CN110274691B - 一种白光led的输出光功率确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白光LED的输出光功率确定方法及系统。所述输出光功率确定方法包括：根据荧光粉产生的光功率、荧光粉温度、激发波长、荧光粉厚度、蓝光发光二极管LED芯片的光功率、蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率建立荧光粉产生的光功率‑荧光粉温度模型、荧光粉产生的光功率‑激发波长模型以及荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型，并根据上述模型及参数确定白光LED的输出光功率。采用本发明所提供的输出光功率确定方法及系统能够准确预测出在不同激发波长的蓝光LED芯片以及涂抹不同类型荧光粉情况下的白光LED器件输出的光功率。
Description
技术领域
本发明涉及白光LED的输出光功率领域，特别是涉及一种白光LED的输出光功率确定方法及系统。
背景技术
在白光发光二极管(light emitting diode，LED)器件的制备中，荧光粉是一个非常关键的材料，它的性能直接影响白光LED的亮度、色坐标、色温及显色性等，利用LED芯片配合特定荧光粉产生白光的方法工艺简单，成本较低。
目前商品化白光LED产品及未来的发展趋势仍以单芯片型为主流，而开发具有良好发光特性的荧光粉是得到高亮度、高发光效率、高显色性白光LED的关键所在；荧光粉在灯的使用过程中会呈现一定的光衰现象，导致这种现象的主要过程主要有：荧光粉对原子的吸收；荧光粉表面受到离子的轰击和溅射；荧光粉黑化着色。
荧光粉的光学特性受到封装技术，激发波长和荧光粉温度的严重影响。只有选择合适波长的激发光谱，才能最大程度提高荧光粉的量子效率，由LED芯片产生的热量传导至荧光粉层中，由于热流聚集效应导致结温和荧光粉温度升高，进而对白光LED的光学特性和可靠性产生明显影响，在白光LED器件封装之前，荧光粉和蓝光LED芯片是两个独立的模块，目前通常的方法是将荧光粉集成封装与蓝光LED芯片之后获得白光LED器件，将蓝光LED芯片和荧光粉单做一个整体研究对象，对这个白光LED器件中荧光粉和蓝光LED芯片的特征参数进行研究，需要测量多次封装之后的LED才能够确定不同类型荧光粉的最佳激发波长以及最佳厚度，而无法在封装荧光粉之前确定出白光LED的输出光功率，这样多次封装导致制作成本高的问题，且达不到最佳激发波长以及最佳厚度的白光LED的发光功率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种白光LED的输出光功率确定方法及系统，以解决在封装荧光粉之前无法确定白光LED的输出光功率，以及多次封装导致制作成本高以及发光功率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种白光LED的输出光功率确定方法，包括：
获取荧光粉产生的光功率、荧光粉温度、激发波长、荧光粉厚度、蓝光发光二极管LED芯片的光功率、蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率；
当所述激发波长恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述荧光粉温度建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型；
当所述荧光粉温度恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述激发波长建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型；
当所述所述激发波长以及所述荧光粉温度均恒定时，确定荧光粉的输出光功率；
根据所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型、所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型以及所述荧光粉的输出光功率建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型；
根据所述白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率确定黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率；
根据所述荧光粉厚度、所述蓝光发光二极管LED芯片的光功率、所述蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、二维模型以及所述黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定白光LED的输出光功率。
可选的，所述当所述激发波长恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述荧光粉温度建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型，具体包括：
根据公式Popt,p(Tp,λe,0)＝a0T2 p+a1Tp+a2建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型；其中，Popt,p(Tp,λe,0)为荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型，Popt,p为荧光粉产生的光功率，Tp为荧光粉温度，λe,0为恒定的激发波长；a0，a1和a2为荧光粉光学特性与温度之间的联系系数。
