发光二极管（light emitting diode，LED）作为一种新型的固态半导体光源，凭借着寿命长、光效高、节能环保等优点正逐渐取代传统光源，越来越广泛地应用于各个照明领域之中。GaN基LED发展迅速，LED器件性能不断提高，出现了高压LED等性能优良的大功率LED器件，但是对于这些LED器件的光电热学特性和可靠性研究报道很少。除此之外，由于传统的加速寿命试验时间过长，更新换代迅速的白光LED灯具的寿命无法得到准确评价，需要一种置信度高的新方法对其加以评价。论文对不同种类的GaN基功率LED进行了光电性能的测试；对高压LED芯片进行了可靠性研究；应用一种新的加速试验方法对白光LED灯具进行寿命试验。本论文在国家科技支撑计划项目（No.2011BAE01B14）的支持下完成，主要研究内容如下：（1）对色温为2700K、3000K、4000K、5500K的LED器件进行了25-900mA的变电流实验，测试温度25℃。观察到在短波长范围内峰值波长的蓝移，这是由于量子限制斯塔克效应引起的；随着注入电流增大，LED的光通量上升速率逐渐下降，光效先上升后迅速下降，这是由于从局域态中溢出的电子发生了非辐射复合导致的；显色指数上升了30%-35%，芯片蓝光辐射量增加，荧光粉转换效率下降。（2）对高压LED（50V）样品进行了15℃-75℃的变温测试。结果表明正向输入电压随着温度升高近似线性下降，芯片光辐射效率有所下降，这是由于材料禁带宽度减小导致芯片量子阱内俄歇复合率上升；白光芯片光谱更平滑，显色指数略有上升；蓝光芯片的发射波长与荧光粉的激发波长产生一定程度的不匹配导致激发效率降低，使LED光效下降。（3）对两种SiC衬底的功率LED样品进行了变电流测试，将测试结果与同样功率的蓝宝石衬底LED进行比较。结果表明SiC衬底LED光效下降较慢，小电流时上升幅度更大，这是由于SiC衬底LED采用垂直结构散热较好，且SiC的缺陷密度远低于蓝宝石；通过测量LED的I-V特性，发现随着电流的上升，SiC衬底LED电压的上升速率明显低于蓝宝石衬底LED。（4）对24支高压LED（50V）器件进行了2000h电流加速寿命试验，三组电流分别为20mA、30mA、40mA。高压LED样品的光通量下降幅度从2.5%-9%，光效下降了2.7%-11.3%，由于光衰减机制和光输出增加机制的共同作用，样品光通量在下降过程中出现上升现象；样品的正向电压在老化后普遍上升，原因是串联电阻的上升及欧姆接触的退化；老化后芯片蓝光辐射量的减弱与激发荧光粉效率的下降使得总发光强度降低。对老化过程中出现的失效样品进行了失效分析，研究发现其光通量的大幅下降是由荧光层开裂、荧光粉退化及环氧树脂透光率下降等因素造成的。结合光衰模型与LED寿命的贝叶斯估计对样品寿命进行了外推，得到样品寿命为30833h。（5）对三家企业的室内白光LED灯具进行了老化试验，验证一种LED灯具加速衰减试验新方法，该方法的提出旨在减少灯具产品寿命测试时间，缩短产品生产周期。在25℃和55℃下对样品进行6000h的加速寿命试验，得到了样品光通量下降、色温漂移的数据。根据样品在不同温度下老化前后光通维持率的变化对该方法进行验证，证明了此方法具有较高置信度。最后对老化过程中出现的两支失效LED灯具样品进行了失效分析，通过对驱动电路和芯片的电学测试，得到其失效模式分别为整流桥失效和焊点失效的结论。