CN103048603B - 批量测试发光二极管寿命的电路系统及其测试方法 - Google Patents

批量测试发光二极管寿命的电路系统及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种批量测试发光二极管寿命的电路系统及其测试方法，所述电路系统包括计算机、数字输出模块、若干个测试单元、地址解析模块和信号复用模块、数字电压表；所述计算机与数字输出模块连接；所述数字输出模块的控制信号输出端与测试单元连接，地址信号输出端分别与地址解析模块和信号复用模块连接；所述地址解析模块通过信号总线与测试单元连接；所述信号复用模块的使能端、输入端和输出端分别与地址解析模块、测试单元和数字电压表连接；所述数字电压表与计算机连接。本发明的电路系统结构合理、成本较低，通过若干个测试单元可对大批量的有机或者无机发光二极管的寿命进行测试工作，且具有测试速度快、精度高和以及良好可靠性的优点。

Description

批量测试发光二极管寿命的电路系统及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种测试发光二极管寿命的电路系统及其测试方法，尤其是一种可以批量测试发光二极管寿命的电路系统及其测试方法。属于发光二极管的寿命测试领域。
背景技术
目前，以有机发光二极管(OLED)及无机发光二极管(LED)为代表的半导体发光器件，是新一代照明及显示技术的最热门的研究对象，以无机发光二极管为代表的绿色照明器件，以其高亮度，高效率，长寿命等等优点，正在逐渐的取代现有的白炽灯。而以OLED器件制作的平板显示器，具有超薄，高亮度，节能环保，宽视角，高响应速度，可弯曲等等优点，已经成功应用在手持设备上，并将逐渐的推广到大屏幕显示当中。同时，将OLED应用于照明的研究工作也在不断进步当中。
无论应用于照明还是显示领域，寿命均是评价发光二极管综合性能的关键指标之一，而为了适应产业化的需求，大批量器件的寿命测试设备的研发变得尤其重要。而现有的寿命测试设备，大多只能满足少量器件的测试要求，而且存在很多问题，比如说测试速度慢，精度低，可靠性差，成本高。
综上所述，可以很容易了解到，需要提供一种新的电路系统，用以对发光二极管器件寿命进行批量的测试工作，且必须具有低成本、高速度、高精度以及良好的可靠性。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种成本低、精度高、速度快的批量测试发光二极管寿命的电路系统。
本发明的另一目的在于提供一种批量测试发光二极管寿命的电路系统的测试方法。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
用于提供人机交互界面和发出指令的计算机；
用于接收计算机发出的指令并输出控制信号及地址信号的数字输出模块；
若干个用于接收数字输出模块输出的控制信号并为待测发光二极管提供所需的电压或电流的测试单元；
用于解析数字输出模块输出的地址信号并选通所需的一个测试单元的地址解析模块；
用于接收数字输出模块输出的地址信号、选通测试单元的两个测试点并输出两个测试点电压的信号复用模块；
以及用于测量两个测试点之间的电压差并转换成数字信号传递给计算机的数字电压表；
所述计算机与数字输出模块连接；所述数字输出模块的控制信号输出端与测试单元连接，地址信号输出端分别与地址解析模块和信号复用模块连接；所述地址解析模块通过信号总线与测试单元连接；所述信号复用模块的使能端、输入端和输出端分别与地址解析模块、测试单元和数字电压表连接；所述数字电压表与计算机连接。
