1、引言自1968 年利用氮摻雜工藝使GaAsP 紅色發光二極管(LED) 的發光效率達到1 lm/ W 以來,LED的研究得到迅速發展。1985 年,采用液相外延法,使得Al GaAs LED 的發光強度首次突破1 cd[1 ] 。

　　20世紀90 年代初對于InGaAlP 四元系材料的研究,不僅大大提高了L ED 的效率,還將高亮度LED 的光譜從紅光擴展到黃光和黃綠光[2～4 ] 。90 年代中期,Nakamura 等[5 ,6 ] 采用MOCVD 方法成功地制備出高亮度InGaN/ Al GaN 雙異質結藍光LED 和InGaN 量子阱結構紫外LED。GaN 基藍光LED 的出現及其效率的迅速提高,使LED 得以形成三基色完備的發光體系,并使白光LED 的研制成為可能。實現白光LED 的技術途徑主要有兩條:一是采用紅、綠、藍三基色混合生成白光,二是通過熒光粉轉換的方法實現白光,目前以后者居多[ 7～11 ] 。

　　隨著白光LED 的功率和效率的不斷提高,LED 正在從指示和顯示領域向照明領域邁進,并將成為繼白熾燈、熒光燈之后的第三代照明光源。雖然大功率白光LED 是當前的研究熱點,但用于照明還存在發光效率不夠高,空間色度均勻性較差,以及成本高等問題。此外,雖然LED 是公認的高可靠性半導體產品,但是關于大功率發光二極管的壽命測試數據的報道仍顯不足。本文研究了熒光粉轉換GaN 基大功率白光L ED 的光輸出隨時間的衰減特性,并對老化過程中L ED 的失效情況進行了初步分析。另外,為了避免熒光粉對LED 光輸出衰減特性的影響,對大功率藍光LED 進行了老化試驗,分析了大功率藍光LED 的失效機理。

　　2、實驗采用熒光粉轉換實現白光的方法,以峰值波長為450～470 nm 的GaN 基LED 發射的藍光為基礎光源,其中一部分藍光透過熒光粉發射出來,另一部分激發熒光粉,使熒光粉發出峰值為560～580 nm的黃綠色光,透出的藍光與熒光粉發出的黃綠色光組成白光。采用不同廠家制造的商用GaN 基大功率藍色發光芯片分別制備了四組大功率白光LED ,用自己設計制作的老化試驗裝置對其進行了壽命試驗。為了排除熒光粉對LED 光輸出衰減特性的影響,分別采用與第三、四組白光LED 同批次的芯片制備了大功率藍色發光二極管。最后采用防靜電保護措施對大功率LED 的壽命試驗進行了改進。表1 給出了大功率LED 的壽命試驗條件。大功率LED 的電學和光學特性測試是通過LED 專用測試系統———PMS - 50 紫外2可見2近紅外光譜分析系統進行的,該分析系統的光度測試準確度為一級,色溫誤差為±0. 3 %。