浅析LED照明系统在飞机上的应用

沈秀琴

摘 要：随着LED照明技术的发展与成熟，LED照明产品因其寿命长、体积小、抗振动等特点，在飞机照明系统中已经广泛使用。本文根据我的工作经历，就飞机舱内、舱外照明系统中使用LED照明产品的情况以及面临的挑战进行分析总结，飞机前翼故障、光纤故障、外部故障中发生的问题，提出了关于优化防撞灯、切断结冰故障、对光纤技术的创新三个具体的应用措施，确保LED照明系统在飞机上安全稳定的应用。

关键词：LED;照明系统;照明技术

1 LED照明系统概述

1.1 LED照明的基本概念

LED是英文light emitting diode 的缩写，中文为发光二极管。发光二极管的核心由两种不同的半导体组合形成，一种是P型半导体，另一种则是N型半导体，两者之间需要PN结进行过渡链接，PN结的意义就是在外部因素的刺激下将能量散发出来，就形成了照明的光亮。每一个LED都具有阴极和阳极，当LED处于工作状态时，电流就会从阳极转移到阴极，使得半导体晶片呈现出不同颜色，电流通过的速率越快，越稳定，LED发出的光亮也就明亮。

LED照明就是利用LED发光机理，通过相应的封装技术制造成发光器件，由半导体发光二极管晶片、透镜、基板等材料组成，再由相应的驱动电路供电发出光线，照亮相应区域。

1.2 LED照明的发展历程

LED照明的发展历程可以追溯到1833年法拉第硫化银的电阻实验中发现了半导体。在上世纪二十年代的法国Lossow在研究检波器时，人类首次发现LED照明现象的存在。随着化学元素周期表的完善，在20世纪60年代成功研制出了具有照明功能的发光二级管，即后来所说的GaAsP发光二极管，一经研发成果就大量的投入市场用于一些仪器仪表的照明中。但是由于发展条件和物资的制约，当时的发光二极管多数无法应用到大范围的工业照明中。后来日亚化学研制出了一种可以改变波长的LED，这样的LED在建立之后，日亚化学打算自己占领LED的市场，这样的打算逐渐落空。在日亚化学的发展中，欧美国家也在不断的尝试全新的工艺，抢占了日亚化学的县级，将LED产品投入到市场的研发使用中去，促进了LED产业的发展。

1.3 LED照明的优点

LED照明与传统照明的明显区别，首先LED照明为半导体发光，传统照明多为钨丝发热发光;LED照明的寿命远高于传统照明设备，亮度和稳定性也强于传统照明设备，在实际应用中LED照明设备的寿命远远大于传统照明设备，不需要对设备进行定期的更换;其次就是LED照明的耗电能力是明显的低于传统照明的，通过对两种设备进行对比，当两者的亮度相同时，LED的耗电率明显是小于传统照明电器，约为20%左右;最后就是LED与传统的照明设备相比，由于LED属于半导体发光，体积小于传统照明电器，体积一旦缩小，灯具的重量也就会下降。LED这样的半导体晶片具有抗击打的能力，要强于传统照明设备，并且LED便于对亮度进行调节。

2 LED照明系统的应用故障

2.1 LED照明系统外部故障

对于飞机外部LED照明系统的应用，主要结合我在上海东风照明器材有限公司的项目进行具体的分析，项目主要研究的是防撞灯机载设备。我的主要职责是负责智能小组的组建，完成对项目的建设。对于防撞灯建设的主要原因是由于各类战机服役的年限要比正常的飞机使用年限久，会出现机载照明设备的老化，这样飞机无法在大气层中穿梭，所以提出了LED照明系统的优化和替换的构思。

2.2 LED照明系统飞机前翼结冰故障

LED灯稳定性一直都很高，但是飞机在运行的途中会经过大气层，内外部之间的温差就很容易造成前翼LED灯冻结，造成驾驶舱内的人员的观察范围受限，可能会导致飞机发生偏航事故。在夜晚，能见度大大降低，飞行员会根据前翼的结冰情况和除冰的效果合理的提供照明的广度。

