绍

在分析LED灯具可靠性之前，先对LED可靠性有关的基本内容作些介绍，将对LED灯具可靠性的深入分析有所帮助。

（1）本质失效、从属失效

LED器件失效一般分为二种：本质失效和从属失效。本质失效指的是LED芯片引起的失效，又分为电漂移和离子热扩散失效。从属失效一般由封装结构材料、工艺引起，即封装结构和用的环氧、硅胶、导电胶、荧光粉、焊接、引线、工艺、温度等因素引起的。（2）十度法则

某些电子器件在一定温度范围内，温度每升高10℃，其主要技术指标下降一半（或下降1/4）。实践证明，LED器件热沉温度在50℃至80℃时，LED寿命值基本符合十度法则。最近也有媒体报道：LED器件温度每上升2℃，其寿命下降10%,当温度从63℃上升至74℃时，平均寿命下降3/4.因为器件封装工艺不同，完全可能出现这种现象。

（3）寿命的含义

LED寿命是指在规定工作条件下，光输出功率或光通量衰减到初始值的70%的工作时间，同时色度变化保持在0.007内。

LED平均寿命的意义是LED产品失效前的工作时间的平均值，用MTTF来表示，它是电子器件最常用的可靠性参数。

可靠性试验内容包括可靠性筛选、环境试验、寿命试验（长期或短期）。我们这里所讨论的只是寿命试验，其他项目暂不考虑。

（4）长期寿命试验

为了确认LED灯具寿命是否达到3.5万小时，需要进行长期寿命试验，目前的做法基本上形成如下共识：因GaN基的LED器件开始的输出光功率不稳定，所以按美