CN102967446B - 一种led性能测试箱、标定方法及性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED性能测试箱、标定方法及性能测试方法，测试箱包括箱体和取光装置，还包括第一电机、第二电机、转轴、光纤和连接件，箱体上设有通孔，转轴和光纤穿过通孔，取光装置设置在箱体内部，设置在箱体外部的第一电机驱动转轴转动，连接件固定在转轴处于箱体内的一端，第二电机固定在连接件上，第二电机驱动取光装置靠近或远离转轴，光纤的第一端与取光装置连接、且第二端在箱体外。本发明的LED性能测试箱结构简单、操作简便、可以在线检测LED性能参数。

Description

一种LED性能测试箱、标定方法及性能测试方法

技术领域

本发明涉及LED测试领域，具体涉及一种LED性能测试箱、标定方法及性能测试方法。

背景技术

目前通行的LED可靠性试验方法是：在同型号、同批次的LED产品中，抽取一定数量的样品进行试验，在试验前以及试验过程中测量其性能参数，根据相应的寿命算法推算出该型号、该批次的LED寿命。由于LED的理论寿命长达数万小时，因此需要采用加强应力的强化试验方法来加速整个试验过程。

为了提高效率及优化试验结果，通行做法是同时对多个LED样品进行可靠性试验。现有LED可靠性试验系统中通常采样一个托盘，在该托盘上固定多个LED样品，再将整个托盘放置在强化试验箱内，在试验过程中当需要测量LED样品的性能参数时，就将托盘上的LED样品依次拆下，逐个放置于积分球内进行测量，测量完毕后再将LED样品重新安装到托盘上，放回强化试验箱内继续后续试验。其存在的问题是：

1、在整个试验过程中，需要反复安装、拆卸LED样品，增加了大量的人力和时间成本；

2、并且在安装、拆卸过程中存在造成试验样品性能改变的不稳定因素而影响最终测试结果。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供了一种结构简单并且性能可靠的LED测试箱、标定方法及性能测试方法。

一种LED性能测试箱，包括箱体和取光装置，还包括第一电机、第二电机、转轴、光纤和连接件，所述箱体上设有通孔，所述转轴和光纤穿过所述通孔，所述取光装置设置在所述箱体内部，设置在所述箱体外部的所述第一电机驱动所述转轴转动，所述连接件固定在所述转轴处于所述箱体内的一端，所述第二电机固定在所述连接件上，所述第二电机驱动所述取光装置靠近或远离所述转轴，所述光纤的第一端与所述取光装置连接、且第二端在所述箱体外。

在更优的方案中，所述转轴具有轴向的转轴通孔，所述光纤穿过所述转轴通孔。

在更优的方案中，所述通孔处设有隔离箱体内与箱体外的密封件。

在更优的方案中，还包括用于反馈所述第一电机转动角度的第一旋转编码器和用于控制所述第一电机旋转的第一控制器，所述第一旋转编码器的输出信号端与所述第一控制器电连接。

在更优的方案中，还包括用于反馈所述第二电机转动角度的第二旋转编码器和用于控制所述第二电机旋转的第二控制器，所述第二旋转编码器的输出信号端与所述第二控制器电连接。

在更优的方案中，还包括测光仪，所述光纤的第二端与所述测光仪连接。

在更优的方案中，还包括LED固定盘，所述LED固定盘具有至少两个分布有LED固定位的同心圆周，所述圆周的圆心在所述转轴所处的直线上，以使所述取光装置转动时对准各个LED固定位上的LED。

在更优的方案中，所述取光装置可以靠近或远离所述LED固定盘。

本发明还提供了一种LED标定方法，采用所述的LED性能测试箱，包括如下步骤：

1）记录第二旋转编码器的输出信号，第一电机驱动取光装置在第一圆周上运动，同时测光仪检测取光装置是否对准某个LED；

2）当取光装置对准某个LED时，记录第一旋转编码器的输出信号，建立该输出信号与LED的位置的对应关系，直至建立第一圆周上的所有LED的位置与相应的第一旋转编码器的输出信号和第二旋转编码器的输出信号的对应关系；

