CN104614687A - Led环境试验箱及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED环境试验箱及试验方法。LED环境试验箱包括工控机、PLC、摄像头、电源模块、多回路电表计量模块、光电检测模块、通信转换模块、验证模块、温湿度模块和传感器模块；所述工控机和所述PLC可通过以太网交换数据，所述摄像头可将拍摄的实时图像信息通过以太网传输到工控机；所述电源模块、多回路电表计量模块、验证模块和光电检测模块通过通信总线连接在所述通信转换模块上；所述电源模块与所述多回路电表计量模块相连接；所述光电检测模块固定放置在待测样品的上方。在测试过程中，样品的电学和光学参数可自动完成地记录，测试过程可通过上位机远程查看实时图像并控制相关参数。

Description

LED环境试验箱及试验方法

技术领域

本发明涉及LED的测试系统与测试方法，具体涉及一种LED环境试验箱及试验方法。

背景技术

发光二极管简称为LED，它的问世被誉为人类照明史上的一次革命，是未来发展的趋势。为了在产品出厂前检测其是否达到国家相关标准，需要使用环境试验箱在多种条件下对其进行测试。当前LED环境试验所采用的试验箱都是传统的通用环境试验箱。这些通用的环境试验箱有以下缺点：

一、利用传统的环境试验箱测试时，无法实时监测并记录样品的光电等关键试验数据，不利于分析样品在测试期间的性能波动和故障发生时间。

二、传统试验箱工作时需有人在旁值守以监控样品及环境试验箱的状态，否则样品或设备发送故障时，无法第一时间发现。

三、国家标准中有些测试必须满足一定条件(如温湿度、时间等)才能进行。传统的试验箱没有内置符合国标的测试流程。其温湿度控制、时间控制及电参数调节、通断等操作均需人工完成，存在较大的误差和随意性，无法精确符合国标要求。

四、传统试验箱未内置LED电源，给样品供电需要从外部接线，当样品较多时电缆线数量众多，杂乱无章，不利于操作并有安全隐患。

以上问题都导致使用传统环境试验箱对LED产品检测时难度大，精度差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种LED环境试验箱及试验方法。

本发明的技术方案如下：

一种LED环境试验箱，包括电控柜、人机交互界面、工作室与温湿度控制系统；所述电控柜中安装有工控机、PLC、电源模块、通信转换模块和验证模块；所述人机交互界面为工控机的操作界面；所述摄像头安装于观察窗之前；所述工作室中安装有光电检测模块，用于放入待测样品；所述温湿度控制系统中安装有温湿度模块和传感器模块，用于调节试验箱的温度与湿度；所述工控机内安装有无线模块，可与上位机或移动终端进行无线通讯；所述工控机和所述PLC可通过以太网交换数据，所述摄像头可将拍摄的实时图像信息通过以太网传输到工控机；所述电源模块、多回路电表计量模块、验证模块和光电检测模块通过通信总线连接在所述通信转换模块上，所述通信转换模块与所述工控机相连接；所述电源模块与所述多回路电表计量模块相连接；所述多回路电表计量模块连接待测样品，为待测样品提供电源，并测试待测样品的电学参数；所述光电检测模块可固定放置在样品的某一特定位置；所述温湿度模块包括制冷系统、制热系统与温度系统，所述温湿度模块与所述PLC相连接，可控制试验箱的温度和湿度；所述传感器模块与所述PLC相连接，测试试验箱内的温度和湿度。

其进一步的技术方案为：所述光电检测模块包括电压巡检仪、硅光电池、电阻和电容；所述硅光电池、电阻、和电容相互并联，接入所述电压巡检仪；所述电压巡检仪通过通信总线与所述工控机相连接。

其进一步的技术方案为：所述多回路电表计量模块包括电流巡检仪、微型互感器、交流电压检测模块；所述微型互感器有多个，分别与每个待测样品串联，微型互感器的二次电流传送给所述电流巡检仪，电流巡检仪将测得的二次电流值换算成一次电流即待测样品的电流值；所述交流电压检测模块计算样品的电压和频率参数，通过通信总线将参数传输给所述工控机。

