近年来，大功率LED因其节能环保等优点，已逐渐成为领域内的一个研究热点。随着LED技术的迅速发展，如何提高LED灯具的性能已成为研究重点。对LED灯具的性能评估有助于提高灯具性能。比如增加灯具的光输出、增加过热保护功能以提高可靠性、简化热机械设计等。为此，对大功率LED灯具的性能评估必不可少，而传统老化试验因其耗时较长、评估环境较高，相应的试验研究较少。高温老化作为一种常用的老化测试手段，模拟灯具在现实使用条件中涉及到的各种因素，对灯具产生老化的情况进行相应条件加强实验的过程，模拟灯具的工作过程，考察其性能随时间的变化。高温老化通过提高工作温度来增加实验强度，从而大大缩短测试时间，可以通过短时间的测试了解产品灯具长时间的老化情况。

现今的大功率白光LED主要由大功率蓝光LED加荧光粉组成，因此，对大功率蓝光LED灯具的研究可以作为对大功率白光LED灯具研究的一个重要参考。对蓝光LED投光灯具进行高温老化可以综合评估灯具的性能，是考察灯具的平均无故障工作时间和故障率的一个重要手段。为了评估大功率蓝光LED灯具的性能，本文对两种蓝光LED投光灯具进行了高温老化试验，测量灯具的光电参数，并分析其光电性能变化，研究其光衰情况。

1 试验原理及过程

随着LED技术的发展，LED灯具的集成化程度越来越高，LED灯具的结构越来越细微，制造工艺越来越复杂，因此在制造过程中会产生潜伏缺陷。对一个好的LED灯具产品来说，不但要求有较高的性能指标，而且还要有较高的稳定性。LED灯具产品的稳定性取决于设计的合理性、所选取的光源器件性能、灯具的整灯制造工艺等因素。目前，国内外普遍采用高温老化工艺对LED灯具进行筛选，以提高其稳定性和可靠性。功率LED的使用寿命可达50 000 h，采用常规的寿命试验方法需要6年才能评价其寿命，对于快速发展的LED技术来说，这种方法并不能满足LED的发展速度。现在国外厂家一般采用10 000 h的寿命实验数据作为评估依据，推测LED的实际寿命，这个时间显然也有些过长。根据多种功率LED在不同应力下的寿命实验结果对比，采用一种实用的加速寿命试验方法，可以用较少的样品在较短的时间内评估功率LED的长期使用寿命。

1.1 高温老化原理及设备

为了提高灯具可靠性并延长灯具的无故障工作时间，对其稳定性进行必要的考核，确保灯具的优秀品质和期望工作时间的工艺就是高温老化的原理。“通电加温老化”的目的是将电气控制组件PCB板上元器件的缺陷、焊接和装配等生产过程中存在的隐患尽早暴露，保证灯具能经得起时间的考验。老化后进行电气参数测量，筛选剔除失效或变值的元器件，尽可能把灯具的早期故障消灭在正常使用之前。

高温老化设备(老化房)仿真出一种高温环境测试的设备，是提高灯具稳定性、可靠性的重要实验设备，是各生产企业提高灯具质量和竞争性的重要生产流程。老化房是专业设备，在规格与性能的设计必须满足灯具试验的需求，也必须保证自身工作的稳定性，因此它必须是高质量、安全可靠的。采用先进成熟的技术和设备，最稳定、最实用的组件和材料，以较高的性能价格比设计老化房。能以较低的成本、较少的人员投入维持系统运转。

1.2蓝光LED投光灯的结构与性能研究

大功率LED灯具主要由以下几个部分组成：半导体光源器件、封装基板、驱动电源和灯具散热结构。

1.2.1 光源器件分析

两种LED灯具芯片采用美国某公司生产的大功率发光二极管做光源，根据在环境温度100℃下、工作1000 h进行加速寿命试验的结果，1 w蓝光LED加速寿命试验500 h光衰减为9%。

1.2.2封装基板分析

功率型LED封装基板作为热与空气对流的载体，其热导率对LED的散热起着决定性作用。选择合适的基板，对LED的散热性和可靠性具有莺要影响。功率型LED封装基板材料要求具有高电绝缘性、高稳定性、高导热性及与芯片匹配的热膨胀系数、平整性和较高的强度。

1.2.3 驱动电源分析

LED驱动电源的设计必须要综合考虑各种因数，如效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容等。LED足特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护。

