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發(fā)光二極管常見的故障有哪些?

來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-07-22

發(fā)光二極管(LED)作為半導(dǎo)體器件,雖然壽命長(zhǎng)、可靠性高,但在使用過程中仍可能因設(shè)計(jì)、安裝、環(huán)境或老化等因素出現(xiàn)故障。常見故障可分為電氣故障、光學(xué)故障和物理?yè)p壞三大類,具體如下:

一、電氣故障:電路連接或內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常

這類故障直接影響LED的導(dǎo)電性能,導(dǎo)致無法正常工作,是最常見的故障類型。

1. 開路(斷路)  

  - 現(xiàn)象:LED完全不發(fā)光,萬用表檢測(cè)正向、反向均顯示“OL”(無導(dǎo)通)。  

  - 原因:  

    - 內(nèi)部芯片燒毀(過流、過壓導(dǎo)致PN結(jié)擊穿后斷裂);  

    - 引腳與芯片焊接點(diǎn)脫落(振動(dòng)、高溫導(dǎo)致虛焊后斷開);  

    - 引腳氧化或腐蝕嚴(yán)重,形成斷路(長(zhǎng)期暴露在潮濕、腐蝕性環(huán)境中)。  

2. 短路

  - 現(xiàn)象:LED不發(fā)光,萬用表檢測(cè)正向、反向均導(dǎo)通(顯示極低電阻或電壓),若串聯(lián)在電路中可能導(dǎo)致電源短路。  

  - 原因:  

    - 內(nèi)部芯片擊穿(瞬間高壓或浪涌電流導(dǎo)致PN結(jié)擊穿,形成短路通道);  

    - 引腳間有焊錫、灰塵等導(dǎo)電雜物,造成外部短路;  

    - 膠體破裂后,水汽進(jìn)入導(dǎo)致內(nèi)部電極短路。  

3. 反向漏電 

  - 現(xiàn)象:LED正向可發(fā)光,但亮度偏低;反向施加電壓時(shí),有明顯電流流過(萬用表反向測(cè)試顯示非“OL”),長(zhǎng)期使用可能導(dǎo)致電路異常。  

  - 原因:  

    - 芯片質(zhì)量缺陷(反向耐壓不足);  

    - 長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境,導(dǎo)致PN結(jié)反向特性退化。  

二、光學(xué)故障:發(fā)光性能異常

LED雖能導(dǎo)電,但發(fā)光效果不符合預(yù)期,可能影響使用功能。

1. 發(fā)光暗淡或亮度不足

  - 現(xiàn)象:導(dǎo)通正常,但亮度明顯低于同型號(hào)新品,或隨時(shí)間逐漸變暗。  

  - 原因:  

    - 驅(qū)動(dòng)電流不足(限流電阻過大,或驅(qū)動(dòng)電源輸出電流偏低);  

    - 芯片老化(長(zhǎng)期高電流、高溫工作,導(dǎo)致量子效率下降);  

    - 膠體老化(透明膠體因紫外線、高溫變黃,透光率降低,常見于白光LED的熒光粉層老化)。  

2. 發(fā)光顏色異常 

  - 現(xiàn)象:發(fā)光顏色與標(biāo)稱不符(如紅光變橙光、白光偏色),或同一批次LED顏色差異大。  

  - 原因:  

    - 芯片材料偏差(不同波長(zhǎng)的芯片混合使用,如紅光芯片波長(zhǎng)從620nm偏移到630nm,顏色偏暗);  

    - 白光LED熒光粉問題(熒光粉比例失調(diào)、老化或脫落,導(dǎo)致色溫偏移,如冷白光變偏黃);  

    - 驅(qū)動(dòng)電流過大(部分LED在高電流下,波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生微小偏移,尤其藍(lán)光、綠光LED明顯)。  

3. 閃爍或忽明忽暗  

  - 現(xiàn)象:發(fā)光不穩(wěn)定,隨時(shí)間或電壓波動(dòng)閃爍,尤其在低電流驅(qū)動(dòng)時(shí)明顯。  

  - 原因:  

    - 接觸不良(引腳虛焊、焊點(diǎn)氧化,或插座松動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)通時(shí)斷時(shí)續(xù));  

    - 驅(qū)動(dòng)電源不穩(wěn)定(如交流轉(zhuǎn)直流時(shí)濾波不良,存在紋波電流);  

    - 芯片老化導(dǎo)致伏安特性不穩(wěn)定(導(dǎo)通電壓隨溫度波動(dòng)明顯)。  

4. 局部發(fā)黑或死燈  

  - 現(xiàn)象:膠體內(nèi)部出現(xiàn)黑色斑點(diǎn),或部分區(qū)域不發(fā)光(常見于大功率LED)。  

  - 原因:  

    - 芯片局部過熱(散熱不良,導(dǎo)致芯片某區(qū)域燒毀,形成“死區(qū)”);  

    - 熒光粉局部失效(白光LED中,熒光粉因高溫碳化發(fā)黑,遮擋光線);  

    - 靜電損壞(芯片某一區(qū)域被靜電擊穿,導(dǎo)致局部不發(fā)光)。

  

三、物理?yè)p壞:結(jié)構(gòu)或外觀破壞

多由外部機(jī)械力、環(huán)境因素導(dǎo)致,常伴隨電氣或光學(xué)故障。

1. 膠體破裂或裂紋  

  - 現(xiàn)象:LED透明膠體(環(huán)氧樹脂或硅膠)出現(xiàn)裂紋、缺口,甚至完全碎裂。  

  - 原因:  

    - 機(jī)械沖擊(安裝時(shí)用力過大、掉落撞擊);  

    - 溫度驟變(冷熱循環(huán)導(dǎo)致膠體與引腳熱脹冷縮不一致,產(chǎn)生應(yīng)力開裂);  

    - 膠體老化變脆(長(zhǎng)期暴露在紫外線、臭氧環(huán)境中,材料性能退化)。  

2. 引腳損壞  

  - 現(xiàn)象:引腳彎曲、斷裂,或焊接點(diǎn)脫落。  

  - 原因:  

    - 安裝時(shí)引腳受力過大(如手工插件時(shí)用力掰彎引腳,導(dǎo)致根部斷裂);  

    - 焊接溫度過高或時(shí)間過長(zhǎng)(引腳與芯片的焊接點(diǎn)被高溫熔化脫落)。  

3. 膠體變色(非發(fā)光顏色)  

  - 現(xiàn)象:膠體由透明變?yōu)辄S色、褐色,尤其在高溫、強(qiáng)光環(huán)境下明顯。  

  - 原因:  

    - 膠體材料老化(環(huán)氧樹脂長(zhǎng)期受紫外線照射或高溫,發(fā)生氧化降解);  

    - 接觸化學(xué)物質(zhì)(如油污、溶劑腐蝕膠體表面,導(dǎo)致變色)。  

四、故障預(yù)防建議

- 避免過流、過壓(需串聯(lián)合適限流電阻,使用穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電源);  

- 保證散熱良好(尤其大功率LED,需設(shè)計(jì)散熱片,避免高溫老化);  

- 防止靜電損壞(焊接時(shí)使用防靜電設(shè)備,存儲(chǔ)時(shí)避免摩擦產(chǎn)生靜電);  

- 避免機(jī)械沖擊和潮濕環(huán)境(選擇密封型LED,安裝時(shí)輕拿輕放)。  

了解這些常見故障及原因,可幫助快速排查問題,延長(zhǎng)LED的使用壽命。

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