固态发光元件模块规格估算的方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示一种固态发光元件模块的规格估算的方法及系统，该系统包含一数据库，多个固态发光元件，以及决定固态发光元件系统规格的手段。而系统规格可以为控制温度、操作电流，或寿命，由数据库中要求的寿命、测量温度、与操作电流所决定的。本发明专利技术所揭示的方法不需要大量的时间及经费建立相关模型，只需利用简单的测试数据即可建立出固态发光元件寿命估算系统；另外，本发明专利技术另一目的为提供一固态发光元件应用产品寿命推估的方法及系统，利用测量针脚温度可降低固态发光元件的制作时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种规格估算的方法与系统，尤其涉及固态发光元件模块规格估算的方法与系统。
技术介绍
随着半导体固态发光元件(solid state light emitting device)的技术日益进 步，越来越多产品的发光源均采用发光二极管(light emitting diode，LED)或激光二极管 (laser diode， LD)。固态发光元件相较于传统灯泡其特点包含较长的寿命、较低的能量消 耗、较低的热能产生、较少的红外光光谱产生、以及元件尺寸较小(compact)。 上述的固态发光元件的寿命通常是指固态发光元件芯片存活率，或是指发光亮度 百分比为基准。其中存活率是针对多个固态发光元件芯片进行发光测试，是在一段时间内 芯片发光普及百分率。例如90%存活率是指，100颗固态发光元件芯片在进行一段时间的 发光测试之后，最后还有90颗芯片能持续功能。另外，发光亮度百分比是指一固态发光元 件芯片在一段时间的功率维持之后，其亮度与原来亮度的百分比。例如70%的发光亮度百 分比是指，一固态发光元件芯片经过一段时间的功率维持之后，亮度与原来亮度的百分比 为70%。 虽然固态发光元件的寿命可达数万个小时，但是其外部封装结构与荧光粉通常会 较固态发光元件的寿命来得短。因为固态发光元件所产生的热，不只造成温度的上升还会 使荧光粉变性或封装结构的变质。因此，固态发光元件的光源寿命通常是由其产生的温度 所决定的。 —项现有技术关于固态发光元件寿命估算，由Eugene Hong与Nadarajah Narendran等人提出一种方法，是利用方正波波长改变量(wavelength shift of square wave)与结温度(junction temperature)的关系来估算出发光二极管寿命值。如图l所 不，请参照"(A method for projecting useful lifeof LED lighting systems.)Third International Conference on Solid State Lighting, Proceedings of SPIE 5187 : 93-99(2004)"。此方法利用电流导入发光二极管裸片，同时测量结温度的改变量，其中上述 的电流为一种形态的方正波，其利用电位能的改变造成电流波长的改变。最后，再利用数 学方程式导出波长改变量与结温度的线性关系。此研究方法乃针对5mm环氧树脂封装的 AlGalnP发光二极管芯片，并且在测量过程中需使用不同的仪器进行波长与温度测量。上述 的估算公式是利用大量的记录数据以及时间运算估算出预测值，因此，上述的方程式需长 期记录的实验数据才能使其假设的预测值更接近真实的寿命。 另有一项现有技术揭示于美国专利号US 7138970 B2之中，此现有技术揭示关于 线性扫描摄影机(line scan camera)内部发光二极管光源的寿命预估的方法。其方法是 使发光二极管光源维持一高获得控制水平(high gain controllevel)，同时下降占空比 (duty cycle)，也就是使发光二极管光源输出下降而延长发光二极管寿命。如图2所示，当 发光二极管光源亮度开始减少时，占空比也会开始增加直到最大值为止，此时，感测获得百3分比(sensor gainpercentage， SGP)也会开始提升，直到最大值为止。当感测获得百分比 在开始提升到达最大值，获得百分比和操作时间是维持一正向的线性关系。利用此线性关 系可以估算出感测获得百分比(SGE)，并估算出发光二极管光源的寿命。 