作为一种优选方案，所述每个测试单元包括数模转换器DAC、MOS管Q1、电阻R1～R5、运算放大器OP1～OP6以及安装有光电二极管D1的测试盒；其中，所述MOS管Q1、电阻R5和运算放大器OP6接成用于将输入电压转换成输出电流的负反馈电路，所述运算放大器OP1的输出端接测试点V1；所述运算放大器OP2～OP5接成电压跟随器，其输入端分别接测试点V1～V4，其输出端接数字输出模块；所述数模转换器DAC的输入端与地址解析模块连接，输出端VDAC与电阻R1的一端连接；所述电阻R1的另一端通过测试点Vin与电阻R2的一端、运算放大器OP6的输入端连接；所述电阻R2的另一端接负电源V-；所述电阻R4的一端通过测试点V3连接发光二级管D2的负极，另一端通过测试点V4连接MOS管Q1；所述发光二级管D2的正极接电源Vs。
作为一种优选方案，所述信号复用模块选通测试单元的两个测试点分别连接电阻R4的两端、待测发光二极管的两端或光电二极管D1转换之后的电压与地电平。
作为一种优选方案，所述信号复用模块由两组多路复用器组成，每组由若干片多路复用器并联构成，其中每组各一片多路复用器的使能端与地址解析模块连接。
作为一种优选方案，所述多路复用器为16选1的多路复用器。
作为一种优选方案，所述地址解析模块由若干片译码器或可编程逻辑器件组成。
作为一种优选方案，所述译码器为4-16线译码器。
本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
批量测试发光二极管寿命的电路系统的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将待测发光二极管安装在测试单元的测试盒中；
2)在计算机的交互界面上输入第N个测试单元的待测发光二极管D2的工作电流值I，计算I*R5的值，通过数字输出模块转换成数模转换器DAC所对应的含地址信息N的数字信号，通过地址解析模块将N解析为数模转换器DAC的使能信号，其中，N≥1；
3)数字输出模块输出控制信号，数模转换器DAC接收控制信号并输出模拟电压VDAC＝I*R5，在MOS管Q1、电阻R5和运算放大器OP6构成的负反馈电路作用下，转换成输出电流Iout，点亮发光二极管D2；
4)计算机通过数字输出模块输出与第N个测试单元的R4两端电压相应的地址信号，高八位的地址信号经过地址解析模块解析后，使能了与第N个测试单元对应的每组各一片多路复用器；低四位的地址信号通过两片多路复用器选择R4两端电压的两个测试点V3和V4，使两个测试点V3和V4与多路复用器的公共端连通，即输出HI接通V3，输出LO接通V4，由数字电压表测量得到两个测试点之间的电压差V3-V4的值，V3-V4的值即为R4两端的电压值，将该值转换成数字信号传递给计算机；
5)计算机计算(V3-V4)/R4的值，即为输出电流Iout的值，将Iout与设定的工作电流I比较，若在给定的误差范围内，则不再改变工作电流值I；否则，计算机微调工作电流值I，从而改变VDAC的值，控制输出电流Iout的大小，直到Iout与I之间的误差在给定的范围之内，使发光二极管D2处于正常工作；
6)当发光二极管D2处于正常工作的状态时，输出HI接通V2，输出LO接通V3，由数字电压表测量得到V2-V3的值，V2-V3的值即为发光二极管D2两端的电压值，将该值转换成数字信号传递给计算机；当发光二极管D2处于正常工作的状态时，发光二极管D2发出的光被光电二极管D1接收，光电二极管D1将接收到的光信号转换成一定大小的光电流，在电阻R3、运算放大器OP1和光电二极管D1构成的负反馈放大电路作用下，将光电二极管D1产生的光电流转换成电压V1，即V1反应了D2的亮度的大小，输出HI接通V1，输出LO接通GND，由数字电压表测量得到V1的值，该值与D2的亮度成正比，将该值转换成数字信号传递给计算机；
7)对其他测试单元中的待测发光二极管采用上述步骤进行测试。
作为一种优选方案，所述发光二极管D2处于正常工作的状态时，测试单元中所有测试点与多路复用器之间通过运算放大器OP2～OP5接成的电压跟随器进行隔离。