其进一步的技术方案为：所述电源模块包括交流稳压电源、直流稳流稳压电源和程控接口。所述交流稳压电源和所述直流稳流稳压电源分别与所述程控接口连接，所述程控接口通过通信总线与所述工控机相连接。

一种操作上述LED环境试验箱的方法，包括以下步骤：

a、通过所述验证模块或输入密码的方式启动操作箱及远程操控软件，进入工作状态；

b、放入待测LED灯具样品，完成样品的机械固定和电气连接，将所述光电检测模块靠近样品固定在某一位置；

c、通过所述PLC控制所述温湿度模块控制试验箱内的温度、湿度；通过所述工控机设置试验流程与试验参数，开始试验；

d、试验数据、试验曲线和样品实时图像在工控机1上实时显示，同时显示试验箱内的湿度曲线与温度曲线；

e、在样品通电的情况下，所述多回路电表计量模块实时采集并记录多个待测样品的电流，当某个电流发现异常时，工控机可通过无线模块向上位机或指定手机号发出警告信息，试验结束后，系统输出电流-时间点的数据表格；

f、在样品通电的情况下，所述光电检测模块实时采集并记录样品的光学信号并转为电压信号，试验结束后，系统输出电压-时间点的数据表格；

g、样品测试中，所述摄像头持续传输样品实时影像至工控机，且在每次样品通电时对样品进行抓拍并保存。

本发明的有益技术效果是：

一、本发明内置多回路电表计量模块，任一一路与样品完成电学连接后便可测得并记录该路的电流、功率、功率因数、电能，频率等参数，供测试者查看整个测试过程中样品各电学参数的波动情况；本发明内置了光电检测模块，可测得并记录样品照度值波动情况供测试者查看。若有测试故障发生，也可查找故障的发生原因及时间，有利于后期分析样品的参数和性能。

二、本发明内置了以太网模块、无线模块以及摄像头。利用以太网模块或无线模块，可通过有线或无线网络的方式与上位机通讯。试验操作员可远程查看试验箱及样品的相关实时参数以及样品的实时图像，并控制试验箱及样品的试验参数。无线模块包括Wifi模块和3G模块，内置的3G模块可以将试验箱的情况随时以短信的方式给操作员报警。无线模块与与光电检测模块和多回路电表计量模块相配合，可实时监测样品的情况，操作员可进行远程控制，无需实时守护在测试箱旁边，就可以通过上位机远程查看试验箱及样品的相关实时参数、获得样品实时图像，并控制试验箱及样品的试验参数。

三、本发明按照国家标准内置了测试流程且国标内容可以实时更新，将样品接入后，可自动按照国标要求调节测试环境和电学参数，无需操作员留守并手动调节，排除了人为调节和测试标准更新不及时带来的误差，增加了测试的准确性，提高了出厂产品的性能。整个测试过程也可以自动完成，减少了操作员的工作量。

四、本发明内置了电源模块，可与工控机通讯，根据要求切换直流、交流；选择直流时可调整电流、电压大小。电源的输出端配有继电器模块，通过PLC可以对继电器进行通断控制，进而可以实现对LED灯进行电源开关试验。试验箱的内壁上安装有端子座，端子座一侧利用线缆与电源模块连接，样品的引线正确接入端子座另一侧即可与电源完成电学连接，无需从外部接线，避免所测样品数量较多时需从外部接入重量众多的电源线，使用起来方便可靠。

五、本设备带有验证模块，验证模块可以是指纹识别模块或者密码验证模块，启动、关闭系统或更改系统相关参数时需经过指纹识别或密码检测方可进行，避免了误操作对试验的影响。

