LED器件光功率的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种LED器件光功率的预测方法，包括以下步骤：S1.在恒定结温T0下，根据LED器件光功率随输入电流的变化曲线，测量LED器件的特性参数ki和ko，其中，ki为光功率随输入电流的变化曲线的斜率，ko为变化曲线在光功率上的截距；S2.在恒定输入电流I下，根据LED器件光功率随结温的变化曲线，测量LED器件的特性参数kti和kto，其中，kti和kto满足kt＝-ktilnI-kto，kt为光功率-结温曲线的e指数系数；S3、根据公式Popt＝(kiI+ko)exp[-(ktilnI+kto)(Tj-T0)]，预测LED器件在任何结温Tj和输入电流I下的光功率Popt。本发明专利技术考虑了结温和输入电流对光功率的共同影响，可以预测LED器件在任何结温和输入电流下的光功率，并且稳态光功率的预测精度得到了提高，还可以用来预测LED器件的动态光功率。

【技术实现步骤摘要】
LED器件光功率的预测方法
本专利技术涉及LED器件特性研究
，特别是涉及一种LED器件光功率的预测方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，大功率LED器件正逐渐应用于住宅、工厂、商场等公共照明领域。LED有很多优点，例如高效率、高抗震性能、长寿命等等。作为半导体器件的一种，LED器件的性能也将受到结温温度的影响。注入到LED器件的电功率将转化为两种能量，一部分电功率将用于产生可见光，以光功率的形式消耗，另一部分的电功率将以热的形式消耗，产生的热能将导致高结温温度，这将进而降低LED器件的光功率，因此LED器件的光性能和热性能将是互相影响的。目前，一些文献已经调研了LED器件的热、电、光性能之间的相互作用。著名的光电热理论描述了LED系统光通量对结温和电功率的依赖特性，将LED系统的光度测量特性、电气特性和热特性联系到了一起，该理论为最优化LED系统设计提供了方法。LED器件的电功率相对光功率的转化效率是评估LED器件性能的重要指标，因此精确预测和研究LED器件的光功率是设计具有较高发光强度的LED器件中的一个中心环节。同时，所预测的光功率可以用来计算LED器件的热功率，从而预测LED器件的结温，因此LED器件光功率的预测是评价LED热性能和光性能的一个关键性问题。目前，现有技术中有两种LED器件光功率的预测方法。第一种方法是通过实验测量的办法，对LED光功率随电流的变化进行了测量和建模；第二种方法是通过先测量LED器件的能量转换效率，然后再去预测LED器件的光功率。然而，第一种方法的不足在于，它仅仅对LED光功率随电流的变化进行了建模，并没有提出结温对LED光功率的影响，所以第一种方法提出的模型仅能用于预测LED光功率在不同电流下的值，而不能预测LED光功率在不同结温下的值；第二种方法的不足在于所建立模型的精确度的不足与适应范围的局限性，第二种方法所建立的模型仅适用于建模时实验所测量数据的范围内。如果所预测的LED器件超出其建立模型的工作范围，此方法预测的LED光功率将不准确。因此，针对上述技术问题，需要提出一种适用于任何工作条件下的LED器件光功率的预测方法。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决现有的不足，本专利技术提供了一种LED器件光功率的预测方法，既考虑了结温对光功率的影响，也考虑了电流对光功率的影响，并且具有普遍使用性。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种LED器件光功率的预测方法，所述方法包括以下步骤：S1、在恒定结温T0下，根据LED器件光功率随输入电流的变化曲线，测量LED器件的特性参数ki和ko，其中，ki为光功率随输入电流的变化曲线的斜率，ko为变化曲线在光功率上的截距；S2、在恒定输入电流I下，根据LED器件光功率随结温的变化曲线，测量LED器件的特性参数kti和kto，其中，kti和kto满足kt＝-ktilnI-kto，kt为光功率随结温的变化曲线的e指数系数；S3、根据公式Popt＝(kiI+ko)exp[-(ktilnI+kto)(Tj-T0)]，预测LED器件在任何结温Tj和输入电流I下的光功率Popt。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1具体为：在恒定结温T0下，测量不同输入电流下LED器件的光功率，并用线性函数进行拟合，得到光功率-输入电流曲线，根据光功率-输入电流曲线得到曲线的斜率ki和曲线在光功率上的截距ko。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2具体为：在恒定输入电流I1和I2下，测量不同结温下LED器件的光功率，并用指数函数进行拟合，得到第一光功率-结温曲线和第二光功率-结温曲线，得到第一光功率-结温曲线和第二光功率-结温曲线的e指数系数分别为kt1和kt2；将I1、kt1和I2、kt2分别带入kt＝-ktilnI-kto中，构建kt1＝-ktilnI1-kto和kt2＝-ktilnI2-kto的方程组，计算得到LED器件的特性参数kti和kto。作为本专利技术的进一步改进，所述结温Tj为动态结温或稳态结温。作为本专利技术的进一步改进，所述结温Tj为动态结温，动态结温为：LED器件在动态结温下的动态光功率为：其中Pheat为LED器件产生的热功率，Cjc为LED器件热容，Rjc为LED器件热阻，Tj为LED器件的结温，Tc为LED器件底壳温度。作为本专利技术的进一步改进，所述结温Tj为稳态结温，稳态结温为：Tj＝RjcPheat+Tc，LED器件在稳态结温下的稳态光功率为：其中Pheat为LED器件产生的热功率，Rjc为LED器件热阻，Tc为LED器件底壳温度。作为本专利技术的进一步改进，所述恒定结温T0为25℃。本专利技术具有以下有益效果：考虑了结温和输入电流对光功率的共同影响，并且稳态光功率的预测精度得到了提高，可适用于工作于任何条件下的LED器件，具有普适性；本专利技术还可以用来预测LED器件的动态光功率，具有首创性；通过此方法预测得到的光功率可用于计算LED器件的热功率及结温温度，可用于LED器件的光性能和热性能的预测，也有助于LED器件的可靠性研究；对于基于三原色的白光LED器件，本专利技术将有助于消除色度漂移现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术LED器件光功率的预测方法流程图；图2为本专利技术一具体实施方式中LED器件的动态热等效模型图；图3为本专利技术一具体实施例中结温恒定在25℃时，测量的CREELED器件的光功率随输入电流的变化曲线图；图4为本专利技术一具体实施例中输入电流恒定在0.2A和0.4A时，测量的CREELED器件的光功率随结温的变化曲线图；图5为本专利技术一具体实施例中预测的光功率及测量的光功率随结温的变化曲线图；图6为本专利技术一具体实施例中预测的光功率及测量的光功率随注入电流的变化曲线图；图7为本专利技术一具体实施例中工作条件在Tc＝40℃和I＝0.7A下预测的和实际测量的稳态光功率曲线图；图8为本专利技术一具体实施例中工作条件在Tc＝40℃和I＝0.7A下预测的动态光功率曲线图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。参图1所示，本专利技术公开了一种LED器件光功率的预测方法，包括以下步骤：S1、在恒定结温T0下，根据LED器件光功率随输入电流的变化曲线，测量LED器件的特性参数ki和ko，其中，ki为光功率随输入电流的变化曲线的斜率，ko为变化曲线在光功率上的截距；S2、在恒定输入电流I下，根据LED器件光功率随结温的变化曲线，测量LED器件的特性参数kti和kto，其中，kti和kto满足kt＝-ktilnI-kto，kt为光功率随结温的变化曲线的e指数系数(光功率是按e指数形式随结温变化的)；S3、根据公式Popt＝(ki本文档来自技高网...

