CN101571451B - Led光源综合发光特性连续检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种LED光源综合发光特性检测装置,包括检测样品座、LED特性检测装置,其特征在于:还包括导轨、测控装置和数据处理器;检测样品座设置在导轨上,沿导轨设置至少两个检测工位,每一检测工位上均安装有LED特性检测装置;所述检测样品座在测控装置的控制下沿导轨移动;LED特性检测装置对固定在检测样品座上的样品进行检测,并将检测信号传输至测控装置;数据处理器从测控装置中读取检测信号并对其进行分析处理。本发明解决了目前LED检测仪器所普遍存在的集成度低、检测程序复杂等问题,发光特性综合检测能力更为全面,并有效实现了在线连续检测功能。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域,特别是一种LED光源综合发光特性连续检测装置。
背景技术
LED是一种由半导体材料制成的固体发光器件,也是一种典型的新型“绿色”高效光源,它具有效率高、耗电低、寿命长、响应速度快等优点,再加上其体积小、耐震动、可靠耐用、适合量产,能够满足多种照明和显示的应用需求。
在LED应用产品从设计、生产、检测到进入市场的各个环节中,都希望能够准确可靠的检测LED光源的特性和质量。国际标准CIE 127-1997“Measurement of LEDs”和中国光学光电子行业协会光电器件专业分会制定的行业标准“半导体发光二极管测试方法”等标准,规定了LED的通用测试方法,检测内容包括LED的电学特性参数、光度参数、色度参数等,这是LED及其应用产品特性检测的基础。其中电学特性参数主要有电压、电流、功率等,光度参数主要包括光强、光通量、发光光谱、光强空间分布等,色度参数包括主波长、色温、色坐标、色纯度等。
目前对这些LED光源发光特性进行检测的专用检测仪器性能相对单一,一般一台检测仪器只能完成其中的1-2项参数,使整个LED光源综合发光特性的检测需要依靠多台不同的检测仪器分别完成。这就需要将待测LED光源样品装卸多次,而且测试周期较长,测试程序复杂,测试结果的准确性和可靠性都不高。
对于LED及LED应用产品,也需要在生产流程中进行在线检测和质量控制。目前光强与发光光谱、光通量与发光光谱、以及光强筛选等已经分别实现了在线检测,但是由于不同特性检测仪器的结构差异,同时进行光强空间分布检测需要较长的检测时间,还无法进行更全面的LED光源综合发光特性的在线连续检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种LED光源综合发光特性连续检测装置,以克服现有检测仪器性能单一、完成整个LED光源综合发光特性检测需要依赖于多台仪器等缺陷。
为了解决上述技术问题,本发明通过以下技术方案实现:一种LED光源综合发光特性连续检测装置,包括检测样品座、LED特性检测装置,其特征在于:还包括导轨、测控装置和数据处理器;检测样品座设置在导轨上,沿导轨设置至少两个检测工位,每一检测工位上均安装有LED特性检测装置;所述检测样品座在测控装置的控制下沿导轨移动;LED特性检测装置对固定在检测样品座上的样品进行检测,并将检测信号传输至测控装置;数据处理器从测控装置中读取检测信号并对其进行分析处理。样品在检测样品座的带动下沿导轨移动;在测控装置的控制下,样品每经过一个检测支架下方时都停下来,待位于该检测支架上的LED特性检测装置采集完相应的检测信号后,测控装置再控制样品沿导轨继续移动,达到下一个检测支架下方进行相应的检测数据采集,从而完成综合发光特性的在线连续检测。
上述LED光源综合发光特性检测装置进一步设有基架,导轨和检测工位设置在该基架上;每一检测工位上还设有一检测支架,LED特性检测装置安装在检测支架上。
所述测控装置包括控制电路、信号采集电路、数量与检测支架数量一致的定位传感器,每一检测支架上设有一个定位传感器;控制电路分别与定位传感器、导轨、数据处理器连接;信号采集电路与LED特性检测装置和数据处理器连接。数据处理器为设有测控软件的计算机。
所述导轨包括滑块和轨道;其中滑块设置在轨道上并与检测样品座连接,检测样品座与滑块一起沿轨道移动。
