近年來，由于LED的技術發(fā)展迅速，主要性能指標有很大提高，目前LED器件的發(fā)光效超過200lm/W，產業(yè)化水平達110~120lm/W，可以作為光源在照明領域推廣應用，目前已進入室外景觀照明、功能性照明、商用照明等領域。在應用過程中，有幾個主要技術和成本問題，如LED照明燈具的能效還不高，LED白光的光色在某些照明場合還不合適，LED燈具的可靠性還不高，有些產品壽命很短，另外LED燈具的價格目前普遍偏高等，這些問題有待進一步解決和提高。業(yè)界同行對LED光源的可靠性和成本問題比較重視，均在努力解決之中。本文也將著重對這兩個問題進行較為詳細的描述及分析。

　　一、LED照明燈具可靠性

　　有關LED照明燈具的分類、性能指標及可靠性等，美國“能源之星”中已有很具體的規(guī)定[1]，可靠性指標中，主要規(guī)定LED照明燈具壽命3.5萬小時，在全壽命期內色度變化在CIE1976(u，v)中0.007以內。美國SSL計劃中規(guī)定白光LED器件壽命在2010-2015年中為5萬小時。國內對LED照明燈具的壽命要求一般也提到3~3.5萬小時。

　　上述提到LED燈具壽命和色保持度的指標，從目前來看是很高的，實際上很多LED燈具還達不到這個要求，因為LED燈具所涉及的技術問題很多、很復雜，其中主要是系統(tǒng)可靠性問題，包含LED芯片、封裝器件、驅動電源模塊、散熱和燈具的可靠性。以下分別對這些問題進行分析：

　　1.LED燈具可靠性相關內容介紹

　　在分析LED燈具可靠性之前，先對LED可靠性有關的基本內容作些介紹，將對LED燈具可靠性的深入分析有所幫助。

　　(1)本質失效、從屬失效

　　LED器件失效一般分為二種：本質失效和從屬失效。本質失效指的是LED芯片引起的失效，又分為電漂移和離子熱擴散失效。從屬失效一般由封裝結構材料、工藝引起，即封裝結構和用的環(huán)氧、硅膠、導電膠、熒光粉、焊接、引線、工藝、溫度等因素引起的。

　　(2)十度法則

　　某些電子器件在一定溫度范圍內，溫度每升高10℃，其主要技術指標下降一半(或下降1/4)。實踐證明，LED器件熱沉溫度在50℃至80℃時，LED壽命值基本符合十度法則。最近也有媒體報道：LED器件溫度每上升2℃，其壽命下降10%，當溫度從63℃上升至74℃時，平均壽命下降3/4。因為器件封裝工藝不同，完全可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

　　(3)壽命的含義

　　LED壽命是指在規(guī)定工作條件下，光輸出功率或光通量衰減到初始值的70%的工作時間，同時色度變化保持在0.007內。

　　LED平均壽命的意義是LED產品失效前的工作時間的平均值，用MTTF來表示，它是電子器件最常用的可靠性參數(shù)。

　　可靠性試驗內容包括可靠性篩選、環(huán)境試驗、壽命試驗(長期或短期)。我們這里所討論的只是壽命試驗，其他項目暫不考慮。

　　(4)長期壽命試驗

　　為了確認LED燈具壽命是否達到3.5萬小時，需要進行長期壽命試驗，目前的做法基本上形成如下共識：因GaN基的LED器件開始的輸出光功率不穩(wěn)定，所以按美國ASSIST聯(lián)盟規(guī)定，需要電老化1000小時后，測得的光功率或光通量為初始值。之后加額定電流3000小時，測量光通量(或光功率)衰減要小于4%，再加電流3000小時，光通量衰減要小于8%，再通電4000小時，共1萬小時，測得光通量衰減要小于14%，即光通量達到初始值的86%以上。此時才可證明確保LED壽命達到3.5萬小時。

　　(5)加速(短期)壽命試驗

　　電子器件加速壽命試驗可以在加大應力(電功率或溫度)下進行試驗，這里要討論的是采用溫度應力的辦法，測量計算出來的壽命是LED平均壽命，即失效前的平均工作時間。采用此方法將會大大地縮短LED壽命的測試時間，有利于及時改進、提高LED可靠性。加溫度應力的壽命試驗方法在文章[2]中已詳細論述，主要是引用“亞瑪卡西”(yamakoshi)的發(fā)光管光功率緩慢退化公式，通過退化系數(shù)得到不同加速應力溫度下LED的壽命試驗數(shù)據(jù)，再用“阿倫尼斯”(Arrhenius)方程的數(shù)值解析法得到正常應力(室溫)下的LED的平均壽命，簡稱“退化系數(shù)解析法”，該方法采用三個不同應力溫度即165℃、175℃和185℃下，測量的數(shù)據(jù)計算出室溫下平均壽命的一致性。該試驗方法是可靠的，目前已在這個研究成果上，起草制定“半導體發(fā)光二極管壽命的試驗方法”標準，國內一些企業(yè)也同時研制加速壽命試驗的設備儀器。

　　2. LED器件可靠性

　　LED器件可靠性主要取決于二個部分：外延芯片及器件封裝的性能質量，這二種失效機理完全不一樣，現(xiàn)分別敘述。