作为一种优选方案，所述方法在测试之前，数模转换器DAC初始输出电压VDAC不为零导致初始输出电流Iout不为零时，利用电阻R1和R2，将数模转换器DAC的输出电压VDAC调节成Vin，而Vin＝(VDAC*R2+(V-)*R1)/(R1+R2)，通过计算机微调工作电流值I改变VDAC的值，由负电源V-使Vin的值减少为零，又Iout＝Vin/R5，即输出电流Iout被调节成零。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
本发明的电路系统结构合理、成本较低，通过若干个测试单元可对大批量的有机或者无机发光二极管的寿命进行测试工作，而且在各器件的作用下，具有测试速度快、精度高和以及良好可靠性的优点。
附图说明
图1为本发明的电路系统结构原理框图。
图2为本发明的电路系统测试单元的电路原理图。
图3为本发明的电路系统地址解析模块的电路原理图。
图4为本发明的电路系统信号复用模块的电路原理图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，本实施例的电路系统包括计算机、数字输出模块、若干个测试单元、地址解析模块和信号复用模块、数字电压表；所述计算机与数字输出模块连接；所述数字输出模块的控制信号输出端与测试单元连接，地址信号输出端分别与地址解析模块和信号复用模块连接；所述地址解析模块通过信号总线与测试单元连接；所述信号复用模块的使能端、输入端和输出端分别与地址解析模块、测试单元和数字电压表连接；所述数字电压表与计算机连接，其采用差分测量方式，在同一时刻测量两个测试点的电压差值，即输出HI-输出LO。
如图2所示，所述每个测试单元包括数模转换器DAC、MOS管Q1、电阻R1～R5、运算放大器OP1～OP6以及安装有光电二极管D1的测试盒；其中，所述MOS管Q1、电阻R5和运算放大器OP6接成用于将输入电压转换成输出电流的负反馈电路；所述电阻R3、运算放大器OP1和光电二极管D1接成用于将光电流信号转换成成比例的电压信号的负反馈放大电路，所述运算放大器OP1的输出端接测试点V1；所述运算放大器OP2～OP5接成电压跟随器，其输入端分别接测试点V1～V4，其输出端接数字输出模块；所述数模转换器DAC的输入端与地址解析模块连接，输出端VDAC与电阻R1的一端连接，在地址信号的控制下，在某一时刻只有一片能够接收控制信号；所述电阻R1的另一端通过测试点Vin与电阻R2的一端、运算放大器OP6的输入端连接；所述电阻R2的另一端接负电源V-；所述电阻R4的一端通过测试点V3连接发光二级管D2的负极，另一端通过测试点V4连接MOS管Q1；所述发光二级管D2的正极接电源Vs；所述运算放大器OP1～OP6具有非常高的输入阻抗及很低的输出偏置电压。
本实施例的电路系统对单个发光二极管的测试过程如下：
1)如图2所示，将待测发光二极管D2安装在第N个测试单元的测试盒中，其中，N≥1；
2)在计算机的交互界面上输入第N个测试单元的待测发光二极管D2的工作电流值I，计算I*R5的值，通过数字输出模块转换成数模转换器DAC所对应的含地址信息N的数字信号，如图3所示，地址解析模块由17片译码器组成，其中1片译码器的输出端与其余16片的使能端连接，通过译码器将地址信息N译为数模转换器DAC的使能信号，除第N个测试单元的数模转换器DAC外，其余测试单元的数模转换器DAC不被使能；
3)数字输出模块输出控制信号，数模转换器DAC接收控制信号并输出模拟电压VDAC＝I*R5，在MOS管Q1、电阻R5和运算放大器OP6构成的负反馈电路作用下，转换成输出电流Iout，点亮发光二极管D2；
4)计算机通过数字输出模块输出与第N个测试单元的R4两端电压相应的地址信号，高八位的地址信号经过地址解析模块解析后，使能了与第N个测试单元对应的每组各一片多路复用器；如图4所示，低四位的地址信号通过两片多路复用器选择R4两端电压的两个测试点V3和V4，使两个测试点V3和V4与多路复用器的公共端连通，即输出HI接通V3，输出LO接通V4，由数字电压表测量得到两个测试点之间的电压差V3-V4的值，V3-V4的值即为R4两端的电压值，将该值转换成数字信号传递给计算机；
