用于LED老化檢測(cè)分析的BPN方法

劉戰(zhàn)

摘要：LED燈具是新能源產(chǎn)業(yè)的研究對(duì)象。對(duì)LED燈具的老化預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)了一種的加速老化試驗(yàn)，采用倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPN）方法研究其特性，從而預(yù)測(cè)LED老化趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明相比傳統(tǒng)的分析方法，倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPN）方法具有更高的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：LED老化; 曲線擬合

中圖分類號(hào)：U491 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

在二十一世紀(jì)，因過(guò)度開(kāi)發(fā)導(dǎo)致全球面臨能量短缺與地球環(huán)境劇變的威脅，新型具節(jié)能概念的光源成為了新世紀(jì)照明最重要的課題[1]。

另一方面，由于LED的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壽命長(zhǎng)（理論上約25000小時(shí)），其在正應(yīng)力作用下的壽命試驗(yàn)會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，且這種預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性很難獲得。因此研究LED的可靠性已經(jīng)成為當(dāng)今的一個(gè)熱門話題[2]。其中，加速壽命試驗(yàn)（ALT）的準(zhǔn)確性成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的加速壽命試驗(yàn)后一般采用方差分析的方法[3]。本論文采用倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPN）方法[4]相比方差分析具有更高的準(zhǔn)確性。

2老化壽命實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)今產(chǎn)業(yè)界發(fā)光二極管的老化壽命測(cè)試，以在高低溫的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮發(fā)光二極管，來(lái)做為測(cè)量方法。本論文中以此種方法為基礎(chǔ)，而進(jìn)行老化壽命實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)是以在高溫下，持續(xù)點(diǎn)亮發(fā)光二極管而進(jìn)行的測(cè)量方式。主要結(jié)構(gòu)是以KEITHLEY 237提供一個(gè)固定電流源點(diǎn)亮發(fā)光二極管，并同時(shí)以烤箱加熱由PD （Photo Diode） 讀取光強(qiáng)度，而加熱的目的在于加速發(fā)光二極管的破壞。以PLED6000 硬件來(lái)測(cè)試發(fā)光二極管的參數(shù)及PD 值，再以LEDPC 軟件收集測(cè)試資料進(jìn)行分析。

3 倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPN）

倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理是利用最陡波降法的觀念，將能量函數(shù)（亦稱誤差函數(shù)）予以最小化，致使網(wǎng)絡(luò)得以收斂。

倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為三個(gè)層次：

（1）輸入層：用以表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之輸入變量，其處理單元數(shù)目依照問(wèn)題而定。 使用線性轉(zhuǎn)換函數(shù)，即f（x） = x。

（2）隱藏層：用以表現(xiàn)輸入處理單元間的交互影響，其處理單元數(shù)目并無(wú) 標(biāo)準(zhǔn)方法可以決定，常需要以測(cè)試方式來(lái)決定最佳值，網(wǎng)絡(luò)可以 不只一層隱藏層，亦可無(wú)隱藏層。其使用非線性轉(zhuǎn)換函數(shù)。

（3）輸出層：用以表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之輸出變量，處理單元數(shù)目依照輸出變量而定。 使用非線性轉(zhuǎn)換函數(shù)。

倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然具有學(xué)習(xí)精度高、回想速度快、可處理高度非線性之函數(shù)合成問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。

4 老化壽命預(yù)估實(shí)驗(yàn)

本論文采用曲線擬合方式，使用工程專業(yè)軟件MATLAB 系統(tǒng)，將光強(qiáng)度值輸入后所擬合出來(lái)。根據(jù)擬合的曲線，通過(guò)倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立數(shù)學(xué)模型。將發(fā)光二極管在 50℃下所量測(cè)到光強(qiáng)度值代入倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPN）方法建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到圖1。

由圖1可以看出，相比文獻(xiàn)[3]采用的方法，本文采用的倒傳遞類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPN）方法更接近實(shí)際值，更加準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)：

[1]前瞻產(chǎn)業(yè)研究院. 照明產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)及LED行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J]. 電器工業(yè)， 2019（3）.

[2]華斌， 黃慧詩(shī)， 閆曉密， et al. 鋁銅合金對(duì)LED芯片電極可靠性的影響[J]. 半導(dǎo)體技術(shù)， 2018（7）.

[3]王藝燃， 李月鋒， 鄒軍. 白光LED加速老化性能分析[J]. 中國(guó)照明電器， 2014（10）.

[4]孫國(guó)棟， 秦來(lái)安， 侯再紅，等. Feasibility analysis for acquiring visibility based on lidar signal using genetic algorithm-optimized back propagation algorithm[J]. 中國(guó)物理B， 2019， 28（2）：24213-024213.