可选的，所述当所述荧光粉温度恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述激发波长建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型，具体包括：
根据公式
建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型；其中，Popt,p(λe,Tp,0)为荧光粉产生的光功率-激发波长模型，λe为激发波长，Tp,0为恒定的荧光粉温度；b0，b1和b2为荧光粉光学特性与激发波长之间的联系系数。
可选的，所述根据所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型、所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型以及所述荧光粉的输出光功率建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型，具体包括：
根据公式
建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型；其中，c为荧光粉的输出光功率。
可选的，所述根据所述荧光粉厚度、所述蓝光发光二极管LED芯片的光功率、所述蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、二维模型以及所述黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定白光LED的输出光功率，具体包括：
根据公式
确定白光LED的输出光功率；其中，Popt,w为白光LED的输出光功率；Popt,b为蓝光LED芯片的光功率；e＝2.7，αB为蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数，h为荧光粉厚度；γ为黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率；c为荧光粉的输出光功率。
一种白光LED的输出光功率确定系统，包括：
参数获取模块，用于获取荧光粉产生的光功率、荧光粉温度、激发波长、荧光粉厚度、蓝光发光二极管LED芯片的光功率、蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率；
荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立模块，用于当所述激发波长恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述荧光粉温度建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型；
荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立模块，用于当所述荧光粉温度恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述激发波长建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型；
荧光粉的输出光功率确定模块，用于当所述所述激发波长以及所述荧光粉温度均恒定时，确定荧光粉的输出光功率；
二维模型建立模块，用于根据所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型、所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型以及所述荧光粉的输出光功率建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型；
黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定模块，用于根据所述白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率确定黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率；
白光LED的输出光功率确定模块，用于根据所述荧光粉厚度、所述蓝光发光二极管LED芯片的光功率、所述蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、二维模型以及所述黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定白光LED的输出光功率。
可选的，所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立模块具体包括：
荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立单元，用于根据公式Popt,p(Tp,λe,0)＝a0T2 p+a1Tp+a2建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型；其中，Popt,p(Tp,λe,0)为荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型，Popt,p为荧光粉产生的光功率，Tp为荧光粉温度，λe,0为恒定的激发波长；a0，a1和a2为荧光粉光学特性与温度之间的联系系数。
可选的，所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立模块具体包括：
荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立单元，用于根据公式
