CN101799357A - 光源试验方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光源试验方法，在没有外来杂散光或外来杂散光较小的环境里试验两个或两个以上被测光源，取样装置能接收每一个被测光源发射光，并将光信号送至测量仪表；可程控供电电源控制点亮或熄灭各个被测光源，测量仪表和可程控供电电源通过程控联动，可按照一定的时序工作，直接或通过计算得到每个被测光源在一定的条件和/或一定时间下的光学参数。对应的试验装置中用试验腔实现低杂散光环境，两个或两个以上被测光源设置在试验腔内，试验腔内还设有能接收来自每一个被测光源发射光的取样装置。本发明中最少用一个光测量取样装置，能实现多个光源光学参数的测量，在不影响精度的前提下，测量成本大幅降低，且操作简单方便。

Description

光源试验方法及其装置

【背景技术】

寿命和温度特性是表征光源可靠性十分重要的指标，特别是对于LED这样的新光源。以LED产品为例，目前通用的是用LED产品达到50％或70％初始光通量时间作为其寿命时间，因此在寿命试验中，在老炼LED产品的同时还需要监视其光通量的相对变化；为了缩短试验时间，有时还采用加速寿命方法，即提高光源所在的环境温度或者增大电流/电压。LED等光源的光色电性能随温度的影响很大，因此光源的高低温耐受性、最高环境温度等都是需要测试的指标。这些性能和指标的测量都可以在具有光学测量功能的试验箱内实现，目前的方案一般有两种，一是在一个试验腔中仅试验一个光源，这种方法的测量成本较高，尤其当测量一些体积较小的光源时，会浪费巨大的空间和其它资源(如将试验腔内的温度升高到一定程度所需要的能量)；另一种方法是在一个试验腔中试验多个光源，同时沿每个光源的光轴方向设置多个带遮光筒的测光采集装置，遮光筒是为了隔离其它光源发出的光，每个测光采集装置都配备一个测量仪表，测量相应被测光源的光学参数，这种方法需要设置多个测光采集装置和测量仪表，其测量成本也较高。

【发明内容】

本发明旨在解决上述现有技术中的缺陷，提供成本较低但测量精度较高的寿命和温度特性试验方法及其装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：光源试验方法，其特征在于在没有外来杂散光或外来杂散光较小的环境里试验两个或两个以上被测光源，可程控供电电源控制点亮或熄灭各个被测光源，能接收每一个被测光源发射光的取样装置采集各个被测光源的光信号，并将采得的光信号送至测量仪表；测量仪表和可程控供电电源通过程控联动，测量仪表测量被可程控供电电源点亮的被测光源光信号，直接或通过计算得到每个被测光源在一定的实验条件和/或一定试验时间下的光学参数，计算被测光源的光学参数随温度、电参数和时间等的变化。

光源在试验过程中，它在一定位置产生的照度与其光通量成正比，在该位置的色度变化一般也与光源的平均颜色的变化相一致，本发明正是利用这一原理，使测量仪表和可程控供电电源通过程控联动，被测光源和测量仪表均按照一定的时序工作，这样最少使用一个取样装置和一个测量仪表就能够取样测量两个或两个以上被测光源在一定试验时间内、在一定外部条件如温度、电流/电压下的光学参数，并可计算出光学参数的相对变化量，如光通维持率、颜色漂移等，在不影响测量精度的前提下，大幅降低了测量成本。

本发明还可以通过以下技术方案进一步限定和完善：

在试验过程中，被测光源逐个点亮并熄灭，在某一被测光源点亮时其它被测光源都处于熄灭状态，测量仪表在被测光源点亮时间内测量该被测光源的光学参数。该光源工作和测量时序能够保证在测量每一个光源的光学参量时，都不受到其它光源发光的影响。该方法适用于光源的老炼寿命试验和温度特性试验。在老炼寿命试验中，仅每个被测光源的点亮时间计入老炼时间。在温度特性试验中，首先将试验腔中的温度上升或下降到指定温度，带被测光源与试验腔达到热平衡后再按照试验条件逐个点亮和熄灭被测光源，测量该温度下被测光源的光学参数。

