CN103512729B - 发光二极管模组的分光检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

<b>发光二极管模组的分光检测装置及检测方法，该装置包括工作台，其上有一检测工位和出料工位；循环输送机构；活动的安装于夹具上并用于在夹具位于出料工位时将夹具上的发光二极管模组顶出的顶料杆；位于工作台的出料工位上且用于将位于出料工位的顶料杆向上顶压的顶压机构；安装在工作台上的固定架，该固定架上固定有一相机以及光谱探头；活动安装在工作台上且位于检测工位上方的遮光罩；两个导电顶针；用于带动遮光罩和导电顶针沿高度方向相对于循环输送机构上下运动的驱动组件；用于控制循环输送机构和驱动组件的控制器，光谱探头、相机与控制器连接。本发明能够适用于不同发光二极管模组的分光检测，且降低操作人员的劳动强度。</b>

Description

发光二极管模组的分光检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及发光二极管模组检测技术领域，具体涉及一种发光二极管模组的分光检测装置以及发光二极管模组的分光检测方法。

背景技术

从玻壳封装到环氧树脂封装再到贴片式SMD封装、芯片集成式光源模组封装等，随着大功率发光二极管在半导体照明应用的不断深入，其封装形态已发生了多次变化。集成式发光二极管模组封装在散热性、亮度与品质、显色性以及应用等方面均比较有优势。比如发光二极管模组模块化封装形式在结构上可以起到减少结合层和降低整体热阻的效果，多颗芯片支持，有助于亮度提升，合理的芯片配置，可提升光学效果。集成式发光二极管模组封装在基板技术、封装技术、检测技术、芯片技术等方面都取得了很多进步，但目前集成式发光二极管模组的封装仍有一些问题待解决，比如生产效率偏低，生产直通良品率偏低、光源光色度一致性控制难度大等。随着发光二极管应用范围的不断扩大，用户对发光二极管的产品的质量有了更高的要求，尤其要求发光二极管的色温、亮度、显色等具有一致性。因此，无论是哪种封装方式的发光二极管生产，都必须进行产品分选和测试。

目前生产出的发光二极管模组—发光二极管主要应用在照明光源中，对发光二极管的光电参数的一致性要求甚高。但是，在现有的半导体技术制造条件下，通过在芯片制造或芯片封装过程中改进工艺来提高发光二极管模组的产品光电参数的一致性难度很大，而且会导致发光二极管的成本大大升高。因此，在实际生产中为了提高发光二极管模组的质量，通常根据发光二极管的光电参数进行严格的筛选分类，从而提高发光二极管的光电参数的一致性。因此，提高分选环节的效率和可靠性是提高发光二极管模组—发光二极管生产效率和质量的关键因素。但是，目前发光二极管的发光二极管模组的封装模块还没有形成完整的行业标准，目前市场中大量涌现的新型的发光二极管模组封装模块，其体积大、尺寸与形状多元化，最终产品形式多种多样，传统发光二极管的自动分选测试设备的模块自动进料、传输、出料及测试均无法适应。现阶段，大多数生产企业在发光二极管模组的测试分选环节依然没有脱离依靠人力和离线测试设备的束缚，严重制约了其产品的生产效率和可靠性。

由于发光二极管模组基板的形状材质众多，尚未形成行业标准。发光二极管模组形状的多元化导致传统的分立式发光二极管自动分光机无法胜任。目前大部分厂商还是采用手动分光，存在工作量大，效率低等问题，无法满足规模化生产需求。尤其是在进行检测前上料时，需要操作人员手动调整测试探针，使测试探针与发光二极管模组的接线端电性接触，以便于光谱仪采集数据，下料时，仍然需要操作人员拨动测试探针，将发光二极管模组取出，因此，导致发光二极管模组的分光检测效率较低、并且对发光二极管模组的形状要求较高。

另外，由于发光二极管模组内部具有多个LED发光单元，若发光二极管模组内部的某个LED发光单元损坏不能发光时，现有通过光谱仪采集数据进行分光检测的方法无法检测出发光二极管模组内部单个LED发光单元损坏的情况，严重影响了产品的质量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种发光二极管模组的分光检测装置，其能够适用不同形状发光二极管模组的分光检测，同时能够检测发光二极管模组内部是否存在LED发光单元损坏的现象，且可以有效的降低操作人员的劳动强度。

