淺析LED照明系統(tǒng)在飛機(jī)上的應(yīng)用

沈秀琴

摘 要：隨著LED照明技術(shù)的發(fā)展與成熟，LED照明產(chǎn)品因其壽命長(zhǎng)、體積小、抗振動(dòng)等特點(diǎn)，在飛機(jī)照明系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛使用。本文根據(jù)我的工作經(jīng)歷，就飛機(jī)艙內(nèi)、艙外照明系統(tǒng)中使用LED照明產(chǎn)品的情況以及面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行分析總結(jié)，飛機(jī)前翼故障、光纖故障、外部故障中發(fā)生的問(wèn)題，提出了關(guān)于優(yōu)化防撞燈、切斷結(jié)冰故障、對(duì)光纖技術(shù)的創(chuàng)新三個(gè)具體的應(yīng)用措施，確保LED照明系統(tǒng)在飛機(jī)上安全穩(wěn)定的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：LED;照明系統(tǒng);照明技術(shù)

1 LED照明系統(tǒng)概述

1.1 LED照明的基本概念

LED是英文light emitting diode 的縮寫(xiě)，中文為發(fā)光二極管。發(fā)光二極管的核心由兩種不同的半導(dǎo)體組合形成，一種是P型半導(dǎo)體，另一種則是N型半導(dǎo)體，兩者之間需要PN結(jié)進(jìn)行過(guò)渡鏈接，PN結(jié)的意義就是在外部因素的刺激下將能量散發(fā)出來(lái)，就形成了照明的光亮。每一個(gè)LED都具有陰極和陽(yáng)極，當(dāng)LED處于工作狀態(tài)時(shí)，電流就會(huì)從陽(yáng)極轉(zhuǎn)移到陰極，使得半導(dǎo)體晶片呈現(xiàn)出不同顏色，電流通過(guò)的速率越快，越穩(wěn)定，LED發(fā)出的光亮也就明亮。

LED照明就是利用LED發(fā)光機(jī)理，通過(guò)相應(yīng)的封裝技術(shù)制造成發(fā)光器件，由半導(dǎo)體發(fā)光二極管晶片、透鏡、基板等材料組成，再由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路供電發(fā)出光線，照亮相應(yīng)區(qū)域。

1.2 LED照明的發(fā)展歷程

LED照明的發(fā)展歷程可以追溯到1833年法拉第硫化銀的電阻實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體。在上世紀(jì)二十年代的法國(guó)Lossow在研究檢波器時(shí)，人類首次發(fā)現(xiàn)LED照明現(xiàn)象的存在。隨著化學(xué)元素周期表的完善，在20世紀(jì)60年代成功研制出了具有照明功能的發(fā)光二級(jí)管，即后來(lái)所說(shuō)的GaAsP發(fā)光二極管，一經(jīng)研發(fā)成果就大量的投入市場(chǎng)用于一些儀器儀表的照明中。但是由于發(fā)展條件和物資的制約，當(dāng)時(shí)的發(fā)光二極管多數(shù)無(wú)法應(yīng)用到大范圍的工業(yè)照明中。后來(lái)日亞化學(xué)研制出了一種可以改變波長(zhǎng)的LED，這樣的LED在建立之后，日亞化學(xué)打算自己占領(lǐng)LED的市場(chǎng)，這樣的打算逐漸落空。在日亞化學(xué)的發(fā)展中，歐美國(guó)家也在不斷的嘗試全新的工藝，搶占了日亞化學(xué)的縣級(jí)，將LED產(chǎn)品投入到市場(chǎng)的研發(fā)使用中去，促進(jìn)了LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1.3 LED照明的優(yōu)點(diǎn)

LED照明與傳統(tǒng)照明的明顯區(qū)別，首先LED照明為半導(dǎo)體發(fā)光，傳統(tǒng)照明多為鎢絲發(fā)熱發(fā)光;LED照明的壽命遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)照明設(shè)備，亮度和穩(wěn)定性也強(qiáng)于傳統(tǒng)照明設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中LED照明設(shè)備的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)照明設(shè)備，不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的更換;其次就是LED照明的耗電能力是明顯的低于傳統(tǒng)照明的，通過(guò)對(duì)兩種設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)兩者的亮度相同時(shí)，LED的耗電率明顯是小于傳統(tǒng)照明電器，約為20%左右;最后就是LED與傳統(tǒng)的照明設(shè)備相比，由于LED屬于半導(dǎo)體發(fā)光，體積小于傳統(tǒng)照明電器，體積一旦縮小，燈具的重量也就會(huì)下降。LED這樣的半導(dǎo)體晶片具有抗擊打的能力，要強(qiáng)于傳統(tǒng)照明設(shè)備，并且LED便于對(duì)亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 LED照明系統(tǒng)的應(yīng)用故障

2.1 LED照明系統(tǒng)外部故障

對(duì)于飛機(jī)外部LED照明系統(tǒng)的應(yīng)用，主要結(jié)合我在上海東風(fēng)照明器材有限公司的項(xiàng)目進(jìn)行具體的分析，項(xiàng)目主要研究的是防撞燈機(jī)載設(shè)備。我的主要職責(zé)是負(fù)責(zé)智能小組的組建，完成對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)。對(duì)于防撞燈建設(shè)的主要原因是由于各類戰(zhàn)機(jī)服役的年限要比正常的飛機(jī)使用年限久，會(huì)出現(xiàn)機(jī)載照明設(shè)備的老化，這樣飛機(jī)無(wú)法在大氣層中穿梭，所以提出了LED照明系統(tǒng)的優(yōu)化和替換的構(gòu)思。

