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核电厂电气技术与设备管理
Electrical Technology and Equipment Management of Nuclear Power Plant

窄，说明其发出的光线更为纯净。
绿色环保，利于回收。LED光源不含汞、氙、铅等极易污染环境的有害元
素，有利于回收，并增强了LED的适用范围。另外，LED所需电压、电流较小，

可减轻核电站电气系统的负担。LED的特性决定了其将是反应堆厂房内白炽灯的
最有效替代者。
（二）LED 的散热研究
LED的光衰与它的结温有直接关系，其寿命与结温成反比，与散热性能成正

比。从阿伦纽斯法则可得，当温度每降低10℃时，寿命会延长两倍。同时，结温
对短时的发光效率也有影响，即结温越高，发光效率越低。LED的发热从能量转
换的角度来考虑，是由于输入的电能中除一部分转化为光能外，另一部分能量变
成了热能。目前，LED的光电效率约为30%，剩余有将近70%的能量为向外散发

的热能，因此这对整个半导体发光元件的散热性能提出了非常高的挑战。从内部
原理来分析，LED的PN结温度主要由以下两个因素引起：
内部量子的效率低。电子空穴在复合的时候产生光子，但并不是所有的复
合过程都能有光子产生。PN区的空穴和电子的复合概率降低的现象叫做电流泄

漏。这部分泄漏的电流产生了PN结的热能，热能等于电压乘以该电流所得出的
对应功率。需要明确的是，这部分泄漏电流所产生的热能并非总热量的主要成
分，目前PN结内部光子的产生效率已可达到近90%。
外部量子的效率低。由于部分光子无法从内部射出而停留在芯片内部，热量

就由这些能量转化而来，另外由于外部量子的效率较低，因此大部分能量都转化
为了热量。为解决LED的散热问题，最根本的办法是从LED发光原理出发，优化
和提升LED的设计和制造原理，从基础理论的角度来降低LED的热量产生。这也
是最根本最彻底的解决方法，但这主要取决于照明行业研发水平以及基础物理学

和光学的研究进展。
.发光芯片材料的研究
一般常见的LED封装结构由N电极、P电极、衬底、金线以及基座等组件组
成，构成这些组件的对应材料极为多样，比如，衬底材料在实际的应用以及前沿

材料的研究方面有不下数十种材料可供选择，例如碳化硅SiC、硅Si、6H-SiC、
氮化镓GaN、LiAlO2、氧化铝Al2O3以及ZnO等。目前，主流的LED制作工艺芯
片材料为氮化镓GaN。由于目前尚未解决单晶的生产工艺，GaN仍依靠着有机金

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