所述检测工位设有三个,检测支架包括第一检测支架、第二检测支架和第三检测支架;LED特性检测装置由不同的LED光源发光特性的测试仪器组成,包括固定在第一检测支架上的光强计和摄像机、固定在第二检测支架上的积分球、固定在第三检测支架上的光强度空间分布特性快速检测仪,其中积分球的通光孔上分别安装光度计和光谱仪的检测探头。
所述第二检测支架的两侧设有移动导轨,可带动积分球上下移动,也可带动积分球左右翻转。
所述检测样品座装备有LED光源安装夹具或接口,以及与驱动恒流源相连接的电极。
所述的LED光源综合发光特性连续测试装置,即可作为一套独立的连续测试装置,也可连接配置在相关的生产流水线中进行在线测试。在该装置基础上进行一些变化,采用其中的部分测试项目,或者增加一些测试仪器扩展测试项目,但只要不离开本发明的精神和范围,均属于本发明权利要求的保护范围之内。
本发明提出的LED光源综合发光特性检测装置,有效解决了目前LED检测仪器所普遍存在的集成度低、检测程序复杂等问题,发光特性综合检测能力更为全面,并有效实现了在线连续检测功能,使之兼具科学分析仪器和在线检测设备的可行性,体现出综合、自动、集成、连续、在线的突出优点,大大提高了检测仪器的集成度和自动化水平,缩短了检测时间,简化了测试程序,丰富了检测数据信息,扩展了检测能力,有效保证了检测数据和结果的可靠性和正确性。
本发明适用于所有LED、LED光源、LED应用产品的综合发光特性的在线连续检测,也适用于其它照明光源和灯具综合发光特性的在线连续检测。
附图说明
图1为本发明的***连接示意图;
图2为本发明的***结构示意图;
图3为本发明的光强检测工位结构图;
图4为本发明的积分球检测工位结构图;
图5为本发明的光强空间分布检测工位(内部)结构图;
图6为本发明的检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明:
如图1、图2所示,本发明包括基架1、导轨2、检测样品座4、检测支架3、LED特性检测装置5、测控装置6和数据处理器,其中数据处理器为设有测控软件的计算机7。检测样品座设置在导轨上,导轨2和检测支架3安装在基架1上,沿导轨的横向方向还设有至少两个检测工位,每一检测工位上架设一检测支架,每一检测支架上均安装有LED特性检测装置。
测控装置6包括控制电路62、信号采集电路63、数量与检测支架数量一致的定位传感器61,每一检测支架3上设有一个定位传感器61;控制电路62分别与定位传感器61、导轨2、计算机7连接;信号采集电路63与LED特性检测装置5和计算机7连接。检测样品座4在测控装置6的控制下沿导轨2移动;LED特性检测装置5对固定在检测样品座4上的样品进行检测,并将检测信号传输至测控装置6;计算机7从测控装置中读取检测信号并对其进行分析处理。导轨2包括滑块21和轨道22,以及设置在轨道22一端的电机23,其中滑块21设置在轨道22上并与检测样品座4连接,检测样品座4与滑块21一起,在电机23的驱动下沿轨道22移动。
本实施例在导轨2上共设计采用了3个测试工位,测试工位之一是基于光强测试,测试工位之二是基于积分球测试,测试工位之三是基于空间分布测试。对应地在每一检测工位的上方分别安装了一个检测支架,检测支架3包括第一检测支架31、第二检测支架32和第三检测支架33。LED特性检测装置5包括固定在第一检测支架31上的光强计52和CCD摄像机56、固定在第二检测支架32上的积分球53、固定在第三检测支架33上的光强度空间分布特性快速检测仪57,其中积分球53的通光孔上分别安装光度计54和光谱仪55的检测探头。综合测试的发光特性包括发光图像、光强、光通量、发光光谱、光强空间分布等光度参数, 主波长、色温、色坐标、色纯度等色度参数,电压、电流、功率等电学参数,以及与测试时间相关的老化特性等。
待测的LED光源样品8安装在测试样品座3上,测试样品座3放置在导轨2上的移动滑块21上,并通过导轨中的电机23带动,沿着导轨的轨道22前后移动,并在测控装置6、带测控软件的计算机7的控制下,待测LED光源8依次经过不同的检测工位,由LED特性检测装置5中的各种检测仪器进行不同发光特性的连续检测,测控装置6中的定位传感器61和控制电路62相互配合,用于控制检测样品座的自动运行和保证精确走位。设有测控软件的计算机7可通过RS232、485或USB接口与检测仪器连接,也可通过信号采集电路63多通道采集检测信号,进行汇总处理、计算分析和结果显示,实现LED光源综合发光特性的在线连续检测。