3）第二电机驱动取光装置沿垂直于转轴方向运动至第二圆周上，记录第二旋转编码器的输出信号；

4）第一电机驱动取光装置在第二圆周上运动，同时测光仪检测取光装置是否对准某个LED；

5）当取光装置对准某个LED时，记录第一旋转编码器的输出信号，建立该输出信号与LED的位置的对应关系，直至建立第二圆周上的所有LED的位置与相应的第一旋转编码器的输出信号和第二旋转编码器的输出信号的对应关系。

在更优的方案中，在步骤2）和步骤5）中，通过如下步骤判断取光装置是否对准某个LED：测光仪检测到的光强是否出现峰值；第一旋转编码器的输出信号为在光强峰值时刻的第一旋转编码器的输出信号。

本发明还提供了一种LED性能测试方法，利用所述的LED标定方法，包括如下步骤：

第一控制器接收带有第一LED设定位置信息的控制信号，驱动第一电机带动取光装置到对应的位置，第二控制器接收带有第二LED设定位置信息的控制信号，第二控制器驱动第二电机带动取光装置到对应的位置；

第一控制器接收第一旋转编码器的输出信号，若第一旋转编码器的输出信号对应的第一LED实际位置与第一LED设定位置不一致，则控制第一电机驱动取光装置朝第一LED设定位置转动；

第二控制器接收第二旋转编码器的输出信号，若第二旋转编码器的输出信号对应的第二LED实际位置与第二LED设定位置不一致，则控制第二电机驱动取光装置朝第二LED设定位置移动。

本发明的有益效果是：采用较少的取光装置即可以对多个LED样品的光进行采集，使得整个LED性能测试箱的结构较为简单，同时，当需要更换LED固定位之间的间隔不同的LED固定盘时，只需要调整取光装置运动而对准相应的LED样品，而不需要其他过多的操作，因而操作较为简单，对多种LED固定盘适用性好，电机通过转轴及连接件驱动取光装置旋转的情况下，还可以提高整个LED性能测试箱的密封性能；同时可以对多个LED样品性能参数分时在线检测，检测过程中无需反复安装、拆卸LED试验样品，并且不中断施加于LED试验样品的全部应力条件，从而避免因反复安装、拆卸LED试验样品以及应力条件发生改变而引入的测试误差。

附图说明

图1是本发明一种实施例的LED性能测试箱的局部剖视示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是图1的LED固定盘的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的具体实施例作进一步说明。

如图1和2所示，一种实施例的LED性能测试箱，包括箱体1、第一电机11、第二电机3、取光装置13、转轴16、连接件17和光纤14，箱体1上设有连通箱体外和箱体的内腔19的通孔12，转轴16和光纤14穿过通孔12，取光装置13和第二电机3设置在箱体1的内腔19，第一电机11设置在箱体1的外部，第一电机11驱动转轴16转动，伸入内腔19内的转轴16的一端与连接件17固定，从而第一电机11可以驱动连接件17作圆周运动，第二电机3固定在连接件17上，第二电机3驱动取光装置13靠近或远离转轴16，光纤14的第一端与取光装置13连接，第二端在箱体1的外部，与测光仪15连接。

如图3所示，内腔19内设有LED固定盘2，固定盘2上存在至少两个同心的圆周，且圆周的圆心在转轴16所处的直线上，每个圆周上分布多个LED固定位，如：第一圆周21分布着多个LED固定位211，第二圆周22分布着多个LED固定位221，第一电机11在第一控制器的控制下驱动转轴16旋转（如虚线箭头b方向所示），进而通过连接件17和第二电机2带动取光装置13在第一圆周21上运动，这样取光装置13可以逐一对准第一圆周21上的每个LED固定位211，以接收LED固定位211上的LED发出的光（例如取光装置13的取光透镜的几何中心对准LED样品）；当需要采集第二圆周22上的LED固定位221上的LED发出的光时，第二驱动电机3驱动取光装置13朝转轴16运动直至第二圆周22上方，之后，第二驱动电机3停止驱动，第一电机11开始驱动取光装置13在第二圆周22上方运动，这样取光装置13可以逐一对准第二圆周22上的每个LED固定位221，以接收LED固定位221上的LED发出的光；当第二电机3驱动取光装置沿连接件17转动的半径（即第一圆周21和第二圆周22的半径）所处的直线方向上运动（如虚线箭头a所示），相应的结构和控制方法会更为简单。