5)计算机计算(V3-V4)/R4的值，即为输出电流Iout的值，将Iout与设定的工作电流I比较，若在给定的误差范围内，则不再改变工作电流值I；否则，计算机微调工作电流值I，从而改变VDAC的值，控制输出电流Iout的大小，直到Iout与I之间的误差在给定的范围之内，使发光二极管D2处于正常工作；
6)当发光二极管D2处于正常工作的状态时，输出HI接通V2，输出LO接通V3，由数字电压表测量得到V2-V3的值，V2-V3的值即为发光二极管D2两端的电压值，将该值转换成数字信号传递给计算机；当发光二极管D2处于正常工作的状态时，发光二极管D2发出的光被光电二极管D1接收，光电二极管D1将接收到的光信号转换成一定大小的光电流，在电阻R3、运算放大器OP1和光电二极管D1构成的负反馈放大电路作用下，将光电二极管D1产生的光电流转换成电压V1，即V1反应了D2的亮度的大小，输出HI接通V1，输出LO接通GND，由数字电压表测量得到V1的值，该值与D2的亮度成正比，将该值转换成数字信号传递给计算机。
所述发光二极管D2处于正常工作的状态时，测试单元中所有测试点与多路复用器之间通过运算放大器OP2～OP5接成的电压跟随器进行隔离。
在测试之前，所述数模转换器DAC初始输出电压VDAC不为零导致初始输出电流Iout不为零时，利用电阻R1和R2，将数模转换器DAC的输出电压VDAC调节成Vin，而Vin＝(VDAC*R2+(V-)*R1)/(R1+R2)，通过计算机微调工作电流值I改变VDAC的值，由负电源V-使Vin的值减少为零，又Iout＝Vin/R5，即输出电流Iout被调节成零。
以上所述步骤虽然只针对了单个器件测试，但在批量测试时，基本的测试步骤是相似的。例如，假设电路当中已经放置了m个器件，计算机将会以m为周期进行循环，先后完成对不同器件的供电及信号采集。由于数字信号切换速度很快，且寿命测试的各个采样点之间的时间间隔不要求很短，所以利用这种方法，可以完成大批量的器件的同时测试。
以上所述，仅为本发明优选的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.批量测试发光二极管寿命的电路系统的测试方法，其特征在于：所述批量测试发光二极管寿命的电路系统包括：
用于提供人机交互界面和发出指令的计算机；
用于接收计算机发出的指令并输出控制信号及地址信号的数字输出模块；
若干个用于接收数字输出模块输出的控制信号并为待测发光二极管提供所需的电压或电流的测试单元；
用于解析数字输出模块输出的地址信号并选通所需的一个测试单元的地址解析模块；
用于接收数字输出模块输出的地址信号、选通测试单元的两个测试点并输出两个测试点电压的信号复用模块；
以及用于测量两个测试点之间的电压差并转换成数字信号传递给计算机的数字电压表；
所述计算机与数字输出模块连接；所述数字输出模块的控制信号输出端与测试单元连接，地址信号输出端分别与地址解析模块和信号复用模块连接；所述地址解析模块通过信号总线与测试单元连接；所述信号复用模块的使能端、输入端和输出端分别与地址解析模块、测试单元和数字电压表连接；所述数字电压表与计算机连接；
