Одна з причин деградації кристала світлодіода є зростання дефектів кристалічної решітки. Причому області кристала, де з'являються дефекти, продовжують споживати енергію і генерувати тепло без випромінювання.
Іншою причиною деградації є електрична міграція в кристал матеріалів, з яких зроблені електроди. В кристал проникають атоми металів, з яких зроблені електроди, і порушують кристалічну структуру, утворюючи канали витоку, в результаті чого багато разів зростає струм витоку. Значна частина струму починає проходити через металеві включення кристала, які не випромінюють світло. В результаті зменшується напруга на електродах світлодіода і зменшується світловий потік.
Цей процес протікає набагато швидше при високих робочих температурах і роботі світлодіодів на токах, що перевищують номінальні значення. Залежність показників деградації кристалів від обраного значення робочого струму представлена на малюнку 1.
Деградація люмінофора є основною причиною зниження світлового потоку світлодіодів. Більшість люмінофорів поступово втрачають свою ефективність, що може бути пов'язано як зі зміною валентності активаторів за рахунок окислення, так і деградацією кристалічної решітки, коли атоми дифундують через матеріал і хімічно реагують з навколишнім середовищем. Ці процеси протікають через велику питому променевої навантаження і високих температур, так як люмінофор наноситься безпосередньо на кристал, який нагрівається і має велику щільність випромінювання. Висока температура люмінофора може бути причиною безвипромінювальних переходів і оборотного зниження квантового виходу люмінесценції і світлового потоку світлодіода. Спільний вплив високої питомої навантаження оптичного випромінювання і високої температури здатні спровокувати кооперативні процеси, що призводять до перебудови структури випромінюючих центрів і стати причиною незворотного зниження квантового виходу люмінесценції і старіння світлодіода. В результаті деградації відбувається не тільки зниження квантового виходу люмінофора, а й зміна спектральних характеристик його світіння. Наприклад, при старінні люмінофора помітно проявляється синій відтінок світіння світлодіода, що пов'язано як зі зміною властивостей самого люмінофора, так і з тим, що в спектрі починає домінувати власне випромінювання кристала.
Методологічно проблема розробки ефективного способу контролю фотостойкості люминофорного покриття передбачає вирішення двох основних завдань:
1. Виявлення механізмів старіння люминофорного шару світлодіодів в умовах сумісної дії високої питомої навантаження оптичного випромінювання і високої температури.
2. Дотримання умов автомодельности в способі експрес - контролю.
Деградація первинної оптики.
Первинна оптика світлодіодів найчастіше виготовляється з пластмаси або силікону. У світлодіодах білого світіння, побудованих на базі ультрафіолетових світлодіодів, покритих трибарвним люмінофором, помутніння цих матеріалів може бути обумовлено дією великою питомою променевої навантаження і високих температур, тому запропоновану нами методику можна перенести на контроль деградації оптичних матеріалів.
Тривала дія оптичного випромінювання кристала великою питомою навантаження на органічні і неорганічні матеріали супроводжується зниженням прозорості оптичних елементів конструкції світлодіодів, що, в кінцевому рахунку, призводить до зниження світлової ефективності та світлової віддачі світлодіодних виробів.
(С) І. В. Васильєв, А.Т. Овчаров, Т. Г. Коржнева