2.3 LED照明系统中光纤故障

在飞机LED照明系统的建设中，需要采用最合适的光纤确保飞机在行驶过程中的安全问题。但是在设计LED照明系统时，首要的难题就是对LED光纤研发的质量保证。飞机本身就是一个庞然大物，进行LED照明系统建设时要考虑整体的使用效果。一旦中间的光纤出现短路或者断路的情况，就会导致LED系统出现故障，无法进行飞机的运行，所以要确保在生产光纤时对绝缘层、光纤的链接进行反复的实验，避免出现光纤故障。

3 LED照明系统应用措施

3.1优化防撞灯

不论是对飞机的维修还是建设中，对于防撞灯机载设备的性能要求是非常的高，其次，防撞灯机载设备处于飞机的外部，直接裸露在大气层中间，会影响飞行安全，所以需要跑防撞灯设备具有非常高的可靠性和安全性，对其密封性能的要求更高，避免恶劣环境对设备内部造成影响。再就是飞行中难免会遇到雷雨天气，希望能实现飞机的防雷功能。所以，了解目前故障产生的点，才能对症下药，确保飞机能够安全的驾驶。在设计时确保原材料能够满足飞机对光性能的需求，对光源的整体光效的建设达到新的高度。

3.2破除结冰故障

对于飞机前翼设备的安装一般都是放置在发动机的短舱之内，使得前翼探冰设备一直处于高温恶劣的工作环境之中，所以对于破冰设备的材料选择一定要符合恶劣环境的需要，避免出现设备故障的出现。针对于材料的选择，首先要选取耐热性能强的材料，避免出现高温融化的现象，保证前翼探冰设备能够稳定的运行。材料可以选择航空专用的铝合金作为结构材料，增加前翼设备的抗腐蚀性能，实现飞机安全、可靠的运行。

3.3加强光纤技术建设

由于飞机自身的庞大，对于光纤电缆就有着非常高的要求，只有良好的光纤保证才能实现LED持久的发光发亮，保证舱内亮度的稳定。在绝大多数的情况下，光纤电缆的建设会受到胶水温度与不锈钢粘结力的影响。首先是胶水温度会影响到绝缘层，一旦破坏到了绝缘层就会使飞机形成导电的能力，危害到舱内人员的安全;其次是不锈钢粘结力，粘结的程度是整个设备安全运行的必要条件。针对这两种情况，切断故障的来源，首先要做的就是对胶水温度进行严格的把控，在试验中对各种参数进行分析总结，不断优化实验的数据，借用成熟的工艺是实现温度的优化;再就是软接头的特点，加强光纤切点之间的焊接，要保证飞机中使用到的光纤具有安全的保障，使得产品的功能性不会造成影响，确保LED照明系统能够在内部稳定的进行。

4 總结

随着航天事业的发展，LED照明系统的使用越来越广泛。我在对项目的建设中逐渐分析了LED系统出现故障导致飞机运行安全受损的情况。不论是防撞灯、探冰装置还是光纤建设最后的建设成果都是维持LED照明系统的稳定进行，由此也可以看出，LED照明系统在飞机中的应用不再局限于照明这一基本能力之上。LED照明系统不仅在飞机中实现基础的应用，也能具有更好的发展前景，只有不断对技术进行探索，才能推动LED技术的发展。

参考文献：

[1]Paul Seidenman，David Spanovich，李田雨.LED照明应用持续扩展[J].航空维修与工程，2019，331（01）：30-31.

[2]Thierry，Dubois.有效提升市场竞争力手段——LED照明系统翻新[J].航空维修与工程，2020，No.346（04）：25-26.

[3]翟晨、李楠、刘瑞杰.一款LED原位替换航空灯具的设计方法[J].电子制作，2020，No.405（19）：80-81+88.