本发明的目的之二在于，提供一种发光二极管模组的分光检测检测方法。

为实现上述目的一，本发明采用如下技术方案：

发光二极管模组的分光检测装置，包括，

工作台，其上设置有一检测工位和出料工位；

安装于工作台上的循环输送机构，该循环输送机构用于将装放有发光二极管模组的夹具由检测工位输送至出料工位；

活动的安装于夹具上并用于在夹具位于出料工位时将夹具上的发光二极管模组顶出的顶料杆；

位于工作台的出料工位上且用于将位于出料工位的顶料杆向上顶压的顶压机构；

安装在工作台上的固定架，该固定架上固定有一相机以及光谱探头；

活动安装在工作台上且位于检测工位上方的遮光罩，该遮光罩的下部具有开口，相机的拍摄镜头及光谱探头设置于遮光罩内部；

两个分别用于对接发光二极管模组上的接线端子用以将发光二极管模组连通于外部电源的导电顶针；

用于带动遮光罩和导电顶针沿高度方向相对于循环输送机构上下运动的驱动组件；

用于控制循环输送机构和驱动组件的控制器，光谱探头、相机与控制器连接。

循环输送机构包括可转动的安装在工作台上的分度盘、以及机体部分固定在工作台上且用于带动分度盘转动的伺服电机，该伺服电机的控制端与控制器连接。

分度盘的上表面可拆卸的安装有多个夹具，该多个夹具绕分度盘的转动轴线圆周阵列；夹具位于分度盘上表面开设的凹位内，且夹具的上表面与分度盘的上表面平齐或低于分度盘的上表面，夹具的上表面开设有一用于装放发光二极管模组的凹槽。

顶料杆沿高度方向延伸且活动的穿接在夹具上，顶料杆与夹具之间设置有一回位弹簧，该回位弹簧用于提供一个将顶料杆向下顶压的弹性应力，顶压机构为一安装在工作台出料工位上的顶料凸块，该顶料凸块上与分度盘转动方向相对的一侧设置有一斜面，该斜面的高度顺延分度盘的转动方向逐渐向逐渐增大。

遮光罩内部设置有一分光板，光谱探头的探测端位于分光板的正上方，分光板上设置有一位于相机的镜头正下方的透光孔。

遮光罩内部安装有两个固定套，导电顶针活动的穿接于固定套内，且导电顶针与固定套之间设置有一复位弹簧，该复位弹簧用于提供一个将导电顶针向下顶压的弹性应力。

驱动组件包括机体部分固定在工作台上的驱动电机、遮光罩以丝杆传动的方式与驱动电机的转轴连接。

遮光罩的顶壁上开设有用于供相机和光谱探头活动穿接的通孔。

为实现上述目的二，本发明采用如下技术方案：

发光二极管模组的分光检测方法，包括如下步骤：

步骤A、利用遮光罩遮住待检测的发光二极管模组；

步骤B、将发光二极管模组的接线端子与外部电源导通，使待检测的发光二极管模组处于工作状态；

步骤C、将光谱探头伸入到遮光罩内部获取发光二极管模组的光学性能参数；将相机的镜头伸入到遮光罩内部，对工作状态中的发光二极管模组进行拍照，获取发光二极管模组的光学图像；

步骤D、将获取的光学性能参数和光学图像发送给A/D数据采集卡,由A/D数据采集卡将这些光学性能参数和光学图像发送给计算机；

步骤E、计算机对接收到的光学性能参数和光学图像进行分析，完成发光二极管模组的分光检测。

本发明的有益效果在于：

相比于现有技术，本发明的检测装置能够适用于不同尺寸、形状的发光二极管模组的分光检测，其不仅能够分析发光二极管模组的光学性能，还可以检测出发光二极管模组内部的LED发光单元是否存在损坏的现象，具有较高的自动化程度，能够降低操作人员的劳动强度。

附图说明

图1为发明的结构示意图；

图2为图1中分光检测装置的安装示意图；

图3为图1中分光检测装置的剖视图；

图4为图2中夹具的结构示意图；

图5为本发明分光检测装置的俯视图；

图6为本发明导电顶针与固定套的装配示意图。

其中：10、机架；11、工作台；12、顶料凸块；13、脚踏开关；21、分度盘；211、凹位；22、伺服电机；31、驱动电机；32、传动丝杆；33、丝杆螺母；34、连接板；35、安装架；36、导向杆；37、滑套；40、固定架；41、固定板；50、夹具；501、凹槽；502、通孔；503、螺钉；51、顶料杆；52、回位弹簧；53、限位套；60、遮光罩；61、分光板；62、通孔；63、连接套；71、相机；72、光谱探头；80、导电顶针；81、固定套；82、复位弹簧。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1、2、3、4、5、6所示，为本发明一种发光二极管模组的分光检测装置，其包括机架10、分度盘21、伺服电机22、六个夹具50、六个顶料杆51、顶料凸块12、固定架40、遮光罩60、驱动组件和控制器。