六、本发明用途广泛，可以对LED灯进行电源开关试验、加速工作寿命试验、恒定湿热试验、高温操作试验、低温启动试验、高温贮存、低温贮存等环境试验。亦可用于其他电子产品的相关测试。

附图说明

图1是本发明外部结构示意图。

图2本发明内部系统组成示意图。

图3是光电检测模块示意图。

图4是为多回路电表计量模块示意图。

图5电源模块示意图。

具体实施方式

图1是本发明外部结构示意图，包括电控柜11、人机交互界面12、工作室13与温湿度控制系统14。电控柜11用于放置与电学和光学相关的各个模块，人机交互界面12处为工控机等操作系统，工作室13用于放入待测样品，温湿度控制系统14用于调节试验箱的温度与湿度。

图2是本发明内部系统组成示意图。本发明包括工控机1、PLC2、摄像头3、电源模块4、多回路电表计量模块5、光电检测模块6、通信转换模块7、指纹识别模块8、温湿度模块9和传感器模块10。

工控机1内安装有无线模块，包括3G模块和Wifi模块，无线模块可将工控机与外部的上位机或者手机等移动终端相连接，便于远程监控，试操作员可以远程查看试验箱及样品的相关实时参数、获得样品实时图像，并控制试验箱及样品的试验参数；当系统或样品发生故障时，3G模块还可以通过手机短信的方式及时给操作人员报警。

工控机1和PLC 2作为主控系统，是实现试验箱的温度湿度控制、LED电源控制、传感器信号采集、试验参数设置等功能的主要部件。工控机1和PLC2之间可通过以太网交换数据，摄像头3可将拍摄的实时图像信息通过以太网传输到工控机1。

电源模块4、多回路电表计量模块5、指纹识别模块8和光电检测模块6通过RS485通信总线与通信转换模块7相连接。通信转换模块7将RS485信号处理成工控机1可以识别的RS232信号后，传输给工控机1。

电源模块4与多回路电表计量模块5相连接。待测样品通过多回路电表计量模块5与电源模块4相连接。多回路电表计量模块5检测并记录每一路的电流、功率、功率因数、电能、频率等电学参数。

图3为光电检测模块6示意图，包括电压巡检仪、硅光电池、电阻和电容。硅光电池、电阻、和电容相互并联，接入所述电压巡检仪。所述电压巡检仪通过RS485通信总线连接在通信转换模块7上，之后与工控机1相连接。

将光电检测模块6靠近样品固定在某一位置。当待测样品LED灯被点亮后，光线射到硅光电池的表面，硅光电池把光能转化成微弱的电流，在电阻两端形成电压，通过电压巡检仪采集该电压信号，再通过RS485总线通信的方式将电压信号传给工控机1。样品输出的光强和电阻两端的电压成正比，当样品输出的光强发生波动或者样品熄灭时，电阻两端的电压也将发生波动或急剧减小，光电检测模块6可以迅速采集到这些变化并记录，达到设定的条件时将报警，报警信号可以传送给上位机或者以短信的形式发送到操作员的手机上。因此光电检测模块6可以有效监控样品在整个测试过程中的的光学稳定性。

图4为多回路电表计量模块5示意图，包括电流巡检仪、微型互感器、和交流电压检测模块。微型互感器的数量与待测样品的数量相同，每个微型互感器分别与一个待测样品串联，微型互感器的二次电流传送给所述电流巡检仪，电流巡检仪将测得的二次电流值换算成一次电流即待测样品的电流值。多回路电表计量模块可测得样品的功率、功率因数、电能和频率等电学参数，通过RS485通信总线将参数传输给工控机1。当待测样品的电学参数发生波动或者样品熄灭时，回路中的电流也将发生波动或急剧减小，多回路电表计量模块5可以迅速采集到这些变化并记录，达到设定的条件时将报警，报警信号可以传送给给上位机或者以短信的形式发送到试操作员的手机里。因此多回路电表计量模块5可以有效监控样品在整个测试过程中的的电学性能。

