LED的低频噪声特征辨识及可靠性研究

利用建立的发光二极管（LED）加速老化装置和电光噪声关联检测系统，研究大功率LED在不同电流、温度和湿度等作用下的畸变规律，分析微空隙、位错、微金属和有机吸附物等与低频噪声特征之间的对应关系。具体包括：解决传统低频噪声频特征提取存在的外部干扰、平稳性与高斯性约束以及先验模型假设等问题，通过采用可逆跳转蒙特卡罗采样算法修正频谱特征提取方法，实现经验频谱模型全参数的自动辨识，并研究非频谱技术，扩展低频噪声特征提取，提出能有效表征畸变类型的低频噪声新特征，揭示特征的物理含义。构建老化LED的低频噪声特征演变与LED电光色参数畸变的相关性，探索LED可靠性评估的策略，为LED快速、准确、非破坏性的可靠性诊断奠定理论基础和提供技术支持。

“白炽灯照亮了20世纪，而LED灯将照亮21世纪”，2014年诺贝尔物理学奖的颁奖词高屋建瓴地描绘了发光二极管（LED）照明技术的恢弘远景。据估计：到2027年，LED灯将在全国被广泛采用，年节电量接近三峡水电站的年发电总量。目前，LED照明已逐渐渗透到众多领域，然而成本和可靠性然是制约其进一步推广应用的主要因素。本项目利用建立的多物理场耦合发光二极管（LED）实验装置和涵盖电光噪声等微观特征的检测手段，构建LED的微观特征演变与LED电光色参数畸变的相关性，探索了LED可靠性评估的策略，获得了具有核心自主知识产权的高效、高可靠LED照明的数值化制造关键技术，为LED封装和驱动的可靠性设计奠定了理论基础并提供技术支持，重要结果和关键数据如下：.（1）建立了“面向工程应用”的LED照明的数学物理模型及其性能优化方法和评估体系，构建了多尺度、多物理场耦合的LED照明模型，解决了涉及到电-光-热-机多物理场耦合的LED照明数值化设计与优化的核心问题。.（2）提出了LED照明驱动的智能化、数值化系统构架及实施规范，提升了发明的多芯COB封装结构，性能达到同期国际领先水平；发明了“无传感器”的低成本LED照明稳定性测控方法，其估计结温与实测结温的最大相对误差小于0.7%；提出了LED智能驱动的系统构架，发明了利用“交通流量统计”等方法实现LED照明节能的再提升, 相对传统路灯节电效率提升72%；.（3）提出了封装芯片质量的低频噪声检测规范、铝基板镀金层的扩散杂质控制标准以及商业化金丝球焊机的改造等，使直嵌封装LED光源模组批量生产价格小于1$/W，光效大于120lm/W，产品一致性和成品率均超过99.5%。.结合该项目的研究，培养硕士1名，博士1名，在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文10余篇，被SCI收录4篇、EI收录6篇、ISTP收录0篇，申请和授权国家专利4项，获江苏盐城市“双创”领军人才和中国博士后基金一等资助。综上，项目达到了预期研究目的。