2.2 LED照明系統(tǒng)飛機(jī)前翼結(jié)冰故障

LED燈穩(wěn)定性一直都很高，但是飛機(jī)在運(yùn)行的途中會(huì)經(jīng)過(guò)大氣層，內(nèi)外部之間的溫差就很容易造成前翼LED燈凍結(jié)，造成駕駛艙內(nèi)的人員的觀察范圍受限，可能會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)發(fā)生偏航事故。在夜晚，能見(jiàn)度大大降低，飛行員會(huì)根據(jù)前翼的結(jié)冰情況和除冰的效果合理的提供照明的廣度。

2.3 LED照明系統(tǒng)中光纖故障

在飛機(jī)LED照明系統(tǒng)的建設(shè)中，需要采用最合適的光纖確保飛機(jī)在行駛過(guò)程中的安全問(wèn)題。但是在設(shè)計(jì)LED照明系統(tǒng)時(shí)，首要的難題就是對(duì)LED光纖研發(fā)的質(zhì)量保證。飛機(jī)本身就是一個(gè)龐然大物，進(jìn)行LED照明系統(tǒng)建設(shè)時(shí)要考慮整體的使用效果。一旦中間的光纖出現(xiàn)短路或者斷路的情況，就會(huì)導(dǎo)致LED系統(tǒng)出現(xiàn)故障，無(wú)法進(jìn)行飛機(jī)的運(yùn)行，所以要確保在生產(chǎn)光纖時(shí)對(duì)絕緣層、光纖的鏈接進(jìn)行反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，避免出現(xiàn)光纖故障。

3 LED照明系統(tǒng)應(yīng)用措施

3.1優(yōu)化防撞燈

不論是對(duì)飛機(jī)的維修還是建設(shè)中，對(duì)于防撞燈機(jī)載設(shè)備的性能要求是非常的高，其次，防撞燈機(jī)載設(shè)備處于飛機(jī)的外部，直接裸露在大氣層中間，會(huì)影響飛行安全，所以需要跑防撞燈設(shè)備具有非常高的可靠性和安全性，對(duì)其密封性能的要求更高，避免惡劣環(huán)境對(duì)設(shè)備內(nèi)部造成影響。再就是飛行中難免會(huì)遇到雷雨天氣，希望能實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的防雷功能。所以，了解目前故障產(chǎn)生的點(diǎn)，才能對(duì)癥下藥，確保飛機(jī)能夠安全的駕駛。在設(shè)計(jì)時(shí)確保原材料能夠滿足飛機(jī)對(duì)光性能的需求，對(duì)光源的整體光效的建設(shè)達(dá)到新的高度。

3.2破除結(jié)冰故障

對(duì)于飛機(jī)前翼設(shè)備的安裝一般都是放置在發(fā)動(dòng)機(jī)的短艙之內(nèi)，使得前翼探冰設(shè)備一直處于高溫惡劣的工作環(huán)境之中，所以對(duì)于破冰設(shè)備的材料選擇一定要符合惡劣環(huán)境的需要，避免出現(xiàn)設(shè)備故障的出現(xiàn)。針對(duì)于材料的選擇，首先要選取耐熱性能強(qiáng)的材料，避免出現(xiàn)高溫融化的現(xiàn)象，保證前翼探冰設(shè)備能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。材料可以選擇航空專用的鋁合金作為結(jié)構(gòu)材料，增加前翼設(shè)備的抗腐蝕性能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)安全、可靠的運(yùn)行。

3.3加強(qiáng)光纖技術(shù)建設(shè)

由于飛機(jī)自身的龐大，對(duì)于光纖電纜就有著非常高的要求，只有良好的光纖保證才能實(shí)現(xiàn)LED持久的發(fā)光發(fā)亮，保證艙內(nèi)亮度的穩(wěn)定。在絕大多數(shù)的情況下，光纖電纜的建設(shè)會(huì)受到膠水溫度與不銹鋼粘結(jié)力的影響。首先是膠水溫度會(huì)影響到絕緣層，一旦破壞到了絕緣層就會(huì)使飛機(jī)形成導(dǎo)電的能力，危害到艙內(nèi)人員的安全;其次是不銹鋼粘結(jié)力，粘結(jié)的程度是整個(gè)設(shè)備安全運(yùn)行的必要條件。針對(duì)這兩種情況，切斷故障的來(lái)源，首先要做的就是對(duì)膠水溫度進(jìn)行嚴(yán)格的把控，在試驗(yàn)中對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行分析總結(jié)，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，借用成熟的工藝是實(shí)現(xiàn)溫度的優(yōu)化;再就是軟接頭的特點(diǎn)，加強(qiáng)光纖切點(diǎn)之間的焊接，要保證飛機(jī)中使用到的光纖具有安全的保障，使得產(chǎn)品的功能性不會(huì)造成影響，確保LED照明系統(tǒng)能夠在內(nèi)部穩(wěn)定的進(jìn)行。

4 總結(jié)

隨著航天事業(yè)的發(fā)展，LED照明系統(tǒng)的使用越來(lái)越廣泛。我在對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)中逐漸分析了LED系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致飛機(jī)運(yùn)行安全受損的情況。不論是防撞燈、探冰裝置還是光纖建設(shè)最后的建設(shè)成果都是維持LED照明系統(tǒng)的穩(wěn)定進(jìn)行，由此也可以看出，LED照明系統(tǒng)在飛機(jī)中的應(yīng)用不再局限于照明這一基本能力之上。LED照明系統(tǒng)不僅在飛機(jī)中實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的應(yīng)用，也能具有更好的發(fā)展前景，只有不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行探索，才能推動(dòng)LED技術(shù)的發(fā)展。

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