LED半导体照明技术分析及优化

夏奇军

（宁波凯耀电器制造有限公司 浙江省宁波市 315000）

能源能耗是我国社会经济发展的重要问题，也是中国社会经济转型发展的重要指标值。LED 半导体技术作为一种新型技术，在近年的发展进程中，表现出独特的技术应用优势，在节能环保等领域，表现出重要的应用价值。在现代社会发展中，LED 半导体照明技术的广泛应用及发展成效，决定了其技术快速发展的必要性与重要性。当前，LED 半导体照明技术正向智能家居、标准化及健康生态等方向发展，适应了新时期的发展需求。此外，在LED 半导体照明技术的发展及应用中，如何实现技术优化与创新，成为关键所在。因此，本文立足LED 半导体照明技术的应用发展，就如何实现技术优化，作了如下具体阐述。

1 LED半导体照明技术的应用现状

当前，LED 作为重要的国家战略技术，在照明领域的应用及发展，成为推动现代文明进程的重要技术支撑。从国内外来看，国外的发展起步早，且在诸多核心技术领域，形成了完善的技术体系，实现了广泛的技术应用；从国内来看，起步较晚，技术发展迅速，技术日益成熟。因此，基于国内外应用，就LED 半导体照明技术的应用，做如下阐述：

1.1 国外LED照明技术应用

LED 技术起源于美国，并在快速发展之下，形成了成熟的技术链。早在2009年，欧美就以法规的方式，决定白炽灯退出历史舞台，LED 照明成为主流市场。日本在LED 照明领域的发展，也十分成熟，技术层面处于世界发达水平。日本作为资源短缺国家，为进一步解决能源等问题，积极推进了LED 照明技术的发展及应用。为此，日本在LED 照明市场发展中，实现了广泛的市场应用。此外，韩国也在LED 照明技术发展中，强化了技术研发力度，并且在LED照明技术应用领域，实现了近八成的全国覆盖。

从国外发展来看，LED 照明技术发展起步早，且技术发展比较完备，形成了广泛的技术应用及发展基础。特别是在节能环保领域，LED 照明技术表现出了独特的技术优势，符合了全球节能发展需求。因此，国外在LED 照明技术发展中，将其作为国家战略推进，是促进LED 照明技术深入发展的重要支撑。在欧美等发达国家，LED照明技术的发展及应用更加普及，发展应用的价值正不断提高。美国、欧盟、日本都是LED 照明技术发展的先进国家，无论是技术发展，还是市场应用，都形成了完备的技术支持及市场供给。

1.2 国内LED照明技术应用

相比于国外，我国LED 照明技术发展起步晚，但在技术发展及应用等层面，实现了举世瞩目的效果。如图1 所示，是我国2015年-2019年期间，LED 照明市场规模情况。从中可以知道，我国近5年的LED 照明市场呈现出逐年增长趋势，其中，2019年我国半导体照明产业规模达到7846 亿元，实现了15 个百分点的高速增长。这说明我国在LED 照明领域，实现了快速发展成效，这一方面得力于LED 照明技术的不断发展与成熟，确保了LED 照明产业的快速发展；另一方面，我国节能环保领域的不断发展，以及LED 照明技术的战略推进，为LED 照明技术的发展及应用，提供了良好的环境条件。因此，我国LED 照明技术发展快速，并且在发展应用中，形成了良好的应用效果，符合我国的实际发展需求。

图1：2015-2019年我国LED 照明市场规模情况

2 LED半导体照明技术的发展趋势

近年来，全球围绕LED 半导体照明技术，实现了技术的新发展，在绿色LED 等的发展中，推动了LED 照明技术向新的领域及层级发展。从实际而言，LED 半导体照明技术的发展及应用，正向节能、健康生态、智能家居等领域发展，符合时代发展需求，要充分体现了LED 半导体照明技术的应用价值。因此，具体而言，其主要发展趋势表现在以下几点：

2.1 健康生态领域发展

随着现代文明发展，健康生态的生活理念，强调照明技术的创新发展。LED 照明技术作为一种新型技术，在照明领域的应用，为健康生态生活的构建，提供了新的技术支持。首先，在LED 照明技术的发展中，基于技术的不断研发及创新应用，实现了更加节能、环保、舒适的照明体验，这契合了新时期健康生态的理念追求；其次，LED 的光能效果，用户体验感，均明显优于传统白炽灯，能够在健康生态领域的构建，提供良好的技术应用。特别是LED 照明技术能够基于不同场景等的应用需求，提供多样化的光谱能量，进而保障了健康生态领域的发展需求，这也是未来发展应用的重要领域；再次，健康生态强调节能性，并且降低使用成本。如表1 所示，是不同照明灯具的特性情况。从中可以知道，在光效、色温等方面，LED 半导体照明能够更好地满足人体的需求，特别是光效及显色指数的可调性，能够更好地营造健康生态的宜居环境。此外，LED 半导体照明的使用寿命长，产热量低，是一种更加节能、环保的能源，这在很大程度上契合了新的时代发展需求，成为照明领域发展的重点。