光源工作和测量也可以采用以下时序：各个被点亮的被测光源依次熄灭，且最后一个光源熄灭时，其它光源仍处于同一周期的熄灭状态；测量仪表在第一光源快要熄灭时取样测量，在除第一个光源外，测量仪表在每个被测光源熄灭前而前一光源熄灭后取样测量；按照这样的测量时序，测量最后一个光源所得的量值即为最后一个光源的光学参数，其它光源的光学参数通过以下方法计算：该光源熄灭前测得的光度量或光谱辐射功率减去下一光源熄灭前测得的相应量值，得到该光源在该老炼时间下的光度量或光谱辐射功率，根据CIE公式计算得到相应的光学参量。该方法特别适用于对点亮和熄灭时间有严格规定并且规定点亮时间较长的寿命老炼试验，比如，光源2小时45分钟开，15分钟关。各个被测光源可采用点亮和熄灭的频率相同工作，并使它们的相位差满足上述条件。为提高精度，各光源之间的相位差应尽量小。该方法也适用于温度特性试验，如根据要求将试验腔内的温度升高或降低到指定值，待达到热平衡后，按上述时序逐个点亮和测量每一个被测光源。在本光源的工作时序中，也可以在每一个光源刚刚点亮而下一光源还处于熄灭状态时测量取样，但此时被测光源的发光还不稳定，对测量结果会有比较大的影响。

光源工作和测量还可以采用以下时序：被测光源以矩阵形式排布，先逐行再逐列、或者先逐列再逐行点亮并测量被测光源，根据各次测量结果计算出每一个被测光源在本次测量周期的光学参数。每个被测光源的光学参数可以通过求解线性方程的方法得到。

上述试验方法中，在试验过程中监测并控制被测光源所处的环境温度。可以通过对环境温度的监控，实现光源的高低温循环耐受力、光源的最高允许环境温度以及加速寿命试验等温度特性和寿命的测量。

上述试验方法中，在试验过程中监测每个光源的温度，相对与环境温度的监测，被测光源自身温度的监测更加直观。

基于以上所述试验方法，本发明公开了一种光源试验装置，其特征在于包括试验腔，试验腔内设置两个或两个以上被测光源，被测光源与可程控供电电源电连接，试验腔内设置能接收来自每一个被测光源发射光的取样装置，取样装置与测量仪表相连接，测量仪表和供电电源置于试验腔外，并且测量仪表和供电电源与上位机电连接。

试验腔为光源的老炼寿命试验和温度特性试验提供了一个杂散光很低的试验环境，并且在多数情况下，试验腔中的温度可控。上述的测量仪表和供电电源都与上位机连接，实现自动化控制和记录，操作简单方便。

本发明的光源试验装置还可以通过以下技术方案进一步限定：

上述的光测量取样装置为光纤取样器，所述的测量仪表为光度计或/和光谱辐射计，光纤取样器通过光纤将采集的光信号传输给测量仪表。或者，上述的取样装置为光度探头，所述的测量仪表为与光度探头相配合的光度计。