图5是电源模块4示意图，电源模块4包括交流稳压电源、直流稳流稳压电源和程控接口。程控接口通过RS485通信总线与工控机1相连。可通过工控机1选择采用交流稳压电源或直流稳流稳压电源供电，以满足不同类型样品的需求。当选择直流稳流稳压电源时可调整电流、电压大小。

LED环境试验包括如下步骤：

a、通过指纹识别模块或输入密码的方式启操作箱及远程操控软件，进入工作状态；

b、通过工控机1设置试验程序和试验条件：通过温湿度模块9控制试验箱内的温度、湿度，通过传感器模块10将试验箱的温度湿度数据反馈给试操作员；设置试验流程，比如各程序段是否点灯、是否采集电流电压数据、定时采集试验样品图像、各程序段试验时间等；通过电源模块4控制待测样品的电源通断，这主要是控制电源模块4中的继电器，进而控制灯具电源的通断，继电器通断时间由系统程序设定；

c、放入待测LED灯具样品，完成样品的机械固定和电气连接，将光电检测模块6靠近样品固定在某一位置，开始试验；

d、试验数据、试验曲线和样品实时图像在工控机1上实时显示，同时显示试验箱内的湿度曲线与温度曲线；

e、在样品通电的情况下，多回路电表计量模块5测试多个待测样品的电流，当某个电流发现异常时，工控机1可通过无线模块向上位机或指定手机号发出警告信息，试验结束后，系统输出电流-时间点的数据表格；

f、在样品通电的情况下，光电检测模块6实时采集并记录样品的光学信号并转为电压信号，试验结束后，系统输出电压-时间点的数据表格；

g、样品测试中，摄像头3持续传输样品实时影像至工控机1，且在每次样品通电时对样品进行抓拍并保存。

本试验箱可以对LED灯进行电源开关试验、加速工作寿命试验、恒定湿热试验、高温操作试验、低温启动试验、高温贮存、低温贮存等环境试验。亦可用于其他电子产品的相关测试。

实施例一：

以采用220V交流电的多个球泡灯进行恒定湿热试验为例，按国标要求，先使试验箱和样品处于试验室环境条件下，然后将试验箱内温度调节到40±2℃，且使样品达到温度稳定。然后在2h内将试验箱内的湿度调节到93±3％，待箱内的温度和湿度达到规定值并稳定后进行通断循环(30min通，60min断)，同时开始计算试验持续时间(168小时)。

当规定的持续时间结束时，样品应留在试验箱内恢复，先将试验箱内的湿度调节到75±2％，然后在0.5h内将温度调节到试验室环境温度，且温度容差为±1K，待箱内的温度和湿度达到恢复条件并稳定后保持2h，检查是否能正常工作。

试验方法如下：

a、通过指纹识别模块或输入密码的方式启动操作箱及远程操控软件，进入工作状态；

b、放入待测LED灯具样品，完成样品的机械固定和电气连接，将光电检测模块6靠近样品固定在某一位置；

c、通过工控机1选择“恒定湿热试验”模式，确认系统默认的试验流程是否符合测试要求，不符合可以更改并保存，符合则开始试验；

d、试验开始后，系统将自动通过PLC 2控制温湿度模块9控制试验箱内的温度到达40±2℃并稳定一段时间，以保证样品达到温度稳定；然后在2h内将试验箱内的湿度调节到93±3％，待箱内的温度和湿度达到规定值并稳定后电源模块4控制交流稳压电源给样品供电30分钟，30分钟后自动断电60分钟，如此反复进行通断循环；当规定的持续168小时时间结束后，电源模块4自动断电；PLC 2控制温湿度模块9控制试验箱内的湿度调节到75±2％，然后在0.5h内将温度调节到试验室环境温度，且温度容差为±1K，待箱内的温度和湿度达到恢复条件并稳定后保持2h，电源模块4自动供电15分钟；期间试验数据、试验曲线和样品实时图像在工控机1上实时显示，同时显示试验箱内的湿度曲线与温度曲线。