建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型；其中，Popt,p(λe,Tp,0)为荧光粉产生的光功率-激发波长模型，λe为激发波长，Tp,0为恒定的荧光粉温度；b0，b1和b2为荧光粉光学特性与激发波长之间的联系系数。
可选的，所述二维模型建立模块具体包括：
二维模型建立单元，用于根据公式
建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型；其中，c为荧光粉的输出光功率。
可选的，所述白光LED的输出光功率确定模块具体包括：
白光LED的输出光功率确定单元，用于根据公式
确定白光LED的输出光功率；其中，Popt,w为白光LED的输出光功率；Popt,b为蓝光LED芯片的光功率；e＝2.7，αB为蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数，h为荧光粉厚度；γ为黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率；c为荧光粉的输出光功率。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种白光LED的输出光功率确定方法及系统，通过将白光LED器件光功率、荧光粉温度、激发光谱、荧光粉吸收系数以及荧光粉厚度等联系为一体，建立上述参数之间的相互交叉内在联系规律，该相互交叉内在联系规律具体包括荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型、荧光粉产生的光功率-激发波长模型以及二维模型，根据该相互交叉内在联系规律确定白光LED器件输出的光功率，从而在封装蓝光LED芯片以及荧光粉之间，就能够准确预测出在不同激发波长的蓝光LED芯片以及涂抹不同类型荧光粉情况下的白光LED器件输出的光功率，降低了制作成本且能够确定不同激发波长及工作状态下白光LED的光功率以及热功耗系数，为照明工程师改善白光LED器件的发光效率时提供了理论依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的白光LED的输出光功率确定方法流程图；
图2为本发明所提供的蓝光LED芯片的峰值波长-电功率曲线图；
图3为本发明所提供的不同荧光粉厚度下白光LED光功率变化趋势图；
图4为本发明所提供的不同荧光粉吸收系数下白光LED光功率变化趋势图；
图5为本发明所提供的不同荧光粉激发波长下白光LED光功率变化趋势图；
图6为本发明所提供的不同荧光粉温度下白光LED光功率变化趋势图；
图7为本发明所提供的不同蓝光LED芯片光功率下白光LED光功率变化趋势图；
图8为本发明所提供的白光LED的输出光功率确定系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种白光LED的输出光功率确定方法及系统，能够准确预测出在不同激发波长的蓝光LED芯片以及涂抹不同类型荧光粉情况下的白光LED器件输出的光功率，降低制作成本且能够确定不同激发波长及工作状态下白光LED的光功率以及热功耗系数。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的白光LED的输出光功率确定方法流程图，如图1所示，一种白光LED的输出光功率确定方法，包括：
步骤101：获取荧光粉产生的光功率、荧光粉温度、激发波长、荧光粉厚度、蓝光发光二极管LED芯片的光功率、蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率。
以蓝光LED器件为例，其热功耗系数kh,b可表示为
其中，Pheat,b为蓝光LED芯片的热功率，Pd,b为蓝光LED芯片的电功率，Popt,b为蓝光LED芯片的光功率。
白光LED发射光谱是由蓝光LED芯片激发光谱和荧光粉发射光谱合成，因此白光LED器件的热功耗系数kh,w可表示为
其中，Pheat,w为白光LED器件的热功率，Pd,w为白光LED器件的电功率，Pheat,p为荧光粉消耗的热功率，Popt,w为白光LED器件的光功率，Popt,b(w)和Popt,p(w)分别为白光LED器件中蓝光LED芯片激发光谱和荧光粉发射光谱的光功率，其中Popt,w为Popt,b(w)与Popt,p(w)之和，需要指出白光LED器件的电功率Pd,w可近似等于蓝光LED器件的电功率Pd,b。
从蓝色LED芯片激发蓝色光子，一部分被荧光层吸收并转换成黄光，另一部分透过白光LED封装的光学透镜，其余部分转换为热量；其中蓝色光子在荧光层中传输，其光功率梯度可表示为
其中αB为蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数，z为z方向的坐标，当z＝0，蓝色光子光功率为Popt,b和荧光粉产生黄光的光功率为0。当z＝h(h为荧光粉厚度)，蓝色光子光功率为Popt,b(w).由于封装硅胶层具有高透射率特征，因此蓝光和黄光在硅胶层的吸收率较低，因此产生的能量消耗可忽略不计。因此式(3)可以重写为
其中Popt,p(w)为z＝h(h为荧光粉厚度)条件下白光LED器件中荧光粉产生黄光的光功率。
步骤102：当所述激发波长恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述荧光粉温度建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型。
荧光粉温度和激发波长和封装技术严重影响荧光粉的发射光谱。在白光LED器件中，蓝光LED芯片的结温与工作电流，散热器尺寸和荧光粉特性相关。通常，蓝光LED芯片产生激发光谱的强度将影响荧光粉温度，并且反过来影响LED芯片的结温。另一方面，蓝光LED芯片的结温会影响荧光粉温度，从而影响荧光体的发射光谱。