本实施例中导轨2采用直线导轨,驱动电机22采用变频电机,在计算机的控制下驱动检测样品座4沿导轨前后直线移动,依次经过导轨上的3个检测工位。定位传感器61采用光电传感器,通过光电信号精确检测,控制检测样品座依次准确停止在3个检测工位的检测位置上,待测的LED光源8通过检测样品座3的电极与驱动恒流源52连接,被上电点亮,进行发光特性检测。
如图3所示,检测工位一是基于光强检测,在第一检测支架31上分别安装光强计51和CCD摄像机56。光强计安装在发光轴线方向上,通过上下移动检测支架调整检测距离。包括按CIE规定的两种标准测试LED光源的平均发光强度,检测距离分别是100和316mm。CCD摄像机可选择安装不同位置,从不同角度记录该LED光源的外观和发光图像。
如图4所示,检测工位二是基于积分球检测,积分球58固定在该检测工位的第二检测支架32上,在积分球上的通光孔上分别安装了光度计54和光谱仪55的检测探头,由光度计测试光通量,光谱仪测试发光光谱,并计算色度参数。
固定积分球的检测支架两侧增加移动导轨,使积分球可以上下移动。测试时积分球自动落下,使待测的LED光源置于积分球中的测试通孔处,让待测的LED光源发出的光全部进入积分球。积分球也可采用左右翻转等方式让LED光源置于测试位置处。测试后积分球自动升起,让待测的LED光源继续向前运动。
如图5所示,所述的检测工位其三是基于光强空间分布特性检测,在第三检测支架33上安装光强空间分布特性快速检测仪57,采用多路光度探测单元同步检测方法,实现LED光源的二维光强空间分布特性的一次性快速检测。
本发明采用集成、自动、连续检测方法对LED光源综合发光特性进行在线连续检测,包括以下步骤:
1、启动本LED光源综合发光特性在线连续检测***,打开计算机和测试软件,打开所有的测试仪器,进行初始化和仪器定标;
2、将待测的LED光源安装在检测样品座上,并进行检测参数设置;
3、运行检测软件,根据测试要求和参数设置,计算机控制检测样品座在导轨上向前运动,并在定位传感器的作用下,精确定位在第一检测工位的检测位置上;
4、待测的LED光源处于点亮状态,第一检测工位的检测仪器同步进行相应的发光特性检测,驱动电流、检测时间等参数预先设置,检测信号被计算机和检测软件采集、汇总、处理和分析,只至第一检测工位的发光特性检测完成,停止检测信号的采集;
5、计算机控制检测样品座自动启动并在导轨上继续向前运动,并在定位传感器的作用下,精确定位在第二检测工位的检测位置上;
6、待测的LED光源处于点亮状态,第二检测工位的检测仪器同步进行发光特性检测,驱动电流、检测时间等参数预先设置,检测信号被计算机和检测软件采集、汇总、处理、分析,只至第二检测工位的发光特性检测完成,停止检测信号的采集;
7、如果还有后续的检测工位,***将重复上述的5-6检测步骤,只至待测的LED光源经过所有的检测工位,自动连续完成整个综合发光特性的在线检测过程;
8、计算机和检测软件对所有的检测数据进行汇总处理和计算分析,多窗口显示检测结果,并根据用户要求保存测试结果、打印检测报告等。
所述的LED光源综合发光特性在线连续检测***,即可作为一套独立的检测***,也可连接配置在相关的生产流水线中进行在线检测。在该***基础上进行一些变化,采用其中的部分检测项目,或者增加一些其他特性检测,但只要不离开本发明的精神和范围,均属于本发明权利要求的保护范围之内。
结合图6,对本例中的测试过程描述如下:
首先开机,启动本LED光源综合发光特性在线连续检测***,打开计算机和测试软件7,打开LED特性检测装置5中的所有检测仪器,进行初始化和仪器定标。然后将待测的LED光源安装在检测样品座上,通过电极与驱动恒流源连接,同时进行检测参数设置,包括设置驱动电流和每个工位的测试时间。
然后开始运行检测软件,根据测试要求和参数设置,计算机控制检测样品座开始在导轨上向前运动,并在定位传感器的作用下,精确定位在第一检测工位的检测位置上。这时,驱 动恒流源给待测的LED光源提供驱动电源,使其处于点亮状态,第一检测工位的检测仪器同步进行相应的发光特性检测,包括光强计检测平均光强,CCD摄像机记录发光图像,同步检测驱动电流、电压。电压、电流、光强、时间、发光图像等检测信号被计算机和检测软件多通道采集、汇总、计算和分析处理,只至达到检测时间停止检测信号的采集,完成第一检测工位的发光特性检测。