机架10的上部设置有一水平的工作台11，伺服电机22位于机架10内部且机体部分固定在水平工作台11的下表面，其转轴穿过水平工作台11，分度盘21同步的安装在伺服电机22的转轴上，在伺服电机22的带动下，分度盘21可绕其中心轴间歇的转动，上述的六个夹具50可拆卸的安装在分度盘21的上表面并且绕分度盘21的中心轴圆周阵列，在分度盘21转动的过程中，其能够带动夹具50从设置于工作台11上的检测工位运动到设置于工作台11上的出料工位，检测工位的位置和出料工位的位置参见图5所示，实际上，无论分度盘21如何转动，检测工位和出料工位始终是与分度盘21上相邻的两个夹具50对应的。

上述的夹具50可以是直接固定在分度盘21的上表面，也可以是在分度盘21上表面均匀的开设有六个凹位211，凹位211的深度大于或等于夹具50的厚度，夹具50嵌置在凹位211中，其上表面低于分度盘21的上表面或与分度盘21的上表面平齐，如此，就可以避免分度盘21在带动夹具50转动时，夹具50与其他部件碰撞。此外，夹具50可以是利用位于其两端的螺钉503固定在凹位211的底壁上，实现夹具50与分度盘21的可拆卸连接，当然，夹具50也可以是通过其他可拆卸连接的方式与分度盘21固定，例如扣接。夹具50上开设有一凹槽501，该凹槽501内部用于放置并固定发光二极管模组，凹槽501可设置成不同的形状，用于匹配不同形状的发光二极管模组。在夹具50上开设有一通孔502，该通孔502的由夹具50的底面贯穿至夹具50的上表面，上述的六个顶料杆51与夹具50一一对应，且顶料杆51活动的穿接在与其对应的夹具50上的通孔502内部，顶料杆51在通孔502内部相对于夹具50向上运动时，其顶端部能够穿入到凹槽501内，即其顶端部会凸出于凹槽501的底壁，如此，可将位于凹槽501内的发光二极管模组从夹具50上顶出。为了实现顶料杆51在顶料完成后的复位，在通孔502内部设置有一套接在顶料杆51外部的回位弹簧52，该回位弹簧52被限定在顶料杆51上部设置的限位凸缘和通孔502的上端部之间，通孔502的下端部固定有一用于顶住顶料杆51上的限位凸缘的限位套53，在常态下，回位弹簧52将顶料杆51向下顶压，使顶料杆51的限位凸缘正好与限位套53压紧，此时，顶料杆51的上端部与凹槽501的底壁平齐或略低于凹槽501的底壁，当向上推动顶料杆51时，则回位弹簧52被压缩，顶料杆51上端部穿入凹槽501将位于凹槽501中的发光二极管模组顶出，当完成顶料动作后，释放外力，回位弹簧52的弹性应力将顶料杆51推到初始状态。本发明中，采用在工作台11的顶料工位设置一个顶料凸块12将转动到出料工位上夹具50上的顶料杆51向上推动实现顶料，为了避免碰撞，该顶料凸块12上表面与分度盘21转动方向相对的一侧设置成斜面，该斜面的高度顺延分度盘21的转动方向逐渐增大，当分度盘21带动夹具50转动到出料工位时，该夹具50上的顶料杆51首先与斜面高度较低的一侧接触，能有效避免碰撞，同时也能够使顶料杆51逐步上升，减小对夹具50的冲击力。当然，也可以利用其它方式推动顶料杆51上移，例如，可以是在机架10内部安装一个气缸，该气缸的自由端朝上并穿过工作台11并位于工作台11的出料工位，该气缸由控制器控制，当分度盘21带动夹具50转动到出料工位时，控制器控制开启，向上顶压顶料杆51；能够使顶料杆51在出料工位上移的方式很多，在这里不一一列举。

