一切事物都有發生、發展和消亡的過程,LED也不例外。早期的LED只是手電筒、檯燈這類的禮品,用的時間不長,壽命問題不突出。但是現在LED已經開始廣泛地用於室外和室內的照明之中,尤其是大功率的LED路燈,其功率大、發熱高、工作時間長,壽命問題十分突出。過去認為LED壽命一定是100,000小時的神話似乎徹底破滅了。那麼到底問題出在哪裡呢?
假如不考慮電源和驅動的故障,LED的壽命終止會表現為它的光衰,也就是說時間長了,其亮度會越來越暗,直到最後熄滅為止。
LED的壽命主要取決於LED芯片的質量、芯片的設計和芯片的材料。直接影響LED壽命的關鍵因素有兩個:一是驅動電流的變化——達到了某個閾值以後,啟動LED的電流越高,發光發熱就越多;二是工作環境溫度——溫度越高,出光越少。此外,LED燈具的安裝及固定方式對其使用壽命也有很大的影響。
LED芯片對溫度異常敏感,這也是半導體的共性。一般用LED照明光源光通量流明值下降到初始值的50%的時間來定義其壽命。50%就是LED的半衰期,例如,∮5LED在室溫情況下,在20mA電流驅動下的壽命為10萬小時,也就是說10萬小時後,其光通量還將保持原來的一半。
LED的半衰期與PN結(Tj點)結點的溫度關係為:
B t =B 0 e -t/ck
在這個關係式中,B t為使用t小時後的光通量,B 0為初始使用時的光通量;e為對數常數;c為常數;t為使用時間;k為溫度。
不管如何測量,半導體照明光源的壽命通常是比較長的,這對LED的產品應用來說是一個很有意義的因素。
隨著使用時間的推移,LED的光衰量變得非常小。一般情況下,LED光源的使用壽命是50000h或者更長。如果其中一個LED損壞了也不會影響整個燈的繼續使用。
LED燈的使用壽命還取決於每天工作多少小時,如下表1-1所示:
表1-1 LED壽命與使用時間的關係
每天工作時間 | 5萬小時等於 | 10萬小時等於 |
每天24小時 | 5.7年 | 11.4年 |
每天18小時 | 7.4年 | 14.8年 |
每天8小時 | 17.1年 | 34.2年 |
必須指出,50000h是LED在實驗室老化的預期壽命。從目前的製造技術來看,要做到燈具整體達到50000h的壽命是很困難的。燈具壽命和光源壽命是不能混為一談的。