LED 불량이 발생하는 이유

LED 불량의 주요 원인은 전원 문제, 열 관리 실패, 드라이버 고장, 칩 손상, 납땜 불량, 습기 침투 등입니다.
이들은 LED의 수명과 안정성에 직접적인 영향을 미치며, 조명 고장이나 성능 저하를 유발합니다.

🔍 LED 불량 주요 원인 정리

• 전원 공급 문제
• 열(발열) 문제
• LED 드라이버 불량
• LED 칩 자체 불량
• 납땜 및 접촉 불량
• 습기 및 누수
• 물리적 손상 및 노후화

• 외부 충격, 먼지, 이물질 유입 등으로 기계적 손상
• 장시간 사용으로 광속 저하 및 색온도 변화

 

🛠️ 예방 및 관리 팁

• 정격 전압 준수 및 서지 보호 회로 적용
• 충분한 방열 설계: 알루미늄 PCB, 써멀 비아, 히트싱크 활용
• 고품질 드라이버 및 부품 사용
• 방수·방진 설계 강화: IP등급 확인
• 정기적인 점검 및 청소: 먼지 제거, 접촉 상태 확인

LED는 고효율이지만 열과 환경에 민감한 반도체 소자이므로, 설계와 유지관리에 따라 수명이 크게 달라질 수 있습니다.

 

 

설계시 고려할 점...

 

LED의 방열 패턴은 일반적으로 음극(-) 쪽에 연결하는 것이 더 유리합니다.
이는 열 방출 효율과 전기적 안정성 측면에서 설계상 선호되는 방식입니다.

 

🔧 이유 및 배경 설명

• LED 구조상 음극이 열 방출에 더 유리함
• 패키지 설계 기준
• 전기적 안정성

• 방열 패턴은 일반적으로 *접지(GND)*와 연결되는데, 이는 음극과 동일한 전위입니다.
• 따라서 노이즈 억제 및 전기적 간섭 방지 측면에서도 음극 쪽이 유리합니다.

⚠️ 주의할 점

• 데이터시트 확인 필수
• PCB 설계 시 고려사항

• 방열 패턴은 열 저항을 최소화하도록 충분한 면적과 구리 두께를 확보해야 하며,
• *비아(Via)*를 활용해 다층 기판으로 열을 분산시키는 것도 효과적입니다.

 

LED는 일반적으로 온도가 5℃ 상승할 때마다 수명이 약 10~15% 감소하는 것으로 알려져 있습니다.
이는 LED 내부의 접합 온도(Tj)가 높아질수록 열화 속도가 빨라지기 때문입니다.

 

🌡️ 온도 상승과 LED 수명 관계

• 기준 온도: 대부분의 LED 수명 스펙은 25℃ 또는 30℃ 기준으로 측정됩니다.
• 온도 상승 효과:

• 5℃ 상승 시 수명 약 10~15% 감소
• 10℃ 상승 시 수명 약 20~30% 감소
• 20℃ 이상 상승 시 수명 반감 가능성도 있음

이러한 수명 단축은 다음과 같은 열화 메커니즘 때문입니다:

• 광속 감쇠 (Lumen Depreciation): 고온에서 전자-정공 재결합 효율이 떨어져 밝기가 감소
• 재료 열화: 형광체, 봉지재(수지), 접착제 등이 고온에서 분해되거나 변색
• 전기적 특성 변화: 순방향 전압 강하 감소, 누설 전류 증가 등

🔍 예시 계산

• 예를 들어, 50,000시간 수명의 LED가 있다고 가정하면:

• 30℃ → 약 45,000시간
• 35℃ → 약 38,000~40,000시간
• 45℃ 이상 → 25,000시간 이하로 급감 가능

🛠️ 설계 시 고려사항

• 방열 설계 강화: 히트싱크, 써멀 비아, 알루미늄 PCB 등 적극 활용
• 온도 센서 및 보호 회로: 과열 시 밝기 조절 또는 차단 기능
• 실제 사용 환경 고려: 밀폐형 등기구, 고온 환경(공장, 옥외 등)에서는 수명 단축이 더 큼

 

LED 에폭시 몰딩의 변색은 주로 자외선(UV), 열, 산소, 습기에 의한 화학적 열화 때문입니다.

시간이 지날수록 투명하거나 밝은 색의 에폭시가 노란색 또는 갈색으로 변색되며, 이는 외관뿐 아니라 광학 성능에도 영향을 줄 수 있습니다.

 

🔍 주요 변색 원인

• 자외선(UV) 노출
• 열(고온 환경)
• 산소 및 습기
• 저품질 또는 UV 안정화 미적용 수지 사용

• UV 안정제가 포함되지 않은 일반 에폭시 수지는 실내용으로만 적합하며, 실외나 고온 환경에서는 빠르게 변색됩니다.