1.2.4 散热系统分析

LED的光源特性决定了其对温度的特殊要求，散热能力是一个相当重要的考核指标，通常通过散热的结构封装技术及散热装置设计来保障最佳的光亮度及延长其无故障工作时间。

1.3 蓝光LED投光灯高温老化光电性能测试过程

随着发光二极管(LED)应用范围的扩大，对大功率LED灯具的性能有了更高的要求，对LED光、色、电参数的测量也提出了更高的要求，如：亮度高低、波长的一致性、抗静电能力强弱、漏电电流的大小等。

本试验选用浙江大学的三色SPR3000D光电综合测试系统进行测试，分析LED投光灯的光电性能。测试过程：将LED灯具(包含驱动电源)放人积分球.加220 V工作电压，使其处于正常工作状态，进行光电测试。LED灯具在高温环境下光衰减性能分析的试验过程：将LED灯具放入老化试验室，力H220 V工作电压，使其处于正常工作状态，调节环境温度设为55℃，测试时间为480 h。在老化过程中，每48 h测一次灯具的光电参数，以分析其光电参数变化情况。

2 结果与讨论

2.1 试验结果

蓝光LED投光灯属于大功率LED灯具的一种，为了综合评估灯具的性能，对LED投光灯进行高温老化试验，以此来考察灯具的无故障工作时间和故障情况。通过对两种不同结构的蓝光LED灯具进行高温老化试验，测量老化过程中灯具的光电参数，分析其光衰变化情况。灯具在老化过程中光通量(φ)变化如图l所示。

从上图蓝光LED灯具光通量变化情况可以看出。两种LED投光灯的初始值差别不是很大，光通量集中在285—315 lm。总体来说，A型灯具光通量变化幅度较小，灯具Al光通量呈逐渐下降趋势;灯具A2初期光通量有上升趋势，在240—384 h出现小幅波动，后逐渐趋于平稳。相对A型，B型灯具光通量衰减较大，从老化开始，B型灯具光通量呈大幅度衰减，在老化240 h后逐渐趋于平稳，接近210 lm，相对于初始接近290 lm的光通量衰减了四分之一多。灯具具体光衰减情况如表l所示。φ1为初始光通量;φ2为老化后光通量;△φ为光衰。

2.2 结果讨论

本试验中的两种灯具采用相同的光源器件与封装基板，不同处在于散热结构与驱动电源。对比两种灯具的老化光衰情况，明显A型LED投光灯性能优于B型LED投光灯，而两种灯具所采用的光源是同一种，那么可以推断产生差异的源头有两种可能：一是灯具散热结构的差异;二是驱动电源的差异。

2.2.1 散热结构分析

散热能力的影响因素主要从三方面考虑：散热材料的选取、散热面积的大小、散热方式的制定。选材优化主要考虑材料的热导率，因此材料的选取有一定的局限性。增加散热面积可以促进散热，而好的散热方式可以快速将表面热量带走，大幅度地提高LED的散热能力，因此散热的关键是增加散热面积与改变散热方式。本试验中的两种灯具采用的足同种散热材料与散热方式，不同之处在于散热面积A型灯具大于B型灯具。试验过程中A型灯具温度明显低于B型灯具。

LED灯具散热设计的重点在于：最短的热路径;必须以最快速的方法将热量导出然后散出。通过灯具散热的分析和计算，可以指导设计散热方式和散热器的选择，保证LED灯具工作在安全的温度范围内，减少质量问题，提高可靠性。

2.2.2 驱动电源分析

除了温度、电压和电流对于LED的寿命、光衰也有着极大的影响。由于LED的特性所致，微小到几毫安的电流波动也将对LED的寿命与光效产生极大的影响。一般采用定电压、定电流技术，使得流过每粒LED的电流均为恒值、从而保证高亮度LED的亮度与寿命。本试验中的两种灯具采用两种不同型号恒流稳压电源，根据光电参数测试结果，A型灯具的电学参数稳定性优于B型灯具，分析可能对灯具光学性能有所影响。

3 结语

LED灯具性能的优劣受多方面因素影响。从器件的选择，散热结构设计，到驱动电源的匹配都会对LED灯具的光电参数造成一定影响。本文测量老化过程中灯具的光电参数，分析其光衰变化情况，发现在光衰过程中，LED光通量有上升的情况。

试验结果表明，在选取相同光源的情况下，不同的散热技术与小同的驱动电源配备都会对灯具性能造成一定影响。从散热结构角度来说，在散热材料与散热方式相同的情况下，增大散热面积有利于灯具的散热并保证较好的性能。从驱动电源角度来说，采用稳定性高的电源有助于提高灯具的性能。因此对于LED灯具来说，在光源一致的情况下，散热结构与驱动电源的配备都是至关重要的。