另外，在Lumileds Lighting Company技术中，此现有技术乃利用操作不同电流导 入发光二极管芯片，测量发光二极管芯片内的结温度并记录其发光二极管寿命。而上述寿 命的界定是以发光二极管芯片90%存活率及维持发光亮度百分比70%以上为标准。预测 发光二极管寿命是利用威布尔分布函数(Weibull distribution function)，如下所示。<formula>formula see original document page 4</formula> 将结温度、所记录的发光二极管寿命、及操作电流代入方程式中，利用结温度、导入电流强度、及发光二极管寿命的关系来建立发光二极管寿命预测的方程式。 上述的现有技术乃利用大量的记录数据以及时间运算估算出预测值。因此，建立方程式的前期需长期的记录实验数据才能使假设的预测值更接近真实的寿命。此外上述的研究与专利技术为探讨温度与固态发光元件寿命值的关系，可利用此关系推估出固态发光元件寿命值。而固态发光元件温度通常是以正-负极结(P-N junction)的温度，即为结温度(junction temperature)代表。但结位于发光元件的芯片内部夹层，而根据现有技术所揭示的内容，结温度的测量是困难的。 另外，部分现有技术所使用的测试芯片为磷化合物的发光二极管芯片，此芯片相 较于氮化物的发光二极管芯片发光效率较高。因此，导致前述的芯片所生成的结温度较低， 并且发光二极管寿命时数较长。所以，上述测试结果与方程式并非均能应用在氮化物的发 光二极管芯片上。此外，以往的寿命是针对发光二极管元件端，但是系统端的寿命可能不如 元件端。因此，目前的元件端寿命测试方式并不能保证系统端的寿命，需要一项新的技术来 针对固态发光元件寿命推估的方法及系统。 鉴于上述的专利技术背景，本专利技术的目的为提供一固态发光元件寿命推估的方法及系 统，对于固态发光元件应用产品能简单并且快速的进行寿命预估。 本专利技术揭示一种固态发光元件模块规格估算的方法，包含提供一具有单一固态发光元件寿命的数据库、测量固态发光元件系统最不易散热的一固态发光元件的温度、以及从上述固态发光元件系统要求的寿命与测量的温度依照上述数据库决定固态发光元件系统的每一固态发光元件的操作电流；或者从上述固态发光元件系统的每一个固态发光元件的操作电流与测量的温度，依照上述数据库决定固态发光元件系统的寿命。 本专利技术另揭示一种固态发光元件模块规格估算的系统，包含一数据库，是储存固态发光元件系统的寿命分布。另包含多个固态发光元件，其具有一个最不易散热的固态发光元件。以及包含决定固态发光元件系统规格的手段，其中系统规格可以为控制温度、操作电流或寿命，其中上述的控制温度是由上述数据库中要求的寿命与操作电流所决定的；另外上述的操作电流是由上述数据库中要求的寿命与测量温度所决定的；以及上述的寿命是由上述数据库中操作电流与测量温度所决定的
技术实现思路
上述的测量固态发光元件系统最不易散热的一固态发光元件的温度，是借由测量 固态发光元件系统中最不易散热的固态发光元件的针脚温度。 本专利技术另揭示一种固态发光元件模块规格估算的方法，包含提供单一固态发光元 件的寿命的一数据库、测量固态发光元件系统中心位置的一固态发光元件的温度、以及从 固态发光元件系统要求的寿命与测量的温度依照上述数据库决定固态发光元件系统的每 一固态发光元件的操作电流；或者从上述固态发光元件系统的每一个固态发光元件的操作 电流与测量温度，依照上述的数据库决定固态发光元件系统的寿命。 本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态发光元件系统规格估算的方法，包含：提供单一固态发光元件的寿命的一数据库；测量该系统最不易散热的一固态发光元件的温度；以及从该系统要求的寿命与测量的该温度依照该数据库决定该系统的每一固态发光元件的操作电流，或者从该系统的每一个固态发光元件的操作电流与测量的温度，依照该数据库决定该系统的寿命。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾文良，陈隆欣，谢明村，
申请(专利权)人：先进开发光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]