中电十三所张万生教授：建立中国的LED寿命试验标准

　　中国电子科技集团第十三研究所是中国较早研究半导体器件的单位之一，曾为今天中国的半导体产业奠定基础。该所张万生教授在LED技术与标准方面有深入的研究，曾多次获得国家科技进步奖。他曾经为河北汇能公司引进国内第一台生产型MOCVD设备，曾参加筹建国内生产规模最大的LED生产线。在第六届中国LED产业主题高峰论坛期间，《高工LED》记者采访了张万生教授。

　　中国电子科技集团第十三研究所张万生教授

　　正在建立LED寿命试验标准

　　LED已经广泛应用于户内外照明，尤其是大功率LED灯具，发热量高，工作时间长，寿命问题十分突出。但是如何预测LED灯具的寿命?国内外一直没有统一的标准，企业所采用的方法五花八门。

　　十三所是工信部半导体照明小组的成员单位，承担了小功率LED空白详细规范的制定工作。现在正在制定LED寿命试验方法标准并已经上报主管部门审批，小功率LED标准已经在江门发布。十三所有一个国家级半导体质量检验中心，可以为厂家和其他机构做LED器件寿命评估。

　　海外有些人士认为，白光LED寿命是不可知的，是难以预测的数据。张教授反对这种说法。“半导体器件寿命是一个随机值，但是有一个变化的区间，是一个统计值。”他说。

　　海外还有些人认为，加了荧光粉之后，寿命会出现不一样的变化。经过反复试验，我们发现加了荧光粉影响并不大，所以我们还是走自己的路，最后让实践来检验我们的方法，张教授表示。

　　LED寿命有几个层次，芯片封装后的器件寿命、器件组装成模组的寿命、LED灯具的寿命。这“三种寿命”的试验方法各不相同，十三所主要研究单颗LED器件的寿命。目前十三所已经上报了单色光LED的寿命试验方法。“因为白光LED涉及到色温漂移问题，还要继续研究。”张教授说。

　　LED寿命试验方法的相关标准目前还是空白，各个机构的方法各不相同，应该参考哪些标准来制定国家标准非常重要。十三所主要参考了两条，一个是传统半导体电子器件的寿命试验和可靠性评估方法，另一个是国际上的LED寿命试验方法。

　　国际上的LED试验方法有能源之星、美国ASTER等。寿命试验主要有两部分，一个是获取试验数据部分，另一个是试验数据处理部分。国际标准只给出了试验数据获取方法，而且给出了很多条件，至于如何进行数据处理，没有提及。“国际标准的方法有它的局限性，我们可以参照，但不能照搬，我们制定的标准会跟国际标准有不同之处。”张教授表示。

　　“芯片的寿命是很长的，封装前可以超过十万小时，但是封装之后，寿命能有五万小时就不错了，装成灯具之后，考虑到环境温度因素，降到了三万小时。”张教授表示。

　　市场上存在多种技术的LED芯片，其中一种就是衬底转移芯片。比如旭明的芯片，通过剥离蓝宝石衬底，换成金属衬底来提高散热效果。张教授则认为非衬底转移芯片的寿命要比衬底转移芯片寿命长。“衬底转移芯片的寿命一般不超过十万小时，非衬底转移芯片的寿命超过十万小时，有的甚至几十万小时”。

　　目前已经出台的LED路灯标准都规定寿命要达到三万小时，室内照明的标准大部分规定在两万小时。张教授建议，室内照明灯具寿命最好规定在两万和三万小时之间。“假如工作温度达到六十五度以下，应该可以做到两万小时。”他说。

　　电源寿命是灯具寿命的一大障碍，其中核心的电子元件是电解电容。“一味地考虑便宜，导致很多电源厂家采用了一些质量比较次的元器件，而军品的电容就不错，但是价格很贵。”张教授说。

　　LED面光源是发展方向

　　《高工LED》杂志六月刊充分讨论过集成式和单颗式芯片的优缺点。张教授认为，面光源是未来的发展方向。“传统光源有一个无法解决的弊端，就是点光源导致眩光问题，点光源是在模仿传统光源，但是传统光源的温度越高，效率越高，LED则相反，而小尺寸芯片的面光源能够缓解温度问题”， “点光源的光通量密度特别高，而这对一般照明来说是不需要的，我们需要的是光通量密度低但总通量很高的低眩光解决方案”。集成式小尺寸芯片解决方案比较容易做成面光源。这种方案可以做到十瓦、二十瓦，而单颗式芯片很难做到很高瓦数，否则效率会大幅下降。“总体上，集成式小尺寸芯片符合面光源的发展方向”，张教授表示。

　　对于把小功率芯片封装为高瓦数模块，张教授认为集成密度不能做得太高了，把面积做大，做成面光源。“集成式芯片最好不超过五瓦，做大了也会存在散热问题”。单颗一瓦的大功率芯片散热比较好，但是做成集成式(COB)主要有两大缺点，一是成为高眩光的点光源，二是光效损失太大，瓦数不能做得太高。

　　张教授认为，用多颗小尺寸芯片做成面光源是最好的解决方案，这种方案光效损失小，散热效果又好。以前LED交通灯在发展过程中有过一个阶段，用大功率模块，但是散热问题难以解决，最终还是换成小功率LED组装的面光源。