e、在样品通电的情况下，多回路电表计量模块5实时采集并记录多个待测样品的电流。当样品处于理论上通电状态时，若某个电流发现异常时，工控机1可通过无线模块向上位机或指定手机号发出警告信息，试验结束后，系统输出电流-时间点的数据表格；

f、在样品通电的情况下，光电检测模块6实时采集并记录样品的光学信号并转为电压信号，当样品处于理论上通电状态时，若某个电压信号发现异常时，工控机1可通过无线模块向上位机或指定手机号发出警告信息，试验结束后，系统输出电压-时间点的数据表格；

g、样品测试中，摄像头3持续传输样品实时影像至工控机，且在每次样品通电时对样品进行抓拍并保存。

实施例二：

以采用220V交流电的多个室内用的球泡灯进行低温启动试验为例，按国标要求，试验时，应先使试验箱和样品处于试验室环境条件下，然后将试验箱温度降低至-20℃，待箱内的温度达到规定值并稳定2h后，样品进行300次1min开，19min关的循环。循环结束后的样品在低温状态下应能在5S内点亮。当试验结束时，试验样品应保留在试验箱内，然后将温度恢复到试验室环境温度，并保留2h。

试验方法如下：

a、通过指纹识别模块或输入密码的方式启动操作箱及远程操控软件，进入工作状态；

b、放入待测LED灯具样品，完成样品的机械固定和电气连接，将光电检测模块6靠近样品固定在某一位置；

c、通过工控机1选择“低温启动试验”模式，确认系统默认的试验流程是否符合测试要求，不符合可以更改并保存，符合则开始试验；

d、试验开始后，系统将自动通过PLC 2控制温湿度模块9控制试验箱内的温度到达-20℃，待箱内的温度和湿度达到规定值并稳定后电源模块4控制交流稳压电源给样品供电1分钟，1分钟后自动断电19分钟，如此反复进行通断循环300次；当规定300次通断试验结束后，交流稳压电源给样品供电5秒，然后自动断电；PLC 2控制温湿度模块9控制试验箱内温湿度水平恢复到试验室环境温度，待箱内的温度和湿度达到恢复条件并稳定后保持2h，所述电源模块4自动供电15分钟；期间试验数据、试验曲线和样品实时图像在工控机1上实时显示，同时显示试验箱内的湿度曲线与温度曲线。

e、在样品通电的情况下，多回路电表计量模块5实时采集并记录多个待测样品的电流。当样品处于理论上通电状态时，若某个电流发现异常时，工控机1可通过无线模块向上位机或指定手机号发出警告信息，试验结束后，系统输出电流-时间点的数据表格；

f、在样品通电的情况下，光电检测模块6实时采集并记录样品的光学信号并转为电压信号，当样品处于理论上通电状态时，若某个电压信号发现异常时，工控机1可通过无线模块向上位机或指定手机号发出警告信息，试验结束后，系统输出电压-时间点的数据表格；

g、样品测试中，摄像头3持续传输样品实时影像至工控机1，且在每次样品通电时对样品进行抓拍并保存。

试验人员可在上位机上远程查看试验箱及样品的相关实时参数、获得样品实时图像，并控制试验箱及样品的试验参数，当电学、光学参数达到设定的条件时将报警，报警信号可传输给上位机，也可以以短信的方式发送到操作员的手机上。试验完成后操作箱可自动关机并通知操作人员。

