CN101571451A - Led光源综合发光特性连续检测装置 - Google Patents

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

LED光源综合发光特性连续检测装置

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 ofLEDs”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为本发明的系统连接示意图；

图2为本发明的系统结构示意图；

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系统，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，系统将重复上述的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系统，即可作为一套独立的检测系统，也可连接配置在相关的生产流水线中进行在线检测。在该系统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系统，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，输入到系统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 (10)

1.一种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。

2.根据权利要求1所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，其特征在于：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。

3.根据权利要求2所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，其特征在于：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。

4.根据权利要求1或2所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，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。

5.根据权利要求4所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，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。

6.根据权利要求2或5所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，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。

7.根据权利要求1或2或5所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，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。

8.根据权利要求1或2或5所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，其特征在于：所述的数据处理器为设有测控软件的计算机。

9.根据权利要求6所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，其特征在于：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。

10.根据权利要求6所述的LED光源综合发光特性连续检测装置，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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