[發(fā)明專利]一種LED產(chǎn)品光通量及顏色維持壽命預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610006821.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN105606212B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢誠;樊嘉杰;梁潤(rùn)園;樊學(xué)軍;張國旗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州市武進(jìn)區(qū)半導(dǎo)體照明應(yīng)用技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01J1/00
• 分類號(hào): G01J1/00;G01M11/02;G01J3/28
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙)32231
• 代理人: 翁斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種LED產(chǎn)品光通量及顏色維持壽命預(yù)測(cè)方法，涉及LED測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前對(duì)LED產(chǎn)品的光通量維持壽命和顏色維持壽命的預(yù)測(cè)基本上是分開進(jìn)行的。LED產(chǎn)品的光通量維持壽命通常定義為產(chǎn)品的流明維持率衰減至初始值的70％時(shí)需要的時(shí)間。一般LED產(chǎn)品的光通量維持壽命為25000小時(shí)以上，因此往往基于數(shù)千小時(shí)的老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)分結(jié)果對(duì)其進(jìn)行光通量維持壽命的預(yù)測(cè)。目前應(yīng)用最廣泛地用于預(yù)測(cè)LED產(chǎn)品光通量維持壽命的計(jì)算方法來自于北美照明協(xié)會(huì)(IESNA)推出的IES TM-21-11標(biāo)準(zhǔn)。該方法采用最小二乘法將IES LM-80-08測(cè)試收集到的數(shù)據(jù)(即LM-80測(cè)試數(shù)據(jù))進(jìn)行e指數(shù)曲線擬合，并將擬合出的曲線外延至70％流明維持率處以獲得被測(cè)產(chǎn)品的光通量維持壽命。Van Driel等人將統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法應(yīng)用于e指數(shù)模型當(dāng)中，獲得了更加全面的LED產(chǎn)品的光通量衰減信息。Fan等人通過研究LED產(chǎn)品光通量分布與光通量維持壽命分布之間的聯(lián)系，提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的光通量維持壽命預(yù)測(cè)模型。在之后的研究中，他們采用非線性濾波技術(shù)大幅減小了由測(cè)量數(shù)據(jù)不確定性引起的光通量維持壽命預(yù)測(cè)誤差，提高了該模型的預(yù)測(cè)精度。同樣考慮到測(cè)量誤差帶來的影響，Tseng and Peng提出了一種基于Gauss-Markov隨機(jī)過程的方法預(yù)測(cè)LED產(chǎn)品的光通量維持壽命。Huang等人則開發(fā)出基于Wiener過程的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)LED產(chǎn)品光通量維持壽命的累計(jì)分布函數(shù)(cdf)。

隨著應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)大，LED產(chǎn)品的顏色質(zhì)量在對(duì)顏色敏感的應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要。例如，隸屬于美國環(huán)境保護(hù)署的能源之星對(duì)通用照明產(chǎn)品規(guī)定其1976CIE色度坐標(biāo)的漂移(du′v′)不能超過0.007。在某些特殊場(chǎng)合，對(duì)du′v′的要求更加嚴(yán)格，如不超過0.004或0.002。Fan等人觀察到熒光粉轉(zhuǎn)化白光LED的色漂du′v′服從一個(gè)雙e指數(shù)模型的變化趨勢(shì)。通過采用無敏Kalman濾波技術(shù)對(duì)雙e指數(shù)模型進(jìn)行外延，他們預(yù)測(cè)出白光LED的顏色維持壽命(即du′v′達(dá)到0.007需要的時(shí)間)

在所有上述介紹的研究中，LED的光通維持率衰減和顏色漂移被當(dāng)做兩個(gè)互相獨(dú)立的失效模式對(duì)待。然而由于LED的光電參數(shù)均由LED的發(fā)光光譜(SPD)計(jì)算得出，這兩種失效模式實(shí)際上是互相關(guān)聯(lián)的。Huang等[7]通過使用Frank copula方程引入了LED光衰失效和色漂失效之間的互相影響對(duì)LED整體失效的作用，從而預(yù)測(cè)了LED整體失效的累積失效概率方程。但是他們?nèi)匀粵]有考慮這兩種失效模式之間的相互聯(lián)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種LED產(chǎn)品光通量及顏色維持壽命預(yù)測(cè)方法，可以用于預(yù)測(cè)LED產(chǎn)品衰減過程中各時(shí)間點(diǎn)下的光譜，所預(yù)測(cè)的光譜可以直接用于該產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)中。通過對(duì)LED產(chǎn)品光譜的預(yù)測(cè)，本發(fā)明提出的方法可以對(duì)LED產(chǎn)品的光通量維持壽命和顏色維持壽命同時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種LED產(chǎn)品光通量及顏色維持壽命預(yù)測(cè)方法，具體步驟包括：

步驟一、測(cè)量LED產(chǎn)品老化過程中各時(shí)間點(diǎn)下的光譜曲線；

步驟二、根據(jù)步驟一得到的光譜曲線，分析預(yù)測(cè)LED產(chǎn)品各光電參數(shù)隨老化時(shí)間的變化曲線；

步驟三、根據(jù)步驟二的結(jié)果，進(jìn)一步預(yù)測(cè)LED產(chǎn)品的光衰和色漂的變化曲；

步驟四、根據(jù)步驟一至步驟三的結(jié)果，預(yù)測(cè)LED產(chǎn)品的光通量維持壽命及顏色維持壽命。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，LED產(chǎn)品的老化時(shí)間大于等于2000小時(shí)，光譜測(cè)量時(shí)間點(diǎn)大于等于4個(gè)，光譜測(cè)量時(shí)間點(diǎn)間隔小于等于1000小時(shí)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，步驟一中還包括，在LED產(chǎn)品老化前，使用積分球或分布式光度計(jì)測(cè)量LED產(chǎn)品的初始光譜。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，設(shè)定LED產(chǎn)品的光譜曲線為一組具有不同峰值波長(zhǎng)的單峰光譜曲線的疊加，采用公式(1)對(duì)LED產(chǎn)品的初始光譜進(jìn)行光譜擬合：

其中，SPD_LED為L(zhǎng)ED產(chǎn)品的光譜，SPD_i為第i個(gè)單峰光譜，λ為波長(zhǎng)，n為單峰光譜的數(shù)量。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，還包括步驟五：

當(dāng)滿足下列任意條件時(shí)，終止老化試驗(yàn)并輸出最終預(yù)測(cè)得到的LED產(chǎn)品的光通量維持壽命和顏色維持壽命，

501、連續(xù)4個(gè)老化時(shí)間點(diǎn)下預(yù)測(cè)得到的LED產(chǎn)品的光通量維持壽命和顏色維持壽命與各自的代數(shù)平均值之間的誤差不超過±5％；