上述的试验腔是具有温度控制功能的试验腔，在试验腔内设置监测腔内环境温度的环境温度探头，在试验腔内或试验腔外设置加热冷却装置。

上述每个被测光源或与光源相接触的夹具上设置一个或一个以上监视光源自身温度的光源温度测量探头。

上述的光源试验装置中仅有一台供电电源，该供电电源为所有光源提供一定时序的供电；或者光源试验装置中有多台供电电源，每台供电电源为一个或多个光源供电。

本发明的有益效果是仅需一个光测量取样装置，通过设定的光源工作和测量时序就能实现多个光源光学参数的测量，在不影响精度的前提下，测量成本大幅降低，且操作简单方便。

【附图说明】

附图1：本发明的光源试验装置实施例1的结构示意图；

附图2：本发明的一种光源老炼和测量的时序图；

附图3：本发明的光源老炼试验装置实施例2的结构示意图；

附图4：本发明的另一种光源老炼和测量时序图。

【具体实施方式】

实施例1：

如图1所示为本发明的一种光源试验装置结构示意图。包括一个杂散光较低的试验腔1，试验腔1内可设置多个被测光源2，在本实施例中的试验腔1的下方老炼了1#到6#共6个大功率封装LED2，这些LED2被夹装在一个功位较多的夹具10上，且它们的发光面向上。所有LED2与同一个可程控供电电源3电连接，该供电电源3可为多路LED提供正向电流、频率和占空比可调的供电。试验箱内的上方设置光测量光纤取样器4，光纤取样器4下方设置有阻挡被测光源直射光的挡光板14。光纤取样器4通过传导光纤6与光度计5相连，上述光度计5和供电电源3置于试验腔外。试验腔1具有温度监视和控制功能，如图1所示，试验腔中设置有环境温度探头7，在试验腔外部还设置有加热制冷装置8，该环境温度探头7和加热制冷装置8与试验控制单元9电连接；此外在每一个LED基板下方的夹具10上设置光源温度测量探头11，光源温度测量探头11与多路温度计13连接，多路温度计13与上位机12电连接，上述的供电电源3、光度计5、试验腔控制单元9都与上位机连接，实现自动控制和结果显示。

如图2所示为LED老炼试验的6个LED工作和光度计5取样的时序图。这些LED逐个点亮并熄灭，在每一个LED点亮时，其它LED都处于熄灭状态。光度计5在每个LED点亮时测量它在光线取样器4位置产生的照度，如在图2所示的T₁周期内，光度计5在t₁时刻测量1#LED产生的照度，在t₂时刻测量2#LED产生的照度，以此类推。在某一个老炼周期内，在t₁时间内1#LED产生的照度，将该值与上述T₁周期内t₁时刻测得的照度值的比值，用百分数表示，该值即为该老炼时间下1#LED的的光通维持率；同理，测量t₂时间的照度值并于上述T₁周期内t₂时刻测得的照度值相比，得到2#LED在该老炼时间的光通维持率，以此类推得到每一个LED在某一老炼时间的光通维持率。

在测量中，若试验腔内的温度保持为LED2工作的额定温度(一般为室温)，则上述过程测量的是常温下LED的光通维持率；若实验腔内具有较高的温度，则上述过程实现LED的加速老化试验。

对试验腔的温度进行其它控制，如逐步升高试验腔内的环境温度，待在某一设定温度下达到热平衡后逐个点亮和熄灭被测光源，测得每个被测光源在该温度下的光学参数；或者使试验腔内的环境温度交替升高或者降低，并在达到热平衡一定时间后测量6个LED 2的光度量，得到LED的相应温度特性。

实施例2：

如图3所示，为本发明的另一种光源老炼试验装置结构示意图。包括一个杂散光很低的试验腔1，在试验腔1的下方老炼了4个发光面向上的LED模组2，这些LED模组2都各有一个可程控供电电源3对其单独供电，每个供电电源3的输出电压/电流、开关频率和占空比均可调。试验腔1内的上方设置光纤取样器4，光纤取样器4下方设置有挡光板14，光纤取样器4通过漫射器14能够接收到来自各个LED模组2的光线。光纤取样器4通过传导光纤6与试验腔1外的光谱辐射计5相连。试验腔1具有温度监视和控制功能，如图3所示，试验腔中设置有环境温度探头7，试验腔外围包裹加热制冷装置8，该环境温度探头7和加热制冷装置8与试验腔控制单元9电连接；此外在每一个LED模组2的外壳上都设置有光源温度测量探头11，光源温度测量探头11与多路温度计13连接，上述的供电电源3、光度计5、试验腔控制单元9和多路温度计13都与上位机连接，实现自动控制和结果显示。

