LED正向电压建模及SPICE仿真实践.pdf

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1、第l6卷第1期闽西职业技术学院学报V01．16No．12014年3月JournalofMinxiVocationalandTechnicalCollegeMarch2014doi：10．3969／j．issn．1673--4823．2014．O1．028LED正向电压建模及SPICE仿真实践黄林木(闽西职业技术学院电气工程系，福建龙岩364021)摘要：LED新品层出不穷，人们常用计算机仿真的办法来模拟LED及其系统的热特性、电特性、光特性，并且模拟它们之间的动态相互影响。最简单的仿真是用EXCEL得出能够拟合LED特性曲线的公式，用SPICE软件通过建模

2、实现仿真。为仿真而进行的LED建模工作有多种，该正向电压建模的思路可以推广到其它的LED建模中去。由于任何SPICE用户都可以直接使用由SPICE子电路实现LED模型．而不必对电路模拟软件的源代码进行修改，因此该模型具有广泛的应用价值。关键词：LED；正向电压；建模；SPICE；仿真中图分类号：TN312．8+TP391．9文献标识码：A文章编号：1673—4823(2014)01—0114—04由于LED新品层出不穷，而其工作情况又较为复杂，无法在较短的时间内通过试验得到相应的结论．所以人们常用计算机仿真的办法来模拟LED及／其系统的热特性、电特性、光特

3、性，并且模拟它们之／间的动态相互影响。仿真过程是通过改变相关元件／的参数值，观察电路特性的相应变化。在实验室可能难以找到某些参数值的元件，但在仿真中却可轻易／／设定元件的参数值。最简单的仿真是计算LED工作点的EXCEL电子数据表，进而得出能够拟合LED2●z一-j●0_蛐特性曲线的公式，用SPICE软件实现仿真。为仿真而图1LUXEONRebelLED的I—v特性曲线进行的LED建模工作有多种．本文介绍正向电压建／=ae(1)来拟合数据。模I1．31。1．2确定待采集的数据点1根据LED的I—V特性曲线用EXCEL确定拟合数据拟合首先要确定待采集的数据点

4、，数据点公式参数的采集数量应大于3且小于l0。数据点太少则不能1．1根据特性曲线确定拟合公式反映被拟合曲线的实际曲率形状：数据点太多却不LED的正向电压是电流的函数。图1为Philips能使拟合精确度进一步显著增加。实际情况下，数Lumileds的LUXEONRebelLED在25℃时的I—V据点的数量通常由容易在曲线图中读数并且无需使特性曲线。电流的变化范围从100～l000mA。用插值的数量决定。从图1可见，曲线相当平滑，用二次函数就可以在曲线图中选取的数据点包括两个端点(100很合理地拟合曲线。然而，由成熟的工程理论可知，mA，1000mA)、三个易

5、读数点(200mA，600mA，800二极管电压和电流是指数关系．即可用：[收稿日期]2013-I1-06【作者简介]黄林木(1966一)，男，福建长汀人，讲师，主要从事发光半导体的研究工作。114mA)、一个指标点(350mA，因为产品数据表给出的1．4确定拟合公式中固定参数的数值是电流为350n1A时的正向电压)。将选定的数据点根据公式I=exp(intercept+sl0peV)，在EXCEL的数据输入到Excel得到图2。表的D2数据输入“=EXP(B$10+B2*B$9)”，其中“$”的作用是阻止EXCEL中取值的自动增加：在E2数据框中输入“=

6、(D2一A2)／A2”以求取误差。如图5所示。最终结果表明拟合的准确度在整条曲线范围内优于10％，这样的结果能满足大多数的实际应用。黪毪固霹自∞鼢∞稿l￡门懑浏酋盏囊葭舞氩醴隧l隧吏体E9瓣彗黧鐾l黥露登f(mA](v)LN(Z)公式拟合电流值误差1002．874．6051702108．917322003025．2983174188．02203—6％图2由某LED伏安特性曲线得到的电流和电压值3503．185．857933233661075-4％6003．326．396930560．31508一8003，426．6846117806．3l8891％1．3根

7、据拟合公式用EXCEL生成数据表10003，506，9077553l078863387％根据公式(1)，则有：slope3．6398厂]ntercept-5．75564InI=lna+bV(2)．先用Excel的函数功能计算出“=LN(A2)”的结图5LED伏安特性曲线模型公式拟合程度果得到图3；再在单元格B9中应用“SLOPE(c2：c7，综上可知，该LED的拟合公式为：B2：B7)”计算斜率即b的值，在BIO单元格中应用ln(I)=一5．7556+3．6398V(3)“INTERCEPT(C2：C7，B2：B7)”计算截距即Ina的其中I的单位是mA．

8、V的单位是V。在电流值。从而得到拟合公式的参数结果，见图4。从0～