李丰田 王朝霞 周张钰

随着LED技术的不断发展，LED光源因其功耗低、使用寿命长、灯光颜色纯度高等特点，在铁路信号领域逐渐展开应用。从最初的LED铁路手执信号灯、LED机车标志灯、LED列车尾部侧灯，逐渐拓展到LED铁路信号机构，更是作为新型绿色照明光源受到全球的追捧。本文从理论和试验出发，研究并分析了环境温度对LED性能的影响，探讨提高LED寿命和可靠性的方法。

相对于色灯信号机构由灯泡经过色灯信号玻璃所产生的色光，LED光源的发光强度更强，灯光颜色纯度更高，其中尤以红色、绿色、蓝色最为明显，其灯光的显示距离也大幅增加。但在使用过程中，LED光源因发光受温度影响较大，在环境温度变化时，颜色也会出现明显变化，称之为颜色漂移。一旦颜色漂移过大，就可能出现颜色识别困难，导致颜色误判，这对铁路信号是绝对不允许的。本文着重对红 （H）、黄 （U）、绿 （L）、蓝（A）、月白 （B）5种色光，在行业标准允许的环境温度变化极限条件下，进行颜色漂移试验，分析其产生原因，提出解决建议。

1 LED的发光原理

LED是一种半导体二极管，由Ⅲ－Ⅴ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）等半导体制成，核心发光部分为P型和N型半导体构成的PN结。PN结根据其端电压构成一定的势垒，在正向电压下，P区和N区的多数载流子向对方扩散。电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子与多数载流子复合而发出光子，其发光原理如图1所示。

理论和实践证明，发光的波长或者频率取决于所选用的半导体材料的禁带宽度Eg，单位是电子伏 （eV）：