如图4所示为老炼和测量这4个LED模组2的时序图。4个LED模组2以相同的频率和周期工作，但存在一定相位差，在每个点亮熄灭周期中，LED模组处于点亮状态的时间相对较长。各LED模组2工作的相位差满足：点亮的被测光源依次熄灭，且最后一个光源熄灭时，其它光源仍处于同一周期的熄灭状态。在每个周期内，光谱辐射计在每一个LED模组2快要熄灭时，即图4中的t₁、t₂、t₃、t₄时刻取样测量，得到绝对光谱辐射功率P₁(λ)，P₂(λ)，P₃(λ)，P₄(λ)，则在该老炼时间1#光源的光谱辐射功率可表达为P₁(λ)-P₂(λ)，2#光源的光谱辐射功率可表达P₂(λ)-P₃(λ)，3#光源的光谱辐射功率可表达P₃(λ)-P₄(λ)，4#光源的光谱辐射功率即为P₄(λ)。根据CIE公式计算得到各个光源在光纤取样器4处的照度和颜色。在各个周期内的所测得的每个LED模组的照度和颜色，与第一个周期T₁内的对应值相比较，得到每个LED模组在不同时间的光通维持率和颜色漂移。

与实施例1相同，本实施例也可以用来测量LED模组的温度特性。

 

Claims (10)

1.光源试验方法，其特征在于：在没有外来杂散光或外来杂散光较小的环境里试验两个或两个以上被测光源(2)，可程控供电电源(3)控制点亮或熄灭各个被测光源(2)；能接收每一个被测光源(2)发射光的取样装置(4)采集各个被测光源(2)的光信号，并将采得的光信号送至测量仪表(5)；测量仪表(5)和供电电源(3)通过程控联动，测量仪表(5)测量被可程控供电电源(3)点亮的被测光源(2)的光信号，直接或通过计算得到被测光源(2)在一定的试验条件和/或试验时间下的光学参数。

2.根据权利要求1所述的光源试验方法，其特征在于：在试验过程中，某一被测光源(2)点亮时其它被测光源(2)熄灭，测量仪表(5)在某个被测光源(2)点亮时间内测量该被测光源(2)的光学参数。

3.根据权利要求1所述的光源试验方法，其特征在于：各个被点亮的被测光源(2)依次熄灭，且最后一个被测光源(2)熄灭时，其它被测光源(2)仍处于同一周期的熄灭状态；除第一个被测光源(2)外，测量仪表(5)在每个被测光源(2)熄灭前而前一被测光源(2)熄灭后取样测量；最后一个被测光源(2)熄灭前的测量值即为该被测光源(2)的光学参数，其它被测光源(2)的光学参数通过以下方法计算：该光源熄灭前测得的光学参数减去下一光源熄灭前测得的相应量值，得到该光源在该试验时刻的光学参数。

4.根据权利要求1所述的光源试验方法，其特征在于：所述的被测光源(2)以矩阵形式排布，先逐行再逐列、或者先逐列再逐行点亮并测量被测光源(2)，根据各次测量结果计算出每一个被测光源在本次测量周期的光学参数。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的光源试验方法，其特征在于：在被测光源(2)的试验过程中监测并控制被测光源(2)所处的环境温度。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的光源试验方法，其特征在于在被测光源(2)的试验过程中监测每个被测光源(2)的自身温度。

7.一种光源试验装置，其特征在于包括试验腔(1)，试验腔(1)内设置两个或两个以上被测光源(2)，被测光源(2)与可程控供电电源(3)电连接，试验腔(1)内设置能接收来自每一个被测光源(2)发射光的取样装置(4)，取样装置(4)与测量仪表(5)相连接，测量仪表(5)和供电电源(1)置于试验腔(1)外，并且测量仪表(5)和供电电源(1)与上位机(12)电连接。

8.根据权利要求7所述的光源试验装置，其特征在于所述的取样装置(4)为与光纤(6)相连的光纤取样器(4)，所述的测量仪表(5)为光度计或/和光谱辐射计。

9.根据权利要求7所述的光源试验装置，其特征在于所述的取样装置(4)为光度探头，所述的测量仪表(5)为与光度探头相配合的光度计。

10.根据权利要求7所述的光源试验装置，其特征在于所述的试验腔(1)是具有温度控制功能的试验腔，在试验腔(1)内设置监测腔内环境温度的环境温度探头(7)，在每个被测光源(2)或与被测光源(2)相接触的夹具上设置一个或一个以上光源温度测量探头(11)。

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