在工作台11的检测工位处安装有一固定架40，该固定架40由一竖梁和一固定在竖梁上部朝向分度盘21的中心轴延伸的横梁，横梁靠近分度盘21的中心轴的一端固定有一固定板41，该固定板41上固定有一镜头的拍摄方向朝下的相机71、以及一探测端朝下的光谱探头72，相机71和光谱探头72位于夹具50旋转轨迹的正上方，以便于采集安装于夹具50上的发光二极管模组的光学性能参数和工作状态时的光学图像。遮光罩60活动的安装在工作台11上并位于分度盘21的上方，并且该遮光罩60位于相机71和光谱探头72的下方，遮光罩60的下部开口，驱动组件可带动遮光罩60向下运动，使遮光罩60罩住位于检测工位的发光二极管模组，遮光罩60的顶壁上开设有一通孔62，相机71的镜头从通孔62穿入并位于遮光罩60内部中间位置，光谱探头72也是从遮光罩60的顶壁穿入，其探测端位于遮光罩60内部侧面。遮光罩60内部还设置有一水平的分光板61，该分光板61中间设置开口，也就是说，该分光板61呈环形，其中间的开口便于发光二极管模组的光线被射到相机71的镜头中。光谱探头72则位于分光板61的上方，发光二极管模组的射出光线经过分光板61被均匀的分散后，其光学性能参数被光谱探头72获取，分光板61可采用聚四氟乙烯制成。

在遮光罩60内部，还安装有两个导电顶针80，该两个导电顶针80用于与发光二极管模组上的接线端子连接，从而将发光二极管模组于外部电源接通，在检测时，为发光二极管模组提供电源使其处于工作状态。在检测时，两个导电顶针80随着遮光罩60向下运动，当遮光罩60正好遮住位于检测工位上的发光二极管模组时，两导电顶针80正好与发光二极管模组上的接线端子接触导通。遮光罩60内部安装有两个固定套81，导电顶针80活动的穿接于固定套81内，且导电顶针80与固定套81之间设置有一复位弹簧82，该复位弹簧82用于提供一个将导电顶针80向下顶压的弹性应力；在导电顶针80向下移动与发光二极管模组的接线端子接触导通时，复位弹簧82起到缓冲作用，能够防止导电顶针80被撞坏，同时，复位弹簧82的弹性应力能够使导电顶针80能够与发光二极管模组的接触端子良好接触。

驱动组件用于带动遮光罩60以及两导电顶针80上下运动，在需要检测时，驱动组件带动遮光罩60和导电顶针80下移，当检测完成后，驱动组件带动遮光罩60和导电顶针80上移到与分度盘21分离的位置，使分度盘21能够转动，在分度盘21转动60°后，接着进行下一个发光二极管模组的检测。驱动组件包括位于机架10内部且机体部分固定在工作台11下表面的驱动电机31、同步联接在驱动电机31的转轴上且沿高度方向延伸的传动丝杆32、匹配的套接在传动丝杆32上的丝杆螺母33，该丝杆螺母33上固定有一连接板34，工作台11固定有一安装架35，安装架35的两侧分别设置有一沿高度方向延伸的导向杆36，连接板34的两侧固定有两个滑套37，该两滑套37分别滑动的套接在两导向杆36上，遮光罩60的外部固定有一连接套63，该连接套63与连接板34固定连接，启动驱动电机31，即可带动连接套63上下运动，从而使遮光罩60能够上下运动。驱动组件还可以是其他能够带动遮光罩60上下运动的机构，例如可以采用直线电机。为了便于调整遮光罩60在分度盘21径向的位置，上述的连接板34和连接套63利用螺栓可拆卸的连接，并且在连接板34上设置有一沿分度盘21径向延伸的长孔，当然，在遮光罩60位置可调的情况下，也需要相机71和光谱探头72的位置随着遮光罩60可调节，可以将固定板41可拆卸的连接在固定架40上，且固定板41的位置能够沿固定架40的横梁延伸方向调整。

本发明的控制器主要用于控制伺服电机22、驱动电机31，导电顶针80、相机71和光谱探头72均与控制器连接，控制器控制伺服电机22带动分度盘21间歇的转动，且每次转动60°，当装有发光二极管模组的夹具50被分度盘21带动到遮光罩60下方（即检测工位）时，控制器控制驱动电机31下移，对发光二极管模组进行检测，当检测完成后，控制器控制伺服电机22带动分度盘21转动60°，经检测后的发光二极管模组被送至出料工位后被顶料杆51顶出，在具体的操作时，只需要操作人员将发光二极管模组装放在夹具50上，其可以利用位于机架10底部与控制器连接的脚踏开关13来控制。

