LED光衰之我见

　　LED光衰，这个与生俱来的痼疾，其“长寿命”皇冠让人们感到失望，由LED光衰引发产品不良及散热成本居高不下，成为LED照明普及发展的拦路虎。LED光衰贯穿了从芯片制造、封装制程、材料选择、灯具开发整个产业链，长期以来人们拼命围绕用散热方法来减少LED光衰，然而见效甚微，以致造成理论和实践的随意性， 出现了五花八门，稀奇古怪的技术乱象。笔者对提高LED光源的耐温特性可减少了LED光衰机理从理论和实践进行了深入探讨，将陆续推出相关文章和实验报告。

　　一、LED光效

　　LED光源发出的光通量(lm)除以光源所消耗的电功率(w)称为LED光效，单位lm/w。LED光效有瞬态光效和稳态光效之分。

　　LED瞬态光效是指LED光源开始工作时发出初始发光效率，也称初始冷态光效。

　　稳态光效是指LED光源工作一段时间进入热稳定后，芯片结温不再上升、光强不再变化时所测出的光通量与电功率之比。

　　瞬态光效与温度基本无关。稳态光效与系统光﹑电﹑热诸多变量因素有关。目前所有芯片厂和封装厂所标称的光效值都是瞬态光效值, 用户接收检验也是瞬态光效值。

　　二、LED光衰

　　LED光衰是由于LED光源因某种材料因耐温不够而造成损伤不可逆转的失效现象。LED光源经过一段时间的点亮后，其光强会比原来的光强要低。这是半导体随温度变化的固有的物理特性。只要LED系统某个部件不超过温度极限而损伤，则LED停止工作，其温度复原后其光强还会恢复初始值。这种光强降低还可以复原不能称为光衰。光通量下降，不等于光衰。光强降低不等于失效。

　　cree或其他某公司岀示LED的光原规格书所标出温度与光通量/光功率的关系曲线是基于让用户使用时LED结温不要超过一定范围来保障一定光通量并引起光衰, ,笔者认为这不是芯片材料单一的光衰曲线,无论是Ta=25度还是在Ta=85℃温度下测试，都是在某个特定温度下芯片或LED其他元件的瞬态测量值,并不表明它是实际系统的稳态值。稳态值只有在系统热稳定后，才测算出温度与光通量/光功率稳态光通量，亦即系统光效受多诸综合因素影响。

　　LED芯片和荧光粉都是无机材料,制造最后工序通常都在几百度,Ta=85℃, 决不是LED芯片和荧光粉温度极限値,我们实验的耐高温WFCOB光源在30W点亮不使用任何散热器时光源外壳温度高达165度,可连续工作24小时乃至更长时间,光通量仍然保持初始值。

　　三、传统集成光源的缺陷

　　业界普遍认为COB封装是未来发展的必然趋势， 因为它在散热、配光和成本有诸多优势，相对多颗小功率阵列来说因为光强与散热并联，可有效存增加光强/热阻比。目前广为流行的集成光源和铝(铜)基板COB光源均存在如下缺点：采用塑料注塑集成光源支架，由于塑料PPA在高温和紫外线照射下会变黄、粉化，造成透气进水，失效率很高。而采用铝或铜基板COB支架都要依赖PCB做线路联接，采用FR4纤维压合工艺而成。其夹层含有绝缘纤维和粘胶，这不仅增大光源热阻，而且不易打金线和引岀线焊接，高温运行会翘皮脱落。这种基板表面涂有白油反光效果很差，不仅影响出光效下降，还会在在紫外线长期照射下变黄开裂而损坏。

　　四、一种WFCOB光源

　　一种WFCOB光源与现有COB和集成光源相比，明显的优点是：

　　* 采用金属一体化结构，彻底革除了集成光源的注塑工艺。免除了因使用PPA因高温和紫外线照射下会变黄、粉化、透气而造成产品失效的困扰。

　　* 采用特殊电极设计，彻底革除了COB光源对铝(铜)基板粘合工艺依赖，避免了电极引线不易打线、焊接、高温运行表层退色、翘皮脱落等诸多弊端。

　　* 采用高反光镜面铝材，增加了反射出光率。不仅提了高光效，彻底克服了集成光源基板因镀银工艺易造成硫化炭化、成本高等弊端。

　　* 采用沟槽技术，无需另设围坝。彻底免除了塑料围坝而产生开裂透气弊端，同时也减少了荧光粉和封装胶的用量。

　　一种WFCOB光源由于采取了上述技术措施，提高了光源的耐温特性,减少LED光衰, 当然,这是最基本技术, 我们还从光电热综合方法进一步设计和管理。

　　结语

　　从某种意义讲，LED封装核心技术应该是封装支架研发和制造技术，它决定LED光源的用途、功能及性价比。目前封装支架研发滞后于市场需要，而设计简单翔实、可靠实用、高性价比的封装支架势在必行。WFC0B光源支架在相同散热条件下，芯片工作可承受更高的温度。支架成本仅为普通COB的1/3、集成支架的1/5。荧光和封装胶用量可降低50-70% 。由于该产品耐受高温，不仅可减少散热器的用量，还可加大芯片电流增加光强功率，大幅降低了系统制造成本，同时也延长光源的使用寿命。我们经过大量实验使LED芯片能够比常规耐受更高温而同时具有长寿命。

[编辑：小苏]