2.2 智能家居领域发展

随着现代智能技术的发展及广泛应用，“智能+照明”的发展模式，智能家居的发展，不仅仅追求照明的舒适性，而且在节能环保领域有所实现。也就是说，LED 照明技术在智能家居中的发展，能够从照明感官的舒适性体验及节能环保等方面，满足现代家居发展需求，同时也是LED 照明技术发展的重要方向。此外，LED 照明控制技术也是当前发展的重要领域，数字化技术的应用，红外线触摸控制技术的实现，都在很大程度上推动了LED 照明技术在智能家居中的应用成效，同时也是技术创新发展的重要范畴。因此，随着时代发展，LED 照明技术的发展，一方面强调照明属性的功能提升，保障市场需求，另一方面也要强化智能、节能等的性能构建，从属性保障、功能提升等方面，强化在智能家居的应用。

表1：不同照明灯具的特性情况

2.3 技术产业标准化发展领域

在未来的发展中，全面推进LED 照明技术产业标准化发展，成为发展的重要趋势，也是其发展的内在需求。首先，各国在LED照明技术领域的发展程度具有差异性，在标准规范的制定中有所不同。我国作为LED 照明技术发展的大国，也尚未出台LED 照明技术产业的标准规范，对整个技术产业的发展形成了一定影响；其次，LED照明技术发展迅速，技术标准规范的制定滞后于技术发展进程，这也是当前标准化发展所面临的突出问题。在当前的发展环境之下，LED 照明技术标准尚未统一规范，在制定规范的标准体系中，应强调标准规范的前瞻性和科学性，这是进一步促进LED 照明技术产业标准化发展的着力点。

3 LED半导体照明技术的优化措施

LED 照明技术发展“方兴未艾”，成为新时代国家的重要战略技术。在LED 照明技术的广泛应用及发展中，其技术的优化与发展，直接关系到其应用价值的提升。在笔者看来，LED 照明技术的优化，着力点在于如何抓住核心技术，在解决散热问题、电源驱动等问题的基础之上，实现核心技术的创新研发，是进一步推进LED 照明技术发展的重要保障。

3.1 电源驱动技术优化

在LED 照明技术的电源驱动中，电源驱动效能的有效构建，直接关系到LED 灯具的使用寿命，甚至会出现LED 光衰加速，导致出现灯具烧坏等情况。因此，在LED 照明灯具的电源驱动技术中，要对驱动技术进行优化，保障电源稳压的同时，也要提高灯具的使用寿命。首先，在热效应的作用之下，LED 灯具的PN 结温度会出现显著提升情况，这样会影响到LED 照明的使用寿命。为此，要在施加驱动电源的过程中，要合理控制两端的正向电压，一般情况之下应≤3.6V，有效避免电源驱动对LED 照明的影响；其次，电源驱动技术的优化，应强化“稳压”的技术保障。通过科学合理的电流波动范围的有效控制，提高LED 照明技术的热效能。从研究来看，LED 照明技术的电压应在3.0-3.6 之间波动，并且控制电流控制范围在12.5-35mA，避免LED出现光衰加速；再次，在电源驱动方式中，恒流驱动是最为理想的驱动状态，能够科学避免因电压不稳定而导致电流变化，这会影响到LED 照明的稳定性。因此，要在恒流/恒压的电源驱动中，有效保障LED 照明的稳定性，这是当前技术优化发展的重要领域。

3.2 “散热”问题解决

LED 半导体作为“冷电源”，但在照明中仍会出现散热问题，对LED 照明灯具形成一定影响。因此，在技术优化发展，以更好的技术状态，解决“散热”问题，是实现LED 照明技术发展的重要领域。从研究中发现，LED 所产生的热量很小，但是在热聚集过程中，会导致PN 结温度的急剧升高，这会对LED 照明形成直接影响。为此，在技术优化中，要通过对散热问题的有效解决，科学避免热量的聚集。并且，要对LED 照明芯片进行升级，提高对相对高温的适应能力，这有助于提高LED 照明灯具的使用寿命，同时保障照明质量。

3.3 灯具配色效能提升

随着社会不断发展，LED 照明不仅仅追求体验效果，而且对灯具配色效能有了更高要求。为此，在灯具配色效能的提升中，强化对LED 照明技术的优化，成为技术发展的重要领域。相比于传统灯具，LED 照明灯具的色温等的指标值明显更优，能够保证照明需求。但是，在色效能的提升中，通过更加舒适、生态及健康的色效生成，成为发展的重要领域。一方面，要通过技术优化，提高LED照明灯具的色效的呈现效果，保障LED 照明的色效；另一方面，要在二次配光技术领域，实现新的技术发展。解决二次配光中色效减弱等问题，进而更好地提高LED 照明的整体色效。

4 结束语

综上所述，LED 半导体照明技术的发展及应用，是现代科学技术发展的重要产物，为现代文明发展进程提供了有力保障。以核心技术发展为导向，构建LED 照明核心技术，是深化LED 照明技术发展及应用的重要保障。本文研究得出，LED 照明技术的发展“方兴未艾”，在智能家居、健康生态、标准化发展领域，获得了良好的发展及应用效果。在笔者看来，LED 半导体照明技术的发展，应落实核心技术优化，科学解决技术应用问题，特别是电源驱动技术的优化、散热问题的解决以及配色效能提升等方面，为LED 半导体照明技术发展提供完备的技术支撑。