LED半導(dǎo)體照明技術(shù)存在的問題及優(yōu)化策略分析

何偉娜

摘要：在環(huán)境問題日益突出的情況下，關(guān)于能源的可持續(xù)化利用問題引起了人們的廣泛關(guān)注，以太陽能、風(fēng)能等為代表的新能源新得到普及的同時，創(chuàng)新能源利用模式也成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的一個重要研究方向，如LED半導(dǎo)體照明技術(shù)。本文以LED半導(dǎo)體照明技術(shù)為研究內(nèi)容，在闡述LED半導(dǎo)體照明技術(shù)的同時，從技術(shù)方面對其中存在的問題進(jìn)行分析，并提出具有可操作性的解決措施，為LED半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：LED;半導(dǎo)體照明技術(shù);問題;優(yōu)化

中圖分類號：TM923.34?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0188-01

1?LED半導(dǎo)體照明技術(shù)分析

在人們對半導(dǎo)體材料認(rèn)識不斷深入的情況下，半導(dǎo)體材料所表現(xiàn)出的光電效應(yīng)引起了研究人員的關(guān)注，并利用半導(dǎo)體材料的這一特性，研發(fā)出了LED半導(dǎo)體照明設(shè)備。所謂LED半導(dǎo)體照明技術(shù)，其是利用了半導(dǎo)體材料在通電后載流子復(fù)合過程中伴隨出現(xiàn)的大量光子發(fā)射現(xiàn)象，根據(jù)光波的長度不同，LED半導(dǎo)體材料所發(fā)出的光可以是不同顏色的。

與傳統(tǒng)照明設(shè)備相比，LED半導(dǎo)體照明設(shè)備具備高效、節(jié)能、便于維護(hù)等優(yōu)勢，這也使得LED半導(dǎo)體照明技術(shù)在社會各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

2?LED半導(dǎo)體照明存在的技術(shù)問題分析及對策

LED半導(dǎo)體照明技術(shù)雖然能夠在一定程度上提高能源的利用率，對社會的可持續(xù)發(fā)展有著積極的影響，但是，在實際使用過程中，LED半導(dǎo)體照明技術(shù)依然存在著諸多問題，其中主要包括以下幾個方面。

2.1 LED半導(dǎo)體照明技術(shù)的電路設(shè)計復(fù)雜?？紤]到LED半導(dǎo)體照明設(shè)備的綜合負(fù)載情況，為滿足人們在不同環(huán)境下的照明需求，則需要按照要求選擇對應(yīng)功率的LED，并合理控制LED數(shù)量，進(jìn)而保證LED半導(dǎo)體照明設(shè)備的使用安全。然而，由于LED的低功率特性，導(dǎo)致LED半導(dǎo)體照明設(shè)備中的電路設(shè)計較為復(fù)雜，且一旦出現(xiàn)問題，則無法進(jìn)行快速維修，且更換LED成本較高。

以家庭環(huán)境中的LED半導(dǎo)體照明設(shè)備為例，在對其內(nèi)部電路進(jìn)行檢查的情況下發(fā)現(xiàn)，LED半導(dǎo)體照明設(shè)備中的電路主要有三種方式：并聯(lián)連接、串聯(lián)連接、混合連接。無論對于哪一種連接方式，其電路設(shè)計都比較復(fù)雜，尤其是對于混合連接方式來說，盡管，該連接方式能夠提高能源利用率，但是，由于串聯(lián)支路電阻增加，一旦某一串聯(lián)之路出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致電路中的整體電流增加，各串聯(lián)之路上的電流也相應(yīng)增加，若LED的耐壓效果較差，將導(dǎo)致故障范圍持續(xù)擴(kuò)大。