在实际工作范围内，在恒定的激发波长λe,0作用下，荧光粉产生的光功率Popt,p与荧光粉温度Tp成如下函数
Popt,p(Tp,λe,0)＝a0T2 p+a1Tp+a2 (6)
其中，a0，a1和a2为荧光粉光学特性与温度之间的联系系数。
步骤103：当所述荧光粉温度恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述激发波长建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型。
在实际工作范围内，在恒定的荧光粉温度Tp,0作用下，荧光粉产生的光功率Popt,p与激发波长λe成如下函数：
其中b0，b1和b2为荧光粉光学特性与激发波长之间的联系系数，通过该模型可知增加激发波长并无法持续提高荧光粉的光功率。
当激发波长在较小范围内，荧光粉的光功率随着激发波长的增加而增加，直至最大值；当超过最大光功率工作点，激发波长的进一步增加将导致荧光粉光功率下降；对于白光LED封装器件，此模型中的激发波长即指蓝光LED芯片的峰值波长。蓝光LED芯片的峰值波长-电功率曲线可以分为蓝移和红移区域，如图2所示。在低电功率范围内，峰值波长随着电功率的增加而近似线性地减小，以反映压电性引起的量子限制斯塔克效应的支配。随着结温随着电功率的增加而增加，温度对半导体能隙的影响开始占主导地位，并且随着电功率的增加，峰值波长朝着更长的波长线性移动。
基于公式(7)，可得到以下四个方面的结论：
第1点：激发波长与荧光粉的光功率的关系具有非线性关系，且具有一个极值点，因此，存在两个激发波长λe,1和λe,2，对应的荧光粉输出光功率具有相同值；若激发波长在当λe,1和λe,2范围内，可有效控制荧光粉输出光功率的波动幅度最小。
第2点：对于给定热阻的散热器和LED器件，降低负载电流可有效降低LED器件内部热流聚集效应以及能带收缩，从而改变LED芯片激发波长，进而可达到有效控制荧光粉输出的光功率。
第3点：荧光粉的光输出对激发波长曲线是非线性行为，即在相同的激发波长范围内，荧光粉输出光功率的变化幅度是不同的。
第4点：对于给定热阻的散热器和LED器件，在荧光粉最大输出光功率区域具有小的梯度，即在该范围内可选取较大调光范围，同时获得较小的荧光粉输出光功率变化范围。
步骤104：当所述所述激发波长以及所述荧光粉温度均恒定时，确定荧光粉的输出光功率。
如(6)和(7)所示，荧光粉的输出光功率分别温度、激发波长呈非线性关系，可建立荧光粉输出光功率与温度、激发波长之间的二维函数
其中c为当激发波长和荧光粉温度分别为(λe,0,Tp,0)情况下荧光粉输出光功率；该公式可确定出在任意激发波长和荧光粉温度情况下，荧光粉输出光功率的值；目前尚未有相关报道可以通过定量公式预测不同激发波长与温度下荧光粉的输出光功率。
白光LED其中荧光粉发射黄色光谱和LED芯片激发的蓝色光谱的比例，与荧光粉材料发射光谱和激发光谱的比例呈内在联系关系，如下所示
其中，Popt,p为荧光粉材料发射光谱的光功率，Popt,e为激发光谱的输出光功率，Popt,p(w)为白光LED器件发射黄色光谱的光功率，Popt,b(w)为白光LED器件激发蓝色光谱的光功率，γ为两者的转换效率。
将公式(9)带入(4)，则白光LED器件发射黄色光谱的光功率可表示为
因此，白光LED器件发射的总光功率可表示为
将公式(8)带入(11)，则
步骤105：根据所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型、所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型以及所述荧光粉的输出光功率建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型。
可通过蓝光LED芯片作为激发光源，即Popt,e等于Popt,b，则(12)白光LED光功率可表示为
步骤106：根据所述白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率确定黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率。
步骤107：根据所述荧光粉厚度、所述蓝光发光二极管LED芯片的光功率、所述蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、二维模型以及所述黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定白光LED的输出光功率。
基于公式(13)，可得到以下四个方面的结论：
上述模型将白光LED器件光功率、荧光粉温度、激发光谱、荧光粉吸收系数、荧光粉厚度联系为一体，揭示了它们相互交叉内在联系规律。通过公式(13)就可准确预测出在不同激发波长的蓝光LED芯片，在涂抹不同类型荧光粉情况下，白光LED器件输出的光功率。
蓝光LED光功率Popt,b为0.2W，吸收系数αB为20.5cm-1，转换效率γ为2.11，荧光粉温度50℃，激发波长为445nm，a0为-5.6*10-5，a1为0.0043，a2为0.98，b0为-0.000307，b1为0.282，b2为-64.5，c为0.62。当荧光粉厚度h从0.3mm到0.6mm变化，如图3所示，随着荧光粉厚度增大，白光LED光功率明显降低，这是由于荧光粉厚度增大将对蓝光LED芯片发射光子的吸收，因此应该选择合适的荧光粉厚度，才能有效降低荧光粉对蓝光LED芯片发射光子的吸收。