接着计算机控制检测样品座重新移动并在导轨上继续向前运动,并在定位传感器的作用下,精确定位在第二检测工位的检测位置上。积分球自动落下,使待测的LED光源置于积分球中的测试通孔处,待测的LED光源处于点亮状态,发出的光全部进入积分球,第二检测工位的检测仪器同步进行发光特性检测,包括光度计检测光通量,光谱仪检测发光光谱,同步检测驱动电流、电压。电压、电流、光通量、发光光谱等检测信号被计算机和检测软件多通道采集、汇总、计算和分析处理,包括计算色度参数,只至达到检测时间停止检测信号的采集,完成第二检测工位的发光特性检测,积分球自动升起,让待测的LED光源可以继续向前运动。
接着计算机控制检测样品座重新移动并在导轨上继续向前运动,并在定位传感器的作用下,精确定位在第三检测工位的检测位置上。待测的LED光源处于点亮状态,第二检测工位的检测仪器进行光强空间分别特性检测,采用31路光度探测单元同步检测LED光源光强空间分布特性,光度探测器采用硅光电池,以测试样品座上的待测LED光源发光点为圆心,沿半圆轨迹均匀分布,将接收到的LED光源发出的光信号转换为电信号,并通过多通道光电转换电路和信号采集电路,输入到***测试软件进行汇总处理和计算分析,同步检测不同方向上固定立体角的相对光强空间分布,在很短的时间内一次性得到二维光强空间分布曲线,并计算发射角。达到检测时间停止检测信号的采集,完成光强空间分布特性检测。
此时待测得LED光源经过3个检测工位,自动连续完成整个综合发光特性的在线检测过程。计算机和检测软件对所有的检测数据进行汇总处理和计算分析,多窗口显示检测结果,并根据用户要求保存测试结果、打印检测报告等。
Claims (8)
1.一种LED光源综合发光特性检测装置,包括检测样品座、LED特性检测装置,其特征在于:还包括导轨、测控装置和数据处理器;检测样品座设置在导轨上,沿导轨设置至少两个检测工位,每一检测工位上均安装有LED特性检测装置;所述检测样品座在测控装置的控制下沿导轨移动;LED特性检测装置对固定在检测样品座上的样品进行检测,并将检测信号传输至测控装置;数据处理器从测控装置中读取检测信号并对其进行分析处理;进一步设有基架,导轨和检测工位设置在该基架上;每一检测工位上还设有一检测支架,LED特性检测装置安装在检测支架上,所述测控装置包括控制电路、信号采集电路、数量与检测支架数量一致的定位传感器,每一检测支架上设有一个定位传感器;控制电路分别与定位传感器、导轨、数据处理器连接;信号采集电路与LED特性检测装置和数据处理器连接。
2.根据权利要求1所述的LED光源综合发光特性检测装置,其特征在于:所述导轨包括滑块和轨道;其中滑块设置在轨道上并与检测样品座连接,检测样品座与滑块一起沿轨道移动。
3.根据权利要求2所述的LED光源综合发光特性检测装置,其特征在于:所述导轨还包括设置在轨道的一端、驱动检测样品座与滑块沿轨道移动的电机。
4.根据权利要求1或3所述的LED光源综合发光特性检测装置,其特征在于:所述检测工位设有三个,检测支架包括第一检测支架、第二检测支架和第三检测支架;LED特性检测装置由不同的LED光源发光特性的测试仪器组成,包括固定在第一检测支架上的光强计和摄像机、固定在第二检测支架上的积分球、固定在第三检测支架上的光强度空间分布特性快速检测仪,其中积分球的通光孔上分别安装光度计和光谱仪的检测探头。
5.根据权利要求1或3所述的LED光源综合发光特性检测装置,其特征在于:所述检测样品座装备有LED光源安装夹具或接口,以及与驱动恒流源相连接的电极。
6.根据权利要求1或3所述的LED光源综合发光特性检测装置,其特征在于:所述的数据处理器为设有测控软件的计算机。
7.根据权利要求4所述的LED光源综合发光特性检测装置,其特征在于:所述第二检测支架上的两侧设有移动导轨,可带动积分球上下移动。
8.根据权利要求4所述的LED光源综合发光特性检测装置,其特征在于:所述第二检测支架可带动积分球左右翻转。
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