🛠️ 예방 및 대책

• UV 안정제가 포함된 에폭시 수지 사용
• 자외선 차단 코팅 적용
• 방열 및 방습 설계 강화
• 실외용 LED에는 실리콘 몰딩 고려

• 실리콘은 에폭시에 비해 UV 및 열에 강한 특성을 가지므로, 장기 안정성이 더 우수합니다.

LED 조명에서 몰딩 변색은 단순한 외관 문제를 넘어 광투과율 저하, 색온도 변화, 수명 단축으로 이어질 수 있으므로, 초기 설계 단계에서부터 적절한 소재와 보호 대책을 고려하는 것이 중요합니다.

 

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💧 LED 불량을 유발하는 습기·누수의 주요 메커니즘

1. 전기적 쇼트(합선)

    물이 회로에 침투하면 전류가 비정상적인 경로로 흐르며 쇼트발생하고

    LED가 깜빡이거나 완전히 꺼지는 현상이 발생합니다.

2. 부품 부식

    납땜부위와 VIA 등 노출부위에 산화 / 부식되면서 접촉 불량 발생

3. 절연 저하

    수분이 절연체에 스며들면 절연 저항이 낮아져 누설전류가 발생하고,

    장기적으로 방치되면 드라이버나 led칩에 손상을 일으킵니다.

4. 몰딩 수지의 팽창 및 변형

    에폭시나 실리콘 몰딩이 습기흡수로 팽창하거나 균열이 발생하여
    내부로 습기가 침투할 수 있는 경로가 형성됩니다.

    내부에 습기가 침투할 경우 절연 저항이 낮아지고 부식이 발생하여 LED가 변색되고 파손됩니다.

5. 드라이버 고장

누수로 인해 전원부에 물이 닿으면 드라이버 회로가 손상됩니다.

 

 

LED 고장을 판별하는 방법은 시각적 확인, 전기적 테스트, 회로 점검 등을 통해 비교적 간단하게 수행할 수 있습니다.

 

🔍 1. 시각적 점검

• 빛이 전혀 나오지 않음: 완전 고장 또는 전원 문제 가능성
• 깜빡임: 드라이버 불량, 접촉 불량, 전원 불안정
• 부분 점등: LED 어레이 중 일부 칩 고장
• 변색 또는 황변: 에폭시 몰딩 열화, 고온 노출
• 검은 점, 타버린 흔적: 칩 손상 또는 과전류

🔌 2. 멀티미터로 전기적 테스트

• 단일 LED 테스트 (정방향/역방향)
• 직렬 연결된 LED 어레이

• 전체가 점등되지 않으면 한 개의 불량 LED가 전체 회로를 끊을 수 있음
• 개별 LED를 분리해 테스트 필요

⚡ 3. 드라이버 및 전원 확인

• 출력 전압 측정: 드라이버가 정상 출력 중인지 확인
• 전류 측정: 과전류 또는 무전류 여부 확인
• 전원 입력 확인: AC 입력이 정상인지 체크

🧰 4. 회로 및 납땜 상태 점검

• 납땜 불량: 흔들림, 접촉 불량, 산화된 패드
• PCB 손상: 트레이스 단선, 과열 흔적
• 커넥터 접촉 불량: 플러그, 소켓 느슨함

🧪 5. 열화 및 수명 저하 확인

• 광속 저하: 밝기 감소 → 광량 측정기로 비교
• 색온도 변화: 백색 LED가 청색 또는 노란색으로 변함
• 사용 시간 확인: 정격 수명(예: 50,000시간) 초과 여부

 

 

 

 

멀티미터를 이용해 LED의 불량 여부를 확인하는 방법은 간단하면서도 매우 효과적입니다. 아래에 단일 LED와 LED 회로 각각에 대한 점검 방법을 정리해 드릴게요.

🔍 1. 단일 LED 불량 체크 방법

✅ 준비 사항

• 멀티미터: 다이오드 테스트 기능이 있는 디지털 멀티미터
• LED: 회로에서 분리된 상태가 가장 정확

🔌 측정 절차

1. 멀티미터 다이얼을 ‘다이오드 테스트’ 모드로 설정
2. 리드선 연결
3. LED 양단에 리드선 접촉
4. 정상 LED의 반응
5. 불량 LED의 반응

• 무반응: 단선 또는 개방(open) 상태
• 0V 또는 매우 낮은 전압: 쇼트(short) 상태

🔧 2. 회로 내 LED 점검 (간단한 회로일 경우)

• 도통 테스트 모드 또는 다이오드 모드로 회로 내 LED를 점검할 수 있음
• 단, 병렬 연결된 LED나 복잡한 회로에서는 정확한 판별이 어려우므로 LED를 분리 후 측정하는 것이 좋습니다

 

주의사항

• 멀티미터가 자동 범위(Auto Range) 기능이 없을 경우, 다이오드 모드가 아닌 저항 모드에서는 LED가 점등되지 않을 수 있습니다.
• 고출력 LED(청색 / 백색 또는 일부 고휘도 LED) 는 다이오드 모드의 전류로는 점등되지 않을 수 있으므로, 전압 강하값만으로 판단해야 합니다.