所述每个测试单元包括数模转换器DAC、MOS管Q1、电阻R1～R5、运算放大器OP1～OP6以及安装有光电二极管D1的测试盒；其中，所述MOS管Q1、电阻R5和运算放大器OP6接成用于将输入电压转换成输出电流的负反馈电路；所述电阻R3、运算放大器OP1和光电二极管D1接成用于将光电流信号转换成成比例的电压信号的负反馈放大电路，所述运算放大器OP1的输出端接测试点V1；所述运算放大器OP2～OP5接成电压跟随器，其输入端分别接测试点V1～V4，其输出端接数字输出模块；所述数模转换器DAC的输入端与地址解析模块连接，输出端VDAC与电阻R1的一端连接；所述电阻R1的另一端通过测试点Vin与电阻R2的一端、运算放大器OP6的输入端连接；所述电阻R2的另一端接负电源V-；所述电阻R4的一端通过测试点V3连接发光二级管D2的负极，另一端通过测试点V4连接MOS管Q1；所述发光二级管D2的正极接电源Vs；所述信号复用模块选通测试单元的两个测试点分别连接电阻R4的两端、待测发光二极管的两端或光电二极管D1转换之后的电压与地电平；所述信号复用模块由两组多路复用器组成，每组由若干片多路复用器并联构成，其中每组各一片多路复用器的使能端与地址解析模块连接；
所述方法包括以下步骤：
1)将待测发光二极管安装在测试单元的测试盒中；
2)在计算机的交互界面上输入第N个测试单元的待测发光二极管D2的工作电流值I，计算I*R5的值，通过数字输出模块转换成数模转换器DAC所对应的含地址信息N的数字信号，通过地址解析模块将N解析为数模转换器DAC的使能信号，其中，N≥1；
3)数字输出模块输出控制信号，数模转换器DAC接收控制信号并输出模拟电压VDAC＝I*R5，在MOS管Q1、电阻R5和运算放大器OP6构成的负反馈电路作用下，转换成输出电流Iout，点亮发光二极管D2；
4)计算机通过数字输出模块输出与第N个测试单元的R4两端电压相应的地址信号，高八位的地址信号经过地址解析模块解析后，使能了与第N个测试单元对应的每组各一片多路复用器；低四位的地址信号通过两片多路复用器选择R4两端电压的两个测试点V3和V4，使两个测试点V3和V4与多路复用器的公共端连通，即输出HI接通V3，输出LO接通V4，由数字电压表测量得到两个测试点之间的电压差V3-V4的值，V3-V4的值即为R4两端的电压值，将该值转换成数字信号传递给计算机；
5)计算机计算(V3-V4)/R4的值，即为输出电流Iout的值，将Iout与设定的工作电流I比较，若在给定的误差范围内，则不再改变工作电流值I；否则，计算机微调工作电流值I，从而改变VDAC的值，控制输出电流Iout的大小，直到Iout与I之间的误差在给定的范围之内，使发光二极管D2处于正常工作；
6)当发光二极管D2处于正常工作的状态时，输出HI接通V2，输出LO接通V3，由数字电压表测量得到V2-V3的值，V2-V3的值即为发光二极管D2两端的电压值，将该值转换成数字信号传递给计算机；当发光二极管D2处于正常工作的状态时，发光二极管D2发出的光被光电二极管D1接收，光电二极管D1将接收到的光信号转换成一定大小的光电流，在电阻R3、运算放大器OP1和光电二极管D1构成的负反馈放大电路作用下，将光电二极管D1产生的光电流转换成电压V1，即V1反映了D2的亮度的大小，输出HI接通V1，输出LO接通GND，由数字电压表测量得到V1的值，该值与D2的亮度成正比，将该值转换成数字信号传递给计算机；
7)对其他测试单元中的待测发光二极管采用上述步骤进行测试。
2.根据权利要求1所述批量测试发光二极管寿命的电路系统的测试方法，其特征在于：所述发光二极管D2处于正常工作的状态时，测试单元中所有测试点与多路复用器之间通过运算放大器OP2～OP5接成的电压跟随器进行隔离。
3.根据权利要求1所述批量测试发光二极管寿命的电路系统的测试方法，其特征在于：所述方法在测试之前，所述数模转换器DAC初始输出电压VDAC不为零导致初始输出电流Iout不为零时，利用电阻R1和R2，将数模转换器DAC的输出电压VDAC调节成Vin，而Vin＝(VDAC*R2+(V-)*R1)/(R1+R2)，通过计算机微调工作电流值I改变VDAC的值，由负电源V-使Vin的值减少为零，又Iout＝Vin/R5，即输出电流Iout被调节成零。
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