蓝光LED光功率Popt,b为0.2W，荧光粉厚度h为0.3mm，转换效率γ为2.11，荧光粉温度50℃，激发波长为445nm，a0为-5.6*10-5，a1为0.0043，a2为0.98，b0为-0.000307，b1为0.282，b2为-64.5，c为0.62。当荧光粉吸收系数从20.5cm-1到30.5cm-1变化，如图4所示，随着荧光粉吸收系数增大，白光LED光功率明显降低，这说明荧光粉吸收系数将直接影响到白光LED器件输出光功率，因此应该选择合适的荧光粉吸收系数，才能有效降低荧光粉对蓝光LED芯片发射光子的吸收。
蓝光LED光功率Popt,b为0.2W，荧光粉厚度h为0.3mm，吸收系数20.5cm-1，转换效率γ为2.11，荧光粉温度50℃，a0为-5.6*10-5，a1为0.0043，a2为0.98，b0为-0.000307，b1为0.282，b2为-64.5，c为0.62。当激发波长从445nm到470nm变化，如图5所示，随着激发波长增加，白光LED光功率增大，当激发波长从445nm增加到460nm，白光LED输出的光功率达到了极大值，随着激发波长进一步增大，白光LED光功率反而降低，这说明不同的激发波长将引起荧光粉的不同激发效率，进而影响到白光LED器件输出光功率，因此应该选择最佳的激发波长，才能最大程度激发荧光粉量子效率，从而获得最大的白光LED器件输出光功率。
蓝光LED光功率Popt,b为0.2W，荧光粉厚度h为0.3mm，吸收系数20.5cm-1，转换效率γ为2.11，荧光粉温度50℃，激发波长为460nm，a0为-5.6*10-5，a1为0.0043，a2为0.98，b0为-0.000307，b1为0.282，b2为-64.5，c为0.62。当荧光粉温度从50℃到200℃变化，如图6所示，随着荧光粉温度增大，白光LED光功率明显降低，当荧光粉温度50℃，白光LED光功率为0.22W，而当荧光粉温度上升为110℃，白光LED光功率下降至0.13W，变化幅度达到了43％，这说明荧光粉温度将直接影响到荧光粉的量子效率，因此应该选择合适的散热封装结构，才能有效降低荧光粉温度，从而提高白光LED输出光功率。
荧光粉厚度h为0.3mm，吸收系数20.5cm-1，转换效率γ为2.11，荧光粉温度50℃，转换效率2.11，激发波长从445nm，a0为-5.6*10-5，a1为0.0043，a2为0.98，b0为-0.000307，b1为0.282，b2为-64.5，c为0.62。当蓝光LED光功率Popt,b为0.2W到0.45W变化过程，如图7所示，随着蓝光LED芯片激发光功率增大，白光LED光功率明显提高，这说明蓝光LED芯片激发光子可有效的被荧光粉吸收转换为黄色光子，因此在考虑散热能力的同时，应该选择合适的驱动功率，从而提高白光LED输出光功率。
通过上述分析而知，通过增加蓝光LED芯片负载电功率，可有效提高白光LED光功率(如图7所示)，然而增加蓝光LED芯片负载电功率的同时，将会引起激发波长的蓝移和红移效应(如图2所示)，而激发波长的波动，将对白光LED器件的输出光功率表现为非线性关系(如图5所示)，另一方面增加蓝光LED芯片负载电功率，将引起器件内部热流聚集效应，将提高LED芯片和荧光粉温度，从而导致白光LED器件光功率的下降(如图6所示)；而对于荧光粉厚度而已，荧光粉厚度增加，增强热流聚集效应，荧光粉温度也将提高，同时荧光粉吸收系数增大，都将引起白光LED器件光功率下降(如图3和图4所示)。因此如何选择合适荧光粉厚度、吸收系数、激发波长、荧光粉温度以及蓝光LED芯片负载电功率，是优化设计白光LED器件输出光功率的关键因素。
图8为本发明所提供的白光LED的输出光功率确定系统结构图，如图8所示，一种白光LED的输出光功率确定系统，包括：
参数获取模块801，用于获取荧光粉产生的光功率、荧光粉温度、激发波长、荧光粉厚度、蓝光发光二极管LED芯片的光功率、蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率。
荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立模块802，用于当所述激发波长恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述荧光粉温度建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型。
所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立模块802具体包括：荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立单元，用于根据公式Popt,p(Tp,λe,0)＝a0T2 p+a1Tp+a2建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型；其中，Popt,p(Tp,λe,0)为荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型，Popt,p为荧光粉产生的光功率，Tp为荧光粉温度，λe,0为恒定的激发波长；a0，a1和a2为荧光粉光学特性与温度之间的联系系数。
荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立模块803，用于当所述荧光粉温度恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述激发波长建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型。
所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立模块803具体包括：荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立单元，用于根据公式
