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1、电学特性

LED的电学特性可以用I-V特性来表征， I-V特性具有非线性、整流性和单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。主要参数是正向电压VF和正向电流IF。

包括光强及其角分布、光通量、发光效率和视觉灵敏度、发光亮度、寿命。

LED的基本结构是一个半导体的P-N结。当电流流过LED器件时，P-N结的温度将上升，严格意义上说，就把P-N结区的温度定义为LED的结温。由于器件芯片均具有很小的尺寸，通常将

LED芯片的温度视之为结温。

LED发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象。器件老化程度与外加恒流源大小有 关，可描述为Bt=B0e-t/τ, Bt为t时间后的亮度，B0为初始亮度。通常把亮度降到Bt=1/2B0所经历的

时间t称为二极管的寿命。

实际测定LED寿命的时间要花很长时间，业界普遍认为LED寿命可长达106

通常计算LED 的寿命采取有三种方法:

1. 普通条件实验外推法

2. 温度加速寿命实验法

3. 电流加速寿命实验法

普通条件实验外推法即给LED通以一稳定恒流源，工作103-104

103-104

值，代入上述公式Bt=B0e-t/τ求出；再把代入Bt=1/2B0 ，可求出寿命t。该方法简单易于理解，容易

操作，但所需要的总体测试时间太长，在实际的市场竞争中有明显的不足之处。在实际的业务推广和测试安排中，本公司主要采取后面两种加速老化的方法：

依据如下经验公式（阿列纽斯关系）计算其寿命:

其中，Ea是器件的激活能，单位是eV；k是波尔兹曼常量,为0. 861 7 ×10^-4 eV /K；T是绝对温度，单位是K；C是器件的常数和时间有相同的单位；e是自然常数。只要测得LED在温度T、

T′下光通量达到开始值一半时所经历的时间t以及t′, 根据推算可以得到下面的公式，并求出

器件的激活能值：

E_a⎛1 -1 ⎞

t =t＇eek ⎝

T ＇⎟

并根据该公式预测在其他工作环境(温度)，包括正常工作温度条件下LED的寿命。

选用由某公司生产的1W的LED光源，将其放入到30cm积分球内，采用温度加速方法进行老化实验。实验结果及分析如下：

用前面所讲到的半导体加热装置对LED光源的散热片进行加热，让其温度达到且维持在

100℃，进行老化特性测试。随着工作环境温度的快速升高，光通量快速降低，光通量与温度的变化呈线性变化；主波长和峰值波长都出现一定程度的红移现象；色温先急升后平稳下降。

LED光源的温度加速老化实验的光谱曲线变化较明显，峰值波长出现红移现象；光谱两边出现较大程序的下移现象。

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在电流加速老化实验条件下，LED器件的输出光功率L随时间t的变化近似呈指数衰减(如图)， 器件在不同的电流下，其光输出功率按照各自的衰减率递减。

式中，L0为归一化初始光功率，α是光输出功率的衰减率。

器件寿命与电流的关系可由下面的公式表达。式中t0和t2分别是器件工作在电流为I0和I2(室温) 条件下的寿命。n是经验常数，为焦耳热的函数。在低电流工作、忽略焦耳热的情况下，n值大约为2。在大电流工作条件下，焦耳热的存在使得n值偏高。

选用由某公司生产的型号1W的LED光源，将其放入到30cm积分球内，采用电流两种加速方法进行老化实验。实验结果及分析如下：

提高LED光源的工作电流至1.5倍，进行老化特性测试。实验结果图所示，散热片温度随时间缓慢升高，最终维持在33℃；光通量出现一定程度的下降；主波长和峰值波长变化不明显； 色温缓慢下降。

LED光源的电流加速老化实验的光谱变曲线变化不大，峰值波长变化不明显。只是在光谱两边出现一定程序的下移现象。

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由实验结果综合分析看出，热特性是影响LED光源特性的关键因素，LED光源随结温升高而 导致光通量降低，并且光通量的变化和温度变化呈线性变化；温度升高导致色温、主波长、色坐标等色度坐标的变化；温度变化也同样引起光谱曲线与峰值波长的变化。由于LED具有长寿命的优点，因此我们认为有必要提出加速老化方法，设计采用加温和提高电流等方法做实验对比，进而找到一种行之有效的加速老化测试方法。而对电流加速老化方法其实是提高工作电流，提高PN结的发热量，从而提高了结温，归根结底也是一种温度加速老化方法。