LED半導(dǎo)體照明技術(shù)存在的問題及優(yōu)化策略探討

汪璧蒼

（廈門陽(yáng)光恩耐照明有限公司，福建 廈門 361026）

0 引言

在我國(guó)科技快速發(fā)展過程中，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)有能源的合理利用所推出不同的創(chuàng)新型科學(xué)技術(shù)，廣泛運(yùn)用到各大企業(yè)及工廠的新能源使用當(dāng)中，LED半導(dǎo)體照明技術(shù)是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)及科研技術(shù)創(chuàng)新改革的重要舉措，從微觀角度分析細(xì)化現(xiàn)有的LED半導(dǎo)體照明技術(shù)，有效提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。簡(jiǎn)化半導(dǎo)體照明電路、降低維修難度，從根本上提升現(xiàn)有能源的合理利用，為后續(xù)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及科學(xué)優(yōu)化創(chuàng)新提供良好的技術(shù)支撐。

1 LED原理及特性概述

1.1 原理

LED的核心發(fā)光材料是由元素周期表中的寬禁帶半導(dǎo)體材料，3~4族的化合物相關(guān)元素，主要分為鎵、銦、砷等，其中鎵為白色的金屬，在硅基體中摻雜固定比例的鎵，運(yùn)用固定的晶體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)P型半導(dǎo)體的正常發(fā)光。為了更好解釋LED的發(fā)光原理，對(duì)現(xiàn)有的電子公有化運(yùn)動(dòng)能帶LED的發(fā)光過程進(jìn)行深度剖析，提升整體的運(yùn)行質(zhì)量，以便更加清晰地認(rèn)知LED的發(fā)光原理。電子的公有化運(yùn)動(dòng)是指在一般晶體結(jié)合形式下運(yùn)用有離子性的結(jié)合與共性結(jié)合金屬性，結(jié)合分子結(jié)合的深度探索實(shí)現(xiàn)飽和性的發(fā)展方向[1]。

1.2 特性

原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的，因此根據(jù)不同狀態(tài)下的自由電子組合，形成距離很遠(yuǎn)或未形成晶體的原子孤立狀態(tài)提升能量值的能級(jí)，將現(xiàn)有的能量差縮小連成能量連續(xù)的區(qū)域。在孤立原子運(yùn)行過程中對(duì)現(xiàn)有的電子低能級(jí)向高能級(jí)的轉(zhuǎn)換進(jìn)行深度的說明，深度分析LED的發(fā)光過程，將一塊本征半導(dǎo)體的兩側(cè)通過擴(kuò)散滲入不同的雜質(zhì)之后，會(huì)分別形成N型的半導(dǎo)體和P型的半導(dǎo)體。當(dāng)兩種不同類型的導(dǎo)體在結(jié)合后形成空間的電荷區(qū)，由于正負(fù)電荷之間的相互作用在交界處產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，當(dāng)現(xiàn)有的空間電荷區(qū)內(nèi)建電場(chǎng)足夠強(qiáng)大時(shí)，N區(qū)的空穴向P區(qū)漂移，進(jìn)而在漂移運(yùn)動(dòng)過程中使現(xiàn)有的空間電荷區(qū)變窄擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)能力加強(qiáng)，最后通過多子的擴(kuò)散和漂流區(qū)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的效果，以此達(dá)到LED的發(fā)光效果。

圖1 LED發(fā)光原理

2 LED半導(dǎo)體照明技術(shù)

LED的半導(dǎo)體照明技術(shù)為人們的生產(chǎn)生活提供了極大的便利，因此在社會(huì)大眾對(duì)半導(dǎo)體照明技術(shù)認(rèn)知快速提升的當(dāng)下，光電效應(yīng)中半導(dǎo)體照明材料的選擇成為了科研技術(shù)人員的研究重點(diǎn)，合理運(yùn)用半導(dǎo)體材料的獨(dú)有特征所研發(fā)出的LED半導(dǎo)體照明設(shè)備，有效推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)過程中的科研技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新[2]。所謂LED半導(dǎo)體照明技術(shù)是通過運(yùn)用半導(dǎo)體科研材料通過電流的流子復(fù)合過程產(chǎn)生不同程度的光射反應(yīng)，進(jìn)而根據(jù)光波的產(chǎn)生頻率通過LED半導(dǎo)體照明技術(shù)形成不同顏色的光體。