建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型；其中，Popt,p(λe,Tp,0)为荧光粉产生的光功率-激发波长模型，λe为激发波长，Tp,0为恒定的荧光粉温度；b0，b1和b2为荧光粉光学特性与激发波长之间的联系系数。
荧光粉的输出光功率确定模块804，用于当所述所述激发波长以及所述荧光粉温度均恒定时，确定荧光粉的输出光功率。
二维模型建立模块805，用于根据所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型、所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型以及所述荧光粉的输出光功率建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型。
所述二维模型建立模块805具体包括：二维模型建立单元，用于根据公式
建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型；其中，c为荧光粉的输出光功率。
黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定模块806，用于根据所述白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率确定黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率。
白光LED的输出光功率确定模块807，用于根据所述荧光粉厚度、所述蓝光发光二极管LED芯片的光功率、所述蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、二维模型以及所述黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定白光LED的输出光功率。
所述白光LED的输出光功率确定模块807具体包括：白光LED的输出光功率确定单元，用于根据公式
确定白光LED的输出光功率；其中，Popt,w为白光LED的输出光功率；Popt,b为蓝光LED芯片的光功率；e＝2.7，αB为蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数，h为荧光粉厚度；γ为黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率；c为荧光粉的输出光功率。
由于白光LED器件光功率涉及到诸多物理因子，特别在不同特性荧光粉涂抹在蓝光LED芯片，荧光粉输出光学特性取决于荧光粉厚度、荧光粉吸收系数、荧光粉转换效率、激发波长等因素，因此白光LED器件光功率变化存在复杂的多物理场交叉联系规律。因此，本发明从不同层面揭示荧光粉厚度、荧光粉吸收系数、荧光粉温度、激发波长、蓝光LED芯片光功率、白光LED器件光功率的动态交叉联系规律，通过该多物理模型以不同荧光粉特性参数作为手段，控制白光LED器件输出光功率具有重要的理论意义；在白光LED封装之前，通过独立研究荧光粉的特性参数，连接到白光LED器件的光功率之间的内在联系关系，构建荧光粉厚度、荧光粉吸收系数、荧光粉转换效率、荧光粉温度、激发波长、蓝光LED芯片光功率、白光LED器件光功率的动态交叉联系模型，确定白光LED的输出光功率。根据本发明所提供的白光LED的输出光功率确定方法及系统，工程师不需要将荧光粉封装在蓝光LED芯片中，形成完整白光LED器件之后，才能评估其特征参数对白光LED光功率的影响规律，仅通过荧光粉相关的特征参数，即可评估其在封装后白光LED光功率的变化规律，降低了成本，进一步提高了白光LED的发光效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (2)
1.一种白光LED的输出光功率确定方法，其特征在于，包括：
获取荧光粉产生的光功率、荧光粉温度、激发波长、荧光粉厚度、蓝光发光二极管LED芯片的光功率、蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率；
当所述激发波长恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述荧光粉温度建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型，具体包括：根据公式Popt,p(Tp,λe,0)＝a0T2 p+a1Tp+a2建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型；其中，Popt,p(Tp,λe,0)为荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型，Popt,p为荧光粉产生的光功率，Tp为荧光粉温度，λe,0为恒定的激发波长；a0，a1和a2为荧光粉光学特性与温度之间的联系系数；
当所述荧光粉温度恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述激发波长建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型，具体包括：根据公式
建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型；其中，Popt,p(λe,Tp,0)为荧光粉产生的光功率-激发波长模型，λe为激发波长，Tp,0为恒定的荧光粉温度；b0，b1和b2为荧光粉光学特性与激发波长之间的联系系数；
当所述所述激发波长以及所述荧光粉温度均恒定时，确定荧光粉的输出光功率；
