LED燈具損壞常見原因及保護方案

大功率白光LED作為新型綠色照明技術，有光轉換效率高、能耗低、壽命長、無需維護等優點，逐漸被應用于各種照明領域。LED的長壽命是基于其安全的工作環境，對于LED照明來講，主要有兩種威脅影響其壽命：一是過電沖擊，就是LED上施加的電流超過該LED技術數據手冊中的最大額定電流，包括過壓引起的過電沖擊；另一種是過熱損傷。這些損壞可以表現為器件的立即失效，也可能發生在過電流沖擊事件后許久才失效，縮短LED工作壽命。

LED燈具損壞的原因

LED燈具失效一是來源于電源和驅動的失效，二是來源于LED器件本身的失效。通常LED電源和驅動的損壞來自于輸入電源的過電沖擊（EOS）以及負載端的斷路故障。輸入電源的過電沖擊往往會造成驅動電路中驅動芯片的損壞，以及電容等被動元件發生擊穿損壞。負載端的短路故障則可能引起驅動電路的過電流驅動，驅動電路有可能發生短路損壞或有短路故障導致的過熱損壞。LED器件本身的失效主要有以下幾種情況。

1、瞬態過流事件

瞬態過流事件是指流過LED的電流超過該LED技術數據手冊中的最大額定電流，這可能是由于大電流直接產生也可能是由高電壓間接產生，如瞬態雷擊、開關電源的瞬態開關噪聲、電網波動等過壓事件引起的過流。這些事件都是瞬態的，持續時間極短，通常我們將其稱為尖峰，如“電流尖峰”、“電壓尖峰”.造成瞬態過流事件的情況還包括LED接通電源，或是帶電插拔時的瞬態過電流。

對于汽車中的LED照明，ISO7637-2的瞬態拋負載浪涌沖擊則是其正常工作的一個重要威脅。

LED遭受過電沖擊后的失效模式并非固定，但通常會導致焊接線損壞，如圖1所示。這種損壞通常由極大的瞬態過電流引起。除了導致焊接線燒斷外，還可能導致靠近焊接線的其他部分損壞，例如密封材料。

圖1:LED焊接線燒斷損壞。

2、靜電放電事件

靜電放電（ESD）損壞是目前高集成度半導體器件制造、運輸和應用中最為常見的一種瞬態過壓危害，而LED照明系統則須滿足IEC61000-4-2標準的“人體靜電放電模式”8kV接觸放電，以防止系統在靜電放電時有可能導致的過電沖擊失效。

LEDPN結陣列性能將出現降低或損壞，如圖2所示。ESD事件放電通路導致的LED芯片的內部失效，這種失效可能只是局部功能損壞，嚴重的話也會導致LED永久損壞。

圖2:LED部分PN結損壞。

對于接近80%能量都轉化為熱量的LED照明設計而言，熱管理和故障過熱保護是其面臨的一個挑戰。理論和實踐都已經證明，LED的性能和壽命是與LED的PN結工作溫度緊密相關。當LED芯片內結溫升高10℃，光通量就會衰減1%,LED的壽命就會減少50%.