LED半導體照明技術存在的問題及優化策略分析

劉偉程

摘要??? 在環境問題日益突出的情況下，關于能源的可持續化利用問題引起了人們的廣泛關注，以太陽能、風能等為代表的新能源新得到普及的同時，創新能源利用模式也成為人類社會可持續發展的一個重要研究方向，如LED半導體照明技術。本文以LED半導體照明技術為研究內容，在闡述LED半導體照明技術的同時，從技術方面對其中存在的問題進行分析，并提出具有可操作性的解決措施，為LED半導體照明技術的發展與應用奠定基礎。

【關鍵詞】LED 半導體照明技術 問題 優化

隨著科學技術的不斷進步，以及不同科學技術的相互融合，LED半導體照明技術的出現與推廣應用在某種程度上促進了傳統照明技術的改革與創新，對提高能源利用率有著積極的影響。作為一種新的照明技術，LED半導體照明得到了快速發展，然而，基于在技術層面存在的相關問題，阻礙了LED半導體照明技術的進一步推廣應用。因此，解決LED半導體照明技術中存在的各種問題成為研究人員工作的重點。

1 LED半導體照明技術分析

在人們對半導體材料認識不斷深入的情況下，半導體材料所表現出的光電效應引起了研究人員的關注，并利用半導體材料的這一特性，研發出了LED半導體照明設備。所謂LED半導體照明技術，其是利用了半導體材料在通電后載流子復合過程中伴隨出現的大量光子發射現象，根據光波的長度不同，LED半導體材料所發出的光可以是不同顏色的。

與傳統照明設備相比，LED半導體照明設備具備高效、節能、便于維護等優勢，這也使得LED半導體照明技術在社會各領域得到了廣泛應用。

2 LED半導體照明存在的技術問題分析及對策

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

2.1 LED半導體照明技術的電路設計復雜

考慮到LED半導體照明設備的綜合負載情況，為滿足人們在不同環境下的照明需求，則需要按照要求選擇對應功率的LED，并合理控制LED數量，進而保證LED半導體照明設備的使用安全。然而，由于LED的低功率特性，導致LED半導體照明設備中的電路設計較為復雜，且一旦出現問題，則無法進行快速維修，且更換LED成本較高。

以家庭環境中的LED半導體照明設備為例，在對其內部電路進行檢查的情況下發現，LED半導體照明設備中的電路主要有三種方式：并聯連接、串聯連接、混合連接。無論對于哪一種連接方式，其電路設計都比較復雜，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，由于串聯支路電阻增加，一旦某一串聯之路出現故障，將導致電路中的整體電流增加，各串聯之路上的電流也相應增加，若LED的耐壓效果較差，將導致故障范圍持續擴大。

針對該問題，為簡化半導體照明電路，降低其維修難度，則可以在在電路中增加穩壓流設備，當電路中電流出現波動的情況下，穩壓設備可以自動完成LED兩段電壓大小的調節。同時，結合可插拔的模塊化設計方式，對故障的LED模塊進行更換，從而避免了整體更換LED照明設備導致的維護成本增加。

2.2 大功率LED光源組件的噪音及散熱問題

目前，大功率LED光源組件的應用滿足了人們對于高強度照明環境的需求，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）噪音問題的出現是因為驅動器內部工作發出的聲音，根據LED照明亮度的不同，該驅動器發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，是由于磁致伸縮導致，鐵氧體變壓器磁芯在發生型變得過程中伴隨著物理振動，繼而發出對應頻率的噪音，隨著磁場強度的增加，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，在排除產品質量問題的情況下，則刻意采用清漆浸漬技術來提高線圈的穩定性，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，長期處于高溫環境下將對LED光源組件的壽命帶來嚴重影響，為此，強化大功率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，在駕駛人員啟動LED大燈之后，車載自動控制系統會實時監測LED大燈內部環境溫度，當溫度超過閾值之后，車載自動控制系統會啟動散熱風扇。在一些高級轎跑中，還安裝了自動風冷控制系統，通過控制車輛前端進風口的風道開關為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半導體材料的壽命短、光電轉換效率低等諸多亟待解決的問題，這也是未來LED半導體照明技術優化的重要方向。

3 總結

隨著資源短缺問題的日益突出，以及人們在社會可持續發展方面的認識不斷提高，加快以LED半導體照明技術為代表的改革創新，對提高能源利用效率，減少能源浪費方面有著積極的影響。目前，LED半導體照明技術在電路設計、材料創新等方面都取得了一定的研究成果，這對于LED半導體照明的大規模推廣應用起到了極其重要的影響，LED半導體照明的產業化發展也將成為我國社會經濟發展的又一重要推動力量。

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