第一电机11可以通过传动带112带动转轴16转动，转轴16也可以直接与第一电机11的轴固定连接。

LED固定盘2可以采用铝基板，LED可以焊接在相应额LED固定位上。

这样，采用较少的取光装置13（比如一个）即可以对多个LED样品的光进行采集，使得整个LED性能测试箱的结构较为简单，同时，当需要更换LED固定位211之间的间隔（和/或LED固定位221之间的间隔，和/或第一圆周21与第二圆周22间的间隔）不同的LED固定盘2时，只需要调整取光装置13运动而对准相应的LED样品，而不需要其他过多的操作，因而操作较为简单，对多种LED固定盘适用性好。

通孔12处设有隔离内腔19与箱体的外部的密封件18，密封件18可以设置在靠近内腔19的通孔12一端，在靠近箱体1外部的通孔12一端也可以设置密封件18，位于箱体1壁中间的通孔12部位也可以设置密封件18。

因此只需要采用较小直径的通孔12，即可以驱动取光装置13大范围地旋转，以采集多个LED样品的光，从而可以采用较小的密封件18以实现箱体1的内腔19与外部的隔离，否则，如果采用设置在箱体1外的第一电机11带动取光装置13作直线运动，为了检测较多的LED样品，则需要在箱体1上设置相应较长的开口12（即使不采用密封件18，通孔与箱体外的连通程度更小），由于LED性能测试箱的内腔19通常会采用高温、低温、高湿的测试环境，转轴16的移动使得密封件18很难与内腔19的壁形成紧密的密封效果，密封开口12极为困难。

另外，转轴16可以具有沿转轴方向的转轴通孔161，光纤14穿过转轴通孔161，一端伸进内腔19与取光装置13连接，另一端穿出箱体1与测光仪15连接，这样可以尽量避免转轴16的转动而卷绕光纤14。

LED性能测试箱还可以包括用于反馈第一电机11转动角度的第一旋转编码器111，第一电机11的轴转动到不同的角度，第一旋转编码器111的输出信号端输出相应的电信号，第一旋转编码器111的输出信号端与第一控制器电连接，第一控制器接收与自身连接的计算机的旋转设定角度的指令，或者根据第一控制器内部程序的设定而旋转设定角度，同时第一控制器接收第一旋转编码器111的输出电信号，第一控制器判断该输出电信号（对应第一电机11的一个实际旋转角度）是否与设定角度相对应，若不对应，则第一控制器进一步控制第一电机11朝设定角度的位置旋转，从而实现了对第一电机11的反馈控制，提高第一电机11及取光装置13的旋转精度。

LED性能测试箱还可以包括用于反馈第二电机3转动角度的第二旋转编码器31，第二电机3的轴转动到不同的角度（即对应将取光装置13驱动到至转轴16距离不同的位置），第二旋转编码器31的输出信号端输出相应的电信号，第二旋转编码器31的输出信号端与第二控制器电连接，第二控制器接收与自身连接的计算机的移动到距转轴16设定距离的指令，或者根据第二控制器内部程序的设定而移动设定距离，同时第二控制器接收第二旋转编码器31的输出电信号，第二控制器判断该输出电信号（对应取光装置13至转轴16的实际距离）是否与设定距离相对应，若不对应，则第二控制器进一步控制第二电机3旋转，带动取光装置13移动至距转轴16设定距离的位置，从而实现了对第二电机3的反馈控制，提高了取光装置13靠近或远离转轴16运动的精度。

当LED性能测试箱还要完成LED振动测试功能时，转轴16可以沿着转轴的轴向靠近或远离LED固定盘2，从而带动取光装置13相应运动，以防止LED固定盘2振动时与取光装置13碰撞。

一种实施例的LED标定方法，包括如下步骤：

1-1.记录第二旋转编码器31的输出信号，第一电机11驱动取光装置13在第一圆周21上运动：例如，计算机向第一电机11的第一控制器发出位置标定指令，第一电机11即开始驱动取光装置13旋转；

1-2.同时，测光仪15检测从取光装置13经过光纤14传来的LED发出的光强；

1-3.若在某个时间段内，测光仪15检测到的光强达到一个峰值，即光强逐渐增大后开始减小，这个最大的光强对应的即是一个峰值，此时，与测光仪15连接的计算机（或者测光仪15）读取并记录第一旋转编码器111的输出信号（不同的输出信号对应不同的转动角度），并建立此LED的位置与该输出信号的对应关系，这样可以精确地对准相应的LED，当然，也可以测光仪15一旦检测到光强，即视为对准了某个LED。