本发明的中，可以依据具体的检测需要，在分度盘21上安装不同数量的夹具50。

以上所述的发光二极管模组的分光检测装置中，夹具50可拆卸的安装在分度盘21上，当需要对不同形状的发光二极管模组进行检测时，可更换与发光二极管模组形状匹配的夹具50，从而可以利用一台机器适用于不同的发光二极管模组的分光检测，并且其具有较高的自动化程度，能够降低操作人员的劳动强度。相机71可用于拍摄工作状态时的发光二极管模组，获取发光二极管模组的光学图像，通过计算机分析，能够判断发光二极管模组内部的LED发光单元是否存在损坏的现象，以便于将残次品挑选出来，保证发光二极管模组的产品质量。

本发明发光二极管模组的分光检测方法包括如下步骤：

步骤A、利用遮光罩60遮住待检测的发光二极管模组；

步骤B、将发光二极管模组的接线端子与外部电源导通，使待检测的发光二极管模组处于工作状态；

步骤C、将光谱探头72伸入到遮光罩60内部获取发光二极管模组的光学性能参数；将相机71的镜头伸入到遮光罩60内部，对工作状态中的发光二极管模组进行拍照，获取发光二极管模组的光学图像；

步骤D、将获取的光学性能参数和光学图像发送给A/D数据采集卡，由A/D数据采集卡将这些光学性能参数和光学图像发送给计算机；

步骤E、计算机对接收到的光学性能参数和光学图像进行分析，完成发光二极管模组的分光检测。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.发光二极管模组的分光检测装置，其特征在于，包括，

工作台，其上设置有一检测工位和出料工位；

安装于工作台上的循环输送机构，该循环输送机构用于将装放有发光二极管模组的夹具由检测工位输送至出料工位；

活动的安装于夹具上并用于在夹具位于出料工位时将夹具上的发光二极管模组顶出的顶料杆；

位于工作台的出料工位上且用于将位于出料工位的顶料杆向上顶压的顶压机构；

安装在工作台上的固定架，该固定架上固定有一相机以及光谱探头；

活动安装在工作台上且位于检测工位上方的遮光罩，该遮光罩的下部具有开口，相机的拍摄镜头及光谱探头设置于遮光罩内部；

两个分别用于对接发光二极管模组上的接线端子用以将发光二极管模组连通于外部电源的导电顶针；

用于带动遮光罩和导电顶针沿高度方向相对于循环输送机构上下运动的驱动组件；

用于控制循环输送机构和驱动组件的控制器，光谱探头、相机与控制器连接。

2.如权利要求1所述的发光二极管模组的分光检测装置，其特征在于，循环输送机构包括可转动的安装在工作台上的分度盘、以及机体部分固定在工作台上且用于带动分度盘转动的伺服电机，该伺服电机的控制端与控制器连接。

3.如权利要求2所述的发光二极管模组的分光检测装置，其特征在于，分度盘的上表面可拆卸的安装有多个夹具，该多个夹具绕分度盘的转动轴线圆周阵列；夹具位于分度盘上表面开设的凹位内，且夹具的上表面与分度盘的上表面平齐或低于分度盘的上表面，夹具的上表面开设有一用于装放发光二极管模组的凹槽。

4.如权利要求3所述的发光二极管模组的分光检测装置，其特征在于，顶料杆沿高度方向延伸且活动的穿接在夹具上，顶料杆与夹具之间设置有一回位弹簧，该回位弹簧用于提供一个将顶料杆向下顶压的弹性应力，顶压机构为一安装在工作台出料工位上的顶料凸块，该顶料凸块上与分度盘转动方向相对的一侧设置有一斜面，该斜面的高度顺延分度盘的转动方向逐渐向逐渐增大。

5.如权利要求1所述的发光二极管模组的分光检测装置，其特征在于，遮光罩内部设置有一分光板，光谱探头的探测端位于分光板的正上方，分光板上设置有一位于相机的镜头正下方的透光孔。

6.如权利要求1所述的发光二极管模组的分光检测装置，其特征在于，遮光罩内部安装有两个固定套，导电顶针活动的穿接于固定套内，且导电顶针与固定套之间设置有一复位弹簧，该复位弹簧用于提供一个将导电顶针向下顶压的弹性应力。

7.如权利要求1所述的发光二极管模组的分光检测装置，其特征在于，驱动组件包括机体部分固定在工作台上的驱动电机、遮光罩以丝杆传动的方式与驱动电机的转轴连接。

8.如权利要求1所述的发光二极管模组的分光检测装置，其特征在于，遮光罩的顶壁上开设有用于供相机和光谱探头活动穿接的通孔。