3 半導(dǎo)體核心照明技術(shù)使用范圍

3.1 光源集成組合模組

光源繼承組合模組是不同數(shù)量的單管LED通過固定數(shù)值的需求進(jìn)行二次組裝，在此過程中調(diào)試相應(yīng)的固定值與運(yùn)行功率，隨著運(yùn)行功率的快速提升產(chǎn)生較強(qiáng)的光照，進(jìn)而有效增強(qiáng)整體的照明效果。半導(dǎo)體照明光組的光源對(duì)人體的肉眼刺激較小，因此光源集成組合模組在結(jié)合半導(dǎo)體照明技術(shù)的二次組合過程中，為提升光源的功率以及發(fā)光效果使光源達(dá)成均勻分散，提升散熱性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)需求，需對(duì)現(xiàn)有的半導(dǎo)體運(yùn)行過程中所涉及的問題進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新。首先對(duì)半導(dǎo)體的光源集成組合設(shè)計(jì)進(jìn)行精準(zhǔn)細(xì)化，詳細(xì)了解燈具之間的結(jié)構(gòu)區(qū)別，使其運(yùn)用科學(xué)的設(shè)計(jì)理念提升燈體的散熱功能，把握單管LED的小燈特性進(jìn)而推動(dòng)LED半導(dǎo)體照明設(shè)備在各領(lǐng)域中的廣泛運(yùn)用。

3.2 熱傳導(dǎo)技術(shù)

熱傳導(dǎo)技術(shù)關(guān)系到燈具的使用壽命，熱傳導(dǎo)技術(shù)是通過熱力學(xué)交換原理結(jié)合具有高效特征的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形成的創(chuàng)新型熱力傳導(dǎo)技術(shù)，通過熱傳導(dǎo)技術(shù)為熱力傳導(dǎo)的創(chuàng)新途徑探索提供了更加寬泛的未來發(fā)展空間，不斷延長(zhǎng)現(xiàn)有LED燈的使用壽命，保障低溫與低光的衰弱對(duì)LED燈使用造成的影響，進(jìn)而滿足半導(dǎo)體照明燈具減少維修的需求。

3.3 半導(dǎo)體照明芯片制造技術(shù)

半導(dǎo)體照明芯片的制造技術(shù)是在我國(guó)科技創(chuàng)新改革的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有LED照明技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的重要舉措，在不斷優(yōu)化創(chuàng)新過程中所開展的半導(dǎo)體照明芯片制造技術(shù)，運(yùn)用高效、大功率的LED半導(dǎo)體照明光源克服現(xiàn)有芯片制造難的問題，充分掌握LED照明技術(shù)的技術(shù)要領(lǐng)，有效推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新改革[3]。

3.4 LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)

LED的驅(qū)動(dòng)技術(shù)是指將半導(dǎo)體照明技術(shù)在傳統(tǒng)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)照明光源的合理探測(cè)，形成安全電流的供應(yīng)循環(huán)，結(jié)合當(dāng)下市場(chǎng)運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的穩(wěn)定整流降壓的現(xiàn)實(shí)性問題，將LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改革。充分考慮功率轉(zhuǎn)換過程中所存在的電磁輻射問題，提升LED照明技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，為市場(chǎng)的穩(wěn)定發(fā)展提供了良好的科學(xué)技術(shù)支撐。

圖2 LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用范圍

4 LED半導(dǎo)體照明存在的技術(shù)問題及優(yōu)化策略

4.1 LED半導(dǎo)體照明技術(shù)的電路設(shè)計(jì)復(fù)雜

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，人們對(duì)能源的合理利用問題關(guān)注度持續(xù)上漲，為滿足社會(huì)大眾在不同環(huán)境之下的照明需求，所創(chuàng)新出的LED半導(dǎo)體照明技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)得到了眾多產(chǎn)業(yè)的廣泛青睞。但在實(shí)際運(yùn)行過程中現(xiàn)有的電路設(shè)計(jì)相對(duì)較為復(fù)雜，對(duì)后續(xù)的維修工作造成了較大的影響。以家庭環(huán)境中的LED半導(dǎo)體照明設(shè)備為代表案例進(jìn)行細(xì)化分析得知，家庭環(huán)境中半導(dǎo)體照明設(shè)備的內(nèi)部電路串聯(lián)與并聯(lián)的方式較為復(fù)雜，不僅具有較強(qiáng)的安全隱患，更是影響了后續(xù)電路維修的質(zhì)量。

