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为LED电流与电压生成现实的模型

2013年1月7日
照明驱动器的设计者需要一个很好的方法来建模LED器件在I/V平面的第一象限的性能。对于工程应用,有三种方法可以考虑:线性、偏置电压加电阻等效、二次方程和指数方程。

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led是一种非线性器件,其I/V曲线类似于整流二极管的曲线。照明驱动器的设计者需要一个很好的方法来建模LED器件在I/V平面的第一象限的性能。

对于工程应用,有三种方法考虑:线性,偏置电压加电阻等效;一个二次方程;指数方程。让我们使用这三种技术和Cree的XLamp XM-L LED作为要建模的LED图1

线性模型

这个模型是最简单的,但也是最不准确的。它由直流偏置电压和电阻器组成图2一个.等效的数学形式为:

你选择两个数据点(vF,我F)的坐标形式(即3.28 V, 2.6 A和2.71 V, 0.2 A),然后R求值为0.2375。该选择还意味着a = 0.2和b = 2.71。在正确分配三个参数(a, b, R)后,线性模型生成图2b。显然,线性模型具有简单性的优点,但准确性较差。

二次模型

图1的曲线有一个凹的部分,类似于抛物线曲线的一条臂。它可以用形式为a的二次方程表示2vF2+一个1vF+一个0.关键是确定三个系数:a2,一个1和一个0

为了确定这些系数,你可以使用线性代数中众所周知的最小二乘多项式曲线拟合算法。为此,从图1(本例中为15)中选择十几个数据点,并将它们放在两个矩阵中。一个是3x15的矩形矩阵C:

使用软件工具,如Mathworks中的Matlab或MathCAD软件中的MathCAD,您可以轻松地计算公式4。对于本例,我们得到:

注意,向量a的第一个元素是系数a0等,从而得到的二次模型图3.这种方法在LED的整个操作范围内对模型产生了显著的改进。

指数模型

图3显示在低电流附近弯曲更大,这是指数模型可以提供进一步改进的地方。这个模型以ae的形式出现b·vF+ c,三个未知参数a, b, c有待确定。同样,MathCAD等软件工具可以帮助您从数值上找到这些参数。

在专门化回归部分下,一个指数回归语句expfit (vF,我F(vg)可以找到这三个参数,给定一个数据集的向量和初始猜测值vg,也是一个列向量。对于本例,a = 9.66·103, b = 1.818, c = -1.157。的指数模型图4

总的来说,在低电流区域附近的最佳拟合可能位于二次模型和指数模型之间。从任何给定的模型中期望一个单一的、完美的预测是不现实的,因为几乎所有这些分析努力都是试图代表自然的复杂性。

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