針對該問題，為簡化半導(dǎo)體照明電路，降低其維修難度，則可以在在電路中增加穩(wěn)壓流設(shè)備，當(dāng)電路中電流出現(xiàn)波動的情況下，穩(wěn)壓設(shè)備可以自動完成LED兩段電壓大小的調(diào)節(jié)。同時，結(jié)合可插拔的模塊化設(shè)計方式，對故障的LED模塊進(jìn)行更換，從而避免了整體更換LED照明設(shè)備導(dǎo)致的維護(hù)成本增加。

2.2大功率LED光源組件的噪音及散熱問題。目前，大功率LED光源組件的應(yīng)用滿足了人們對于高強(qiáng)度照明環(huán)境的需求，然而，由于此類光源組件的實際功率偏高，在使用過程中需要通過驅(qū)動器以保證其照明效果，因此，這也就不可避免的帶來了噪音與散熱兩個問題。

（1）噪音問題的出現(xiàn)是因為驅(qū)動器內(nèi)部工作發(fā)出的聲音，根據(jù)LED照明亮度的不同，該驅(qū)動器發(fā)出的噪音分貝也有著一定的差異。目前，大功率LED光源組件的噪音主要來自于變壓器磁芯，如鐵氧體變壓器磁芯。對于此類噪音，是由于磁致伸縮導(dǎo)致，鐵氧體變壓器磁芯在發(fā)生型變得過程中伴隨著物理振動，繼而發(fā)出對應(yīng)頻率的噪音，隨著磁場強(qiáng)度的增加，鐵芯振幅也在隨之變大，噪音也就越來越大。為解決這一問題，在排除產(chǎn)品質(zhì)量問題的情況下，則刻意采用清漆浸漬技術(shù)來提高線圈的穩(wěn)定性，從而在保證磁芯效率的情況下，能夠最大程度上的減弱其噪音。

（2）散熱是大功率LED光源組件面臨的另一重要問題。無論是對于單一LED光源組件還是組合LED光源組件，其對于溫度的耐受范圍都是有限的，長期處于高溫環(huán)境下將對LED光源組件的壽命帶來嚴(yán)重影響，為此，強(qiáng)化大功率LED光源組件的散熱功能就顯得尤為重要。以車載LED大燈為例，在駕駛?cè)藛T啟動LED大燈之后，車載自動控制系統(tǒng)會實時監(jiān)測LED大燈內(nèi)部環(huán)境溫度，當(dāng)溫度超過閾值之后，車載自動控制系統(tǒng)會啟動散熱風(fēng)扇。在一些高級轎跑中，還安裝了自動風(fēng)冷控制系統(tǒng)，通過控制車輛前端進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)道開關(guān)為LED大燈提供散熱，同時保證車輛的氣動性能不受影響。

LED半導(dǎo)體照明在使用中的問題并不僅僅局限于以上兩個方面，其中還包括LED半導(dǎo)體材料的壽命短、光電轉(zhuǎn)換效率低等諸多亟待解決的問題，這也是未來LED半導(dǎo)體照明技術(shù)優(yōu)化的重要方向。

3?總結(jié)

隨著資源短缺問題的日益突出，以及人們在社會可持續(xù)發(fā)展方面的認(rèn)識不斷提高，加快以LED半導(dǎo)體照明技術(shù)為代表的改革創(chuàng)新，對提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)方面有著積極的影響。目前，LED半導(dǎo)體照明技術(shù)在電路設(shè)計、材料創(chuàng)新等方面都取得了一定的研究成果，這對于LED半導(dǎo)體照明的大規(guī)模推廣應(yīng)用起到了極其重要的影響，LED半導(dǎo)體照明的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展也將成為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一重要推動力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志敏.LED半導(dǎo)體照明的發(fā)展概述[J].電源世界，2017（12）.

[2]郝洛西，楊秀.基于LED光源特性的半導(dǎo)體照明應(yīng)用創(chuàng)新與發(fā)展[J].照明工程學(xué)報，2012（01）.

[3]劉志航.LED半導(dǎo)體照明的核心技術(shù)與發(fā)展趨勢[J].科技資訊，2017（32）.