1-4.驱动第一电机11旋转一周，即完成了对第一圆周21上所有LED的标定，建立了第一圆周21的每个LED位置的与相应的第一旋转编码器111的输出信号和第二旋转编码器31的输出信号的对应关系；

1-5.计算机向第二电机3发出移动至第二圆周22的指令，第二电机3驱动取光装置13沿第一圆周21的半径方向运动至第二圆周22上，计算机记录第二旋转编码器31的输出信号，；

1-6.计算机再次向第一电机3发出位置标定指令，第一电机11驱动取光装置13在第二圆周22上运动，同时测光仪15检测取光装置是否对准某个LED，检测的步骤与1-2至1-3相类似；

1-7.驱动第一电机11旋转一周，即完成了对第二圆周22上所有LED的标定，建立了第二圆周22的每个LED位置的与相应的第一旋转编码器111的输出信号和第二旋转编码器31的输出信号的对应关系；

当计算机并不知道第一圆周21或第二圆周22的位置时，需要对圆周所处的位置进行标定，计算机向第一电机11的控制器发出位置标定指令，第一电机11即开始驱动取光装置13旋转，同时测光仪15检测取光装置13是否对准某个LED，若检测到了对应的圆周上存在LED，则记录此时第二旋转编码器31的输出信号；若取光装置13转了一周后仍无法检测到LED光，则计算机向第二电机3的第二控制器发出移动指令，第二电机3驱动取光装置3靠近或远离转轴16运动一段距离后，第一电机11再次驱动取光装置13旋转，同时测光仪15检测取光装置13是否对准某个LED，直至检测完所有LED固定盘上的存在LED的圆周。

当需要更换另外的LED固定盘2时，即使每个圆周上的LED固定位之间的间隔不相同，通过上述标定步骤后，也能很方便地建立每个LED位置与第一旋转编码器111的输出信号和第二旋转编码器31的输出信号的对应关系，相比现有技术采用固定的取光装置，结构更简单，操作更简便。

一种实施例的LED性能测试方法，包括如下步骤：

2-1.当需要检测指定位置的LED时，计算机向第一控制器发送带有第一LED指定位置（设定位置）的控制信号，驱动第一电机11带动取光装置13旋转到对应的位置，计算机向第二控制器发送带有第二LED指定位置的控制信号，第二控制器驱动第二电机3带动取光装置13移动到对应的位置，可以先后或同时发出这两个指令；用户可以手动输入LED样品的坐标值，计算机可以根据坐标值转换为相应的第一旋转编码器111和第二旋转编码器31的编码值，第一电机11和第二电机3分别根据各自旋转编码器的编码值旋转相应的角度；

2-2.第一控制器接收第一旋转编码器111的输出信号，若该输出信号对应的第一LED实际位置与第一LED指定位置不一致，则控制第一电机11驱动取光装置13朝第一LED指定位置转动，直至第一LED实际位置与第一LED指定位置相一致；

2-3.第二控制器接收第二旋转编码器31的输出信号，若第二旋转编码器31的输出信号对应的第二LED实际位置与第二LED设定位置不一致，则控制第二电机3驱动取光装置13朝第二LED设定位置移动；

2-4.指定位置的LED发出的光被取光装置13采集后，经过光纤14传输到测光仪15，测光仪15即可检测到该LED的光强、光谱、色度等参数。

LED性能测试箱、采光系统（包括取光装置13、光纤14）以及测光仪15均可由计算机自动协调控制，由计算机按程序设定模式自动记录试验时间、LED性能测试箱内的环境参数、LED试验样品的壳体温度、电流、电压、电功率、相对光功率或光强、光谱、色度等参数，根据试验样品性能参数的衰减情况，借由相关算法计算出试验样品的预期性能。

Claims (8)