根据所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型、所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型以及所述荧光粉的输出光功率建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型，具体包括：根据公式
建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型；其中，c为荧光粉的输出光功率；
根据所述白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率确定黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率；
根据所述荧光粉厚度、所述蓝光发光二极管LED芯片的光功率、所述蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、二维模型以及所述黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定白光LED的输出光功率，具体包括：根据公式
确定白光LED的输出光功率；其中，Popt,w为白光LED的输出光功率；Popt,b为蓝光LED芯片的光功率；e＝2.7，αB为蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数，h为荧光粉厚度；γ为黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率。
2.一种白光LED的输出光功率确定系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取荧光粉产生的光功率、荧光粉温度、激发波长、荧光粉厚度、蓝光发光二极管LED芯片的光功率、蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率；
荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立模块，用于当所述激发波长恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述荧光粉温度建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型；所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立模块具体包括：荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型建立单元，用于根据公式Popt,p(Tp,λe,0)＝a0T2 p+a1Tp+a2建立荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型；其中，Popt,p(Tp,λe,0)为荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型，Popt,p为荧光粉产生的光功率，Tp为荧光粉温度，λe,0为恒定的激发波长；a0，a1和a2为荧光粉光学特性与温度之间的联系系数；
荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立模块，用于当所述荧光粉温度恒定时，根据所述荧光粉产生的光功率以及所述激发波长建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型；所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立模块具体包括：荧光粉产生的光功率-激发波长模型建立单元，用于根据公式
建立荧光粉产生的光功率-激发波长模型；其中，Popt,p(λe,Tp,0)为荧光粉产生的光功率-激发波长模型，λe为激发波长，Tp,0为恒定的荧光粉温度；b0，b1和b2为荧光粉光学特性与激发波长之间的联系系数；
荧光粉的输出光功率确定模块，用于当所述所述激发波长以及所述荧光粉温度均恒定时，确定荧光粉的输出光功率；
二维模型建立模块，用于根据所述荧光粉产生的光功率-荧光粉温度模型、所述荧光粉产生的光功率-激发波长模型以及所述荧光粉的输出光功率建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型；所述二维模型建立模块具体包括：二维模型建立单元，用于根据公式
建立荧光粉输出光功率、荧光粉温度与激发波长之间的二维模型；其中，c为荧光粉的输出光功率；
黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定模块，用于根据所述白光LED发射黄色光谱的光功率以及白光LED激发蓝色光谱的光功率确定黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率；
白光LED的输出光功率确定模块，用于根据所述荧光粉厚度、所述蓝光发光二极管LED芯片的光功率、所述蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数、二维模型以及所述黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率确定白光LED的输出光功率；所述白光LED的输出光功率确定模块具体包括：白光LED的输出光功率确定单元，用于根据公式
确定白光LED的输出光功率；其中，Popt,w为白光LED的输出光功率；Popt,b为蓝光LED芯片的光功率；e＝2.7，αB为蓝色光子在荧光粉层中的吸收系数，h为荧光粉厚度；γ为黄色光谱与蓝色光谱之间的转换效率；c为荧光粉的输出光功率。
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