LED寿命推算
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大功率LED寿命推算
我们通常以光通量衰减作为LED失效的判据，目前LED行业内，大家基本上是以光通
量衰减到初始值的70%时的工作时间作为LED的平均工作寿命。LED的寿命是由其结温决定
的，而结温又受LED工作条件的影响。所以通常我们说LED的寿命是指某一工作条件下的工
作寿命，可以通过如下公式计算：)exp(
0tPP
tβ−=（1）
式中P0为初始光通量，Pt是LED工作时间t之后的光通量，β是某一工作条件下的衰退系数。
实际操作时，我们是通过老化测试来推算LED产品的寿命的，假设在某个老化条件下老
化时间t后，LED的光通量下降到Pt，则根据式（1）经过一些数学推导，我们可以得到该
老化条件下（工作条件下）LED的寿命L70%：
t
PPL
t•=
)/ln(7.0ln
0%70（2）
式中初始光通量P0可由仪器测得，Pt和t可由实验数据获得。这样只要已知某一老化条件下
的老化数据，就可以推算出该条件下LED的寿命。
要得到LED不同结温下的寿命，我们首先要了解衰退系数β与LED结温Tj的关系：
)/exp(
0jaFkTEI−=ββ（3）
式中β0为常数，Ea为激活能，k为波耳兹曼常数(8.62×10-5ev)，IF为工作电流，Tj为结温。
现在如果已知工作条件1（结温Tj1）下的老化实验数据：老化时间t1后光通量为Pt1，
以及工作条件2（结温Tj2）下的老化数据：老化时间t2后光通量为Pt2，根据（2）式可以得
到结温Tj1下的寿命L1和结温Tj2下的寿命L2：
1
0111)/ln(7.0ln
tPPL
t•=
2
0222)/ln(7.0ln
t
PPL
t•=
（4）
然后结合（2）、（3）、（4）式，经过一系列数学推导可以得到该LED产品的寿命L70%与其结
温Tj的关系式：
11
1211221
%70)}/1/1(
/1/1)]/()ln[(
exp{LTT
TTILIL
II
L
jj
jjFF
FF•−
−•=（5）
式中1FI、2FI、FI分别为对应工作条件下LED的工作电流，对（5）式做一些简化可得：
B
TA
L
j+=
%70ln（6）
其中
121122
/1/1)]/()ln[(
jjFF
TTILIL
A
−=
1/)]/()ln[(
ln
21112211
−−=jjFF
FF
TTILIL
IIL
B（7）
当各个工作条件下的工作电流相同时，（7）式可简化为：
1212
/1/1)/ln(
jjTTLL
A
−=
1/)/ln(
ln
2112
1−−=
jjTTLL
LB（8）
更多资料请到阿拉丁照明网资料频道http://www.alighting.cn/resource/index.htm综上所述，已知一个工作条件（一个结温）下的老化数据，我们可以得到LED在该工作
条件下的寿命（（2）式），已知两个工作条件（两个结温）下的老化数据，我们可以得到LED
任何结温下的工作寿命（（6）、（7）式）。
附1：
大功率LED结温的计算
式中TA是环境温度，PDissipation是LED消耗的功率，通常就当成是工作电流与电压的乘积，
即VF*IF。通常我们说的LED的热阻是指Rj-s，即PN结到支架铜柱底部的热阻。式中各层热阻的计算方法如下：
更多资料请到阿拉丁照明网资料频道http://www.alighting.cn/resource/index.htm
上述计算方法摘自EdixeonSSeries的规格书，详情请参考该规格书34-37页。
通常我们都是通过改变环境温度Ta和正向工作电流IF的方式来改变LED的结温，而热
阻对于一个确定的LED产品来说变化很小，所以只要工作条件（环境温度、驱动电流）确定
了，我们就可以确定LED的结温。
附2：
寿命L70%与结温Tj的关系式详细推导
由（1）式经过变换得：tPP
tβ−=)/ln(
0（9）
结温Tj1下的衰退系数为β1，寿命为L1，结温Tj2下的衰退系数为β2，寿命为L2，由（9）式
和（3）式可得：
117.0lnLβ−=
227.0lnLβ−=（10）
)/exp(
1101jaFkTEI−=ββ)/exp(
2202jaFkTEI−=ββ（11）
由（10）式和（11）式得：
1221//LL=ββ（12）
)]11
(exp[
2121
21
jja
FF
TTkE
II
−−=
ββ
（13）
由（12）和（13）式得：
)]11
(exp[
2121
12
jja
FF
TTkE
II
LL
−−=即：
)11
/(ln
121122
jjFFa
TTILIL
kE
−=（14）
假设LED在某一结温Tj下的寿命为L70%，对应的衰退系数为β，则根据（12）式可得：
更多资料请到阿拉丁照明网资料频道http://www.alighting.cn/resource/index.htm
11
%70LL
ββ
=
再结合（13）式可得：
1
11
%70)]11
(exp[L
TTkE
II
L
jja
FF⋅−⋅=（15）
将（14）式代入（15）式即可得到（5）式：
11
1211221
%70)}/1/1(
/1/1)]/()ln[(
exp{LTT
TTILIL
II
L
jj
jjFF
FF•−
−•=对上式等号两边求自然对数得：
FF
jjjjFF
IIL
TTTTILIL
L11
1121122
%70ln)11
(
/1/1)]/()ln[(
ln+−
−=
FF
jjFF
jjjFF
IIL
TTILIL
TTTILIL
11
211122
121122ln
1/)]/()ln[(1
/1/1)]/()ln[(
+
−−
−=令：
121122
/1/1)]/()ln[(
jjFF
TTILIL
A
−=
1/)]/()ln[(
ln
21112211
−−=
jjFF
FF
TTILIL
IIL
B则：
B
TA
L
j+=
%70ln
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