1.一种LED性能测试箱，包括箱体和取光装置，其特征是：还包括第一电机、第二电机、转轴、光纤、测光仪、LED固定盘、计算机、连接件、第一旋转编码器和第二旋转编码器，所述第一旋转编码器用于反馈所述第一电机转动角度，所述第二旋转编码器用于反馈所述第二电机转动角度，所述箱体上设有通孔，所述转轴和光纤穿过所述通孔，所述取光装置设置在所述箱体内部，设置在所述箱体外部的所述第一电机驱动所述转轴转动，所述连接件固定在所述转轴处于所述箱体内的一端，所述第二电机固定在所述连接件上，所述第二电机驱动所述取光装置靠近或远离所述转轴，所述光纤的第一端与所述取光装置连接，所述光纤的第二端与所述测光仪连接且所述第二端在所述箱体外；所述LED固定盘具有至少两个分布有LED固定位的同心圆周，所述圆周的圆心在所述转轴所处的直线上，以使所述取光装置转动时对准各个LED固定位上的LED；

计算机用于记录第二旋转编码器的输出信号，所述第一电机用于驱动所述取光装置在第一圆周上运动，同时所述测光仪用于检测取光装置是否对准某个LED；

当取光装置对准某个LED时，所述计算机用于记录第一旋转编码器的输出信号，建立该输出信号与LED的位置的对应关系，直至建立第一圆周上的所有LED的位置与相应的第一旋转编码器的输出信号和第二旋转编码器的输出信号的对应关系；

所述第二电机用于驱动所述取光装置沿垂直于所述转轴方向运动至第二圆周上，所述计算机用于记录第二旋转编码器的输出信号；

所述第一电机用于驱动所述取光装置在所述第二圆周上运动，同时所述测光仪用于检测所述取光装置是否对准某个LED；

当取光装置对准某个LED时，所述计算机用于记录所述第一旋转编码器的输出信号，建立该输出信号与LED的位置的对应关系，直至建立所述第二圆周上的所有LED的位置与相应的所述第一旋转编码器的输出信号和第二旋转编码器的输出信号的对应关系。

2.如权利要求1所述的LED性能测试箱，其特征是：所述转轴具有轴向的转轴通孔，所述光纤穿过所述转轴通孔。

3.如权利要求1所述的LED性能测试箱，其特征是：所述通孔处设有隔离箱体内与箱体外的密封件。

4.如权利要求3所述的LED性能测试箱，其特征是：还包括用于控制所述第一电机旋转的第一控制器，所述第一旋转编码器的输出信号端与所述第一控制器电连接。

5.如权利要求3所述的LED性能测试箱，其特征是：还包括用于控制所述第二电机旋转的第二控制器，所述第二旋转编码器的输出信号端与所述第二控制器电连接。

6.如权利要求1所述的LED性能测试箱，其特征是：所述取光装置可以靠近或远离所述LED固定盘。

7.一种LED标定方法，其特征是：采用如权利要求6所述的LED性能测试箱，包括如下步骤：

1)记录第二旋转编码器的输出信号，第一电机驱动取光装置在第一圆周上运动，同时测光仪检测取光装置是否对准某个LED；

2)当取光装置对准某个LED时，记录第一旋转编码器的输出信号，建立该输出信号与LED的位置的对应关系，直至建立第一圆周上的所有LED的位置与相应的第一旋转编码器的输出信号和第二旋转编码器的输出信号的对应关系；

3)第二电机驱动取光装置沿垂直于转轴方向运动至第二圆周上，记录第二旋转编码器的输出信号；

4)第一电机驱动取光装置在第二圆周上运动，同时测光仪检测取光装置是否对准某个LED；

5)当取光装置对准某个LED时，记录第一旋转编码器的输出信号，建立该输出信号与LED的位置的对应关系，直至建立第二圆周上的所有LED的位置与相应的第一旋转编码器的输出信号和第二旋转编码器的输出信号的对应关系。

8.一种LED性能测试方法，其特征是：利用如权利要求7所述的LED标定方法，包括如下步骤：

第一控制器接收带有第一LED设定位置信息的控制信号，驱动第一电机带动取光装置到对应的位置，第二控制器接收带有第二LED设定位置信息的控制信号，第二控制器驱动第二电机带动取光装置到对应的位置；

第一控制器接收第一旋转编码器的输出信号，若第一旋转编码器的输出信号对应的第一LED实际位置与第一LED设定位置不一致，则控制第一电机驱动取光装置朝第一LED设定位置转动；

第二控制器接收第二旋转编码器的输出信号，若第二旋转编码器的输出信号对应的第二LED实际位置与第二LED设定位置不一致，则控制第二电机驱动取光装置朝第二LED设定位置移动。