随着LED技术的持续突破,LED在照明领域的应用不断拓展与深入,市场对LED光源也提出了更高的要求,促使LED光源向节能、环保、健康、智慧的高品质照明方向发展。市面上的白光LED多为蓝光LED加荧光粉构成,其中蓝光成分占比较多,色温偏高,为满足健康舒适的照明需求,LED光源的色温要进一步降低。目前各科研机构和产业界的低色温LED光源多为荧光粉LED,它存在能量损失、荧光粉失效和不易做到低色温等问题。纯LED照明技术是实现低色温照明的更优技术路线,长期以来受到黄光LED效率制约而没有得到发展。近年来,本单位研发的Si衬底InGaN黄光LED光效已有显著提升,为实用化的低色温纯LED照明奠定了基础。在此基础上,利用高光效黄光LED和红光LED混色制成了低色温无荧光粉LED光源,体现出了节能、健康、高光效等诸多优点,但是作为一种新型人造光源,其可靠性尚不明确。本论文对不同电流和温度应力下的低色温无荧光粉LED光源的可靠性和老化机理进行了分析,并同市售蓝光加荧光粉型低色温LED光源进行了对比研究,主要研究成果如下:1.为搞清在使用过程能否与InGaN基LED具有匹配的老化特性,对AlGaInP红光LED进行了老化研究。结果表明:不同封装方式的AlGaInP红光LED在老化初期,光功率都有所提升,这是因为老化初期存在热退火效应,缺陷浓度降低辐射复合增加,还存在Ni/Ag反射镜与SiO2薄膜结合性能的改善,光提取效率升高,综合导致光功率的上升;有源区内缺陷增加导致的光功率衰减主要集中在老化的前500h。AlGaInP红光LED随老化时间的推移所表现出来的光功率变化幅度与趋势与InGaN基LED类似,这为将两种材料体系的LED光源混合获得低色温无荧光粉LED光源奠定了很好的基础。2.对低色温无荧光粉LED光源和荧光粉LED光源进行高温加速老化实验,测试其光电参数的变化。结果表明:在85℃工作电流下老化,各LED性能均保持稳定,老化2000 h后光通量衰减仅为1.6%-2.1%;电流应力或温度应力的提升,会使荧光粉层对LED可靠性的影响逐渐明显,当老化功率为5.5 W时,老化后低色温无荧光粉LED的光通量衰减为6.5%,2000 K荧光粉LED在所有样品中光通量衰减最大,为19%,衰减的差异主要是由于大功率老化条件下荧光粉性能变差引起的;同时,所有样品的色温在该功率下老化后都呈现降低的趋势,在低色温无荧光粉LED中是因为色温更低的红光衰减更慢占比增加,在荧光粉LED中是因为荧光粉层透光率下降,色温较高的蓝光占比减少。3.为了探究样品在高温应力下的工作性能,设置了多组应力条件,对三种LED光源进行了温度步进应力实验。结果表明:当老化电流密度为20 A/cm2时,随着温度应力的升高,2000K、3000 K荧光粉LED光源的光通量在175℃附近出现急剧衰减,并且2000K荧光粉光源在195℃已有50%的实验样品失效,当温度高于175℃后,可以观察到部分荧光粉LED光源出现硅胶碳化的现象;低色温无荧光粉LED光源的光通量在整个老化过程中直至200℃都未出现大幅度衰减,能可靠工作的温度上限更高;有源区内缺陷的增加导致了低色温无荧光粉LED的光通量衰减,蓝光芯片和荧光粉层的性能退化,共同导致了荧光粉LED的光通量衰减,其中荧光粉层的退化更严重,使得蓝光占比增加,荧光粉LED色温升高。综上所述,本文研究的所有光源在工作电流应力和一定温度应力下老化时,性能均保持稳定。当老化的电流应力或温度应力在较高水平时,只有低色温无荧光粉LED光源的光电性能维持平稳,未出现大幅度退化,相较于荧光粉型低色温光源具有更高的可靠性。无荧光粉纯LED光源是照明的发展趋势,低色温无荧光粉LED光源更适用于道路照明或夜间室内照明。为满足不同场合的照明需求,未来还要进一步研制多基色LED光源,并对其可靠性进行全面地研究。