【技术保护点】
种LED器件光功率的预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、在恒定结温T0下，根据LED器件光功率随输入电流的变化曲线，测量LED器件的特性参数ki和ko，其中，ki为光功率随输入电流的变化曲线的斜率，ko为变化曲线在光功率上的截距；S2、在恒定输入电流I下，根据LED器件光功率随结温的变化曲线，测量LED器件的特性参数kti和kto，其中，kti和kto满足kt＝‑ktilnI‑kto，kt为光功率‑结温曲线的e指数系数；S3、根据公式Popt＝(kiI+ko)exp[‑(ktilnI+kto)(Tj‑T0)]，预测LED器件在任何结温Tj和输入电流I下的光功率Popt。

【技术特征摘要】
1.一种LED器件光功率的预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、在恒定结温T0下，根据LED器件光功率随输入电流的变化曲线，测量LED器件的特性参数ki和ko，其中，ki为光功率随输入电流的变化曲线的斜率，ko为变化曲线在光功率上的截距；S2、在恒定输入电流I下，根据LED器件光功率随结温的变化曲线，测量LED器件的特性参数kti和kto，其中，kti和kto满足kt＝-ktilnI-kto，kt为光功率-结温曲线的e指数系数；S3、根据公式Popt＝(kiI+ko)exp[-(ktilnI+kto)(Tj-T0)]，预测LED器件在任何结温Tj和输入电流I下的光功率Popt。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：在恒定结温T0下，测量不同输入电流下LED器件的光功率，并用线性函数进行拟合，得到光功率-输入电流曲线，根据光功率-输入电流曲线得到曲线的斜率ki和曲线在光功率上的截距ko。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：在恒定输入电流I1和I2下，测量不同结温下LED器件的光功率，并用指数函数进行拟合，得到第一光功率-结温曲线和第二光功率-结温曲线，得到第一光功率-结温曲线和第二光功率-结温曲线的e指数系数分别为kt1和kt2；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶雪慧，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32