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發光二極管常見的故障有哪些?

來源: 發布時間:2025-07-22

發光二極管(LED)作為半導體器件,雖然壽命長、可靠性高,但在使用過程中仍可能因設計、安裝、環境或老化等因素出現故障。常見故障可分為電氣故障、光學故障和物理損壞三大類,具體如下:

一、電氣故障:電路連接或內部結構異常

這類故障直接影響LED的導電性能,導致無法正常工作,是最常見的故障類型。

1. 開路(斷路)  

  - 現象:LED完全不發光,萬用表檢測正向、反向均顯示“OL”(無導通)。  

  - 原因:  

    - 內部芯片燒毀(過流、過壓導致PN結擊穿后斷裂);  

    - 引腳與芯片焊接點脫落(振動、高溫導致虛焊后斷開);  

    - 引腳氧化或腐蝕嚴重,形成斷路(長期暴露在潮濕、腐蝕性環境中)。  

2. 短路

  - 現象:LED不發光,萬用表檢測正向、反向均導通(顯示極低電阻或電壓),若串聯在電路中可能導致電源短路。  

  - 原因:  

    - 內部芯片擊穿(瞬間高壓或浪涌電流導致PN結擊穿,形成短路通道);  

    - 引腳間有焊錫、灰塵等導電雜物,造成外部短路;  

    - 膠體破裂后,水汽進入導致內部電極短路。  

3. 反向漏電 

  - 現象:LED正向可發光,但亮度偏低;反向施加電壓時,有明顯電流流過(萬用表反向測試顯示非“OL”),長期使用可能導致電路異常。  

  - 原因:  

    - 芯片質量缺陷(反向耐壓不足);  

    - 長期工作在高溫環境,導致PN結反向特性退化。  

二、光學故障:發光性能異常

LED雖能導電,但發光效果不符合預期,可能影響使用功能。

1. 發光暗淡或亮度不足

  - 現象:導通正常,但亮度明顯低于同型號新品,或隨時間逐漸變暗。  

  - 原因:  

    - 驅動電流不足(限流電阻過大,或驅動電源輸出電流偏低);  

    - 芯片老化(長期高電流、高溫工作,導致量子效率下降);  

    - 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. 發光顏色異常 

  - 現象:發光顏色與標稱不符(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(不同波長的芯片混合使用,如紅光芯片波長從620nm偏移到630nm,顏色偏暗);  

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

    - 驅動電流過大(部分LED在高電流下,波長會發生微小偏移,尤其藍光、綠光LED明顯)。  

3. 閃爍或忽明忽暗  

  - 現象:發光不穩定,隨時間或電壓波動閃爍,尤其在低電流驅動時明顯。  

  - 原因:  

    - 接觸不良(引腳虛焊、焊點氧化,或插座松動導致導通時斷時續);  

    - 驅動電源不穩定(如交流轉直流時濾波不良,存在紋波電流);  

    - 芯片老化導致伏安特性不穩定(導通電壓隨溫度波動明顯)。  

4. 局部發黑或死燈  

  - 現象:膠體內部出現黑色斑點,或部分區域不發光(常見于大功率LED)。  

  - 原因:  

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

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

    - 靜電損壞(芯片某一區域被靜電擊穿,導致局部不發光)。

  

三、物理損壞:結構或外觀破壞

多由外部機械力、環境因素導致,常伴隨電氣或光學故障。

1. 膠體破裂或裂紋  

  - 現象:LED透明膠體(環氧樹脂或硅膠)出現裂紋、缺口,甚至完全碎裂。  

  - 原因:  

    - 機械沖擊(安裝時用力過大、掉落撞擊);  

    - 溫度驟變(冷熱循環導致膠體與引腳熱脹冷縮不一致,產生應力開裂);  

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

2. 引腳損壞  

  - 現象:引腳彎曲、斷裂,或焊接點脫落。  

  - 原因:  

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

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

3. 膠體變色(非發光顏色)  

  - 現象:膠體由透明變為黃色、褐色,尤其在高溫、強光環境下明顯。  

  - 原因:  

    - 膠體材料老化(環氧樹脂長期受紫外線照射或高溫,發生氧化降解);  

    - 接觸化學物質(如油污、溶劑腐蝕膠體表面,導致變色)。  

四、故障預防建議

- 避免過流、過壓(需串聯合適限流電阻,使用穩壓驅動電源);  

- 保證散熱良好(尤其大功率LED,需設計散熱片,避免高溫老化);  

- 防止靜電損壞(焊接時使用防靜電設備,存儲時避免摩擦產生靜電);  

- 避免機械沖擊和潮濕環境(選擇密封型LED,安裝時輕拿輕放)。  

了解這些常見故障及原因,可幫助快速排查問題,延長LED的使用壽命。

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