在LED路灯检测加速工作寿命试验中，整个过程路灯照度的变化曲线，可以在线试验过程中完成测试，相比于离线测试更加可靠；在电源开关试验时，开关试验周期、总试验时间可由软件灵活设定，在试验过程中，工控机自动分析多回路电表计量模块的数据后，可以确定LED点亮状态与否和各个电学参数的状态。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种LED环境试验箱，其特征在于：包括电控柜(11)、人机交互界面(12)、工作室(13)与温湿度控制系统(14)；所述电控柜(11)中安装有工控机(1)、PLC(2)、电源模块(4)、通信转换模块(7)和验证模块(8)；所述人机交互界面(12)为工控机(1)的操作界面；所述摄像头(3)安装于工作室(12)的观察窗之前；所述工作室(13)中安装有光电检测模块(6)，用于放入待测样品；所述温湿度控制系统(14)中安装有温湿度模块(9)和传感器模块(10)，用于调节试验箱的温度与湿度；所述工控机(1)内安装有无线模块，与上位机或移动终端进行无线通讯；所述工控机(1)和所述PLC(2)通过以太网交换数据，所述摄像头(3)将拍摄的实时图像信息通过以太网传输到工控机(1)；所述电源模块(4)、多回路电表计量模块(5)、验证模块(8)和光电检测模块(6)通过通信总线连接在所述通信转换模块(7)上，所述通信转换模块(7)与所述工控机(1)相连接；所述电源模块(4)与所述多回路电表计量模块(5)相连接；所述多回路电表计量模块(5)连接待测样品，为待测样品提供电源，并测试待测样品的电学参数；所述光电检测模块(6)固定放置在待测样品的上方；所述温湿度模块(9)包括制冷系统、制热系统与温度系统，所述温湿度模块(9)与所述PLC(2)相连接，控制试验箱的温度和湿度；所述传感器模块(10)与所述PLC(2)相连接，测试试验箱内的温度和湿度。

2.如权利要求1所述的LED环境试验箱，其特征在于：所述光电检测模块(6)包括电压巡检仪、硅光电池、电阻和电容；所述硅光电池、电阻、和电容相互并联，接入所述电压巡检仪；所述电压巡检仪通过通信总线与所述工控机(1)相连接。

3.如权利要求1所述的LED环境试验箱，其特征在于：所述多回路电表计量模块(5)包括电流巡检仪、微型互感器、交流电压检测模块；所述微型互感器有多个，分别与每个待测样品串联，微型互感器的二次电流传送给所述电流巡检仪，电流巡检仪将测得的二次电流值换算成一次电流即待测样品的电流值；所述交流电压检测模块计算样品的电学参数，通过通信总线将参数传输给所述工控机(1)。

4.如权利要求1所述的LED环境试验箱，其特征在于：所述电源模块(4)包括交流稳压电源、直流稳流稳压电源和程控接口；所述交流稳压电源和所述直流稳流稳压电源分别与所述程控接口连接，所述程控接口通过通信总线与所述工控机(1)相连接。

5.如权利要求1所述的LED环境试验箱，其特征在于：所述验证模块(8)为指纹识别模块或者密码验证模块，用于启动环境试验箱或者修改环境试验箱参数之前的验证。

6.一种LED环境试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、通过所述验证模块(8)或输入密码的方式启动操作箱及远程操控软件，进入工作状态；

b、放入待测LED灯具样品，完成样品的机械固定和电气连接，将所述光电检测模块(6)靠近样品固定在某一位置；

c、通过所述工控机(1)设置试验流程与试验参数，开始试验；通过所述PLC(2)控制所述温湿度模块(9)控制试验箱内的温度、湿度；

d、试验数据、试验曲线和样品实时图像在工控机(1)上实时显示，同时显示试验箱内的湿度曲线与温度曲线；

e、在样品通电的情况下，所述多回路电表计量模块(5)实时采集并记录多个待测样品的电流，当某个电流发现异常时，工控机(1)可通过无线模块向上位机或指定手机号发出警告信息，试验结束后，系统输出电流-时间点的数据表格；

f、在样品通电的情况下，所述光电检测模块(6)实时采集并记录样品的光学信号并转为电压信号，试验结束后，系统输出电压-时间点的数据表格；

g、样品测试中，所述摄像头(3)持续传输样品实时影像至工控机(1)，且在每次样品通电时对样品进行抓拍并保存。