4.2 大功率LED光源組件散熱與噪音情況說明

（1）散熱。LED光源組件運(yùn)行過程中散熱是較為常見的運(yùn)行質(zhì)量影響因素，因此結(jié)合單一LED光源組件運(yùn)行中的散熱現(xiàn)狀進(jìn)行深度分析，合力開發(fā)出組合型的LED光源組件提升耐熱范圍，避免因長(zhǎng)期高溫而影響LED光源組件的使用壽命。因此LED半導(dǎo)體照明在使用過程中通過對(duì)現(xiàn)有問題進(jìn)行深度分析，采取科學(xué)型的整改手段提升LED半導(dǎo)體照明設(shè)備的使用壽命，對(duì)現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化提升，從根本上解決LED半導(dǎo)體照明材料使用壽命短、光電轉(zhuǎn)換率低的現(xiàn)實(shí)性問題，為后續(xù)的LED半導(dǎo)體照明技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新提供科學(xué)的發(fā)展方向[4]。

（2）噪音。噪音問題是LED半導(dǎo)體照明設(shè)備內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行過程中所發(fā)生的聲音，由于不同功率的LED半導(dǎo)體照明設(shè)備的亮度存在著不同的差異，因此驅(qū)動(dòng)器所發(fā)生的噪音分貝也存在著較大的差異。噪音的產(chǎn)生主要是由磁滯伸縮導(dǎo)致伴隨著的噪聲逐漸提升，鐵芯面積在噪音的作用下不斷變大，因此結(jié)合LED半導(dǎo)體照明技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中的問題對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測(cè)，運(yùn)用清漆浸漬技術(shù)使線圈保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，在提升鐵芯運(yùn)轉(zhuǎn)效率的基礎(chǔ)上最大程度上減少運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪音。

5 LED燈保護(hù)措施

LED在使用過程中，由于多種原因會(huì)產(chǎn)生電流增大的現(xiàn)實(shí)性問題，因此需對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的合理保護(hù)，確保LED在不會(huì)增加電流以及在固定幅度內(nèi)減少損壞的現(xiàn)實(shí)性需求，運(yùn)用電路的保護(hù)器件對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的保護(hù)。LED電路保護(hù)最常用的保護(hù)元件就是壓敏電阻，無論是LED所采用的任何光源都可以運(yùn)用壓敏電阻進(jìn)行合理的保護(hù)，有效延長(zhǎng)LED半導(dǎo)體照明設(shè)備的使用壽命。

6 半導(dǎo)體照明的發(fā)展趨勢(shì)

半導(dǎo)體照明設(shè)備在市場(chǎng)中運(yùn)用較為廣泛，照明汽車LED背光源成為市場(chǎng)的主要發(fā)展力量，因此在結(jié)合現(xiàn)有市場(chǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行深度分析，對(duì)LED半導(dǎo)體照明技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新[5]。在照明設(shè)備市場(chǎng)中占據(jù)更高的市場(chǎng)份額，實(shí)現(xiàn)在全球能源危機(jī)的背景下依然得到快速推廣的必然發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀充分挖掘LED半導(dǎo)體照明設(shè)備的核心技術(shù)，使其擁有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的技術(shù)差距，提升我國(guó)在半導(dǎo)體智能領(lǐng)域的地位，實(shí)現(xiàn)在光學(xué)設(shè)計(jì)、電源管理以及散熱技術(shù)研究領(lǐng)域的多項(xiàng)難題攻克，為后續(xù)的創(chuàng)新發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使其取得突破性的創(chuàng)新進(jìn)展。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)有能源極其短缺的情況下，為提升半導(dǎo)體照明技術(shù)的創(chuàng)新改革，對(duì)能源進(jìn)行合理利用，應(yīng)不斷提升社會(huì)大眾對(duì)能源合理利用的認(rèn)知，加速LED半導(dǎo)體照明技術(shù)在各項(xiàng)領(lǐng)域中的合理利用。半導(dǎo)體的照明技術(shù)在電路設(shè)計(jì)以及材料創(chuàng)新等領(lǐng)域取得了良好的反響，并在科學(xué)發(fā)展過程中起到了較強(qiáng)的推動(dòng)性作用。