CN109632090B - Led光强分布在线测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED光强分布在线测试系统，包括固定台、驱动固定台移动的运动机构、设于固定台上方的罩壳及连接于罩壳内表面的光度探测组件、设于测试系统外部的老化箱；罩壳通过旋转机构与老化箱转动连接。光度探测组件包括光度探头、探头驱动电机及探头驱动滑块，光度探头通过探头驱动电机与探头驱动滑块连接，罩壳内还设有供探头驱动滑块滑行的沟槽；将装有被测LED芯片的电路板置于固定台上，探头驱动电机旋转使探头驱动滑块沿沟槽滑行，带动光度探头运动，实现被测LED芯片的空间光强分布测试。运动机构包括X轴运动组件和Y轴运动组件，使固定台前后左右移动。本发明还设置透明隔热罩和光度计，实现了对不同类型电路板的不同位置处的LED芯片进行光强分布在线测试，提高了测试效率，减少了测试误差，延长光度探头的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED光强分布在线测试系统，属于光强分布测试技术领域。
背景技术
现有的照明光源中除了白炽灯、荧光灯等传统光源之外，还出现了第四代光源发光二极管。发光二级管的发光原理、发光特性以及照明光源的结构和驱动等都与传统光源有着显著的差别。发光二极管的种种特殊性，意味着在对其进行光源特性测试时，必须针对其特殊的发光特性，采用相应的测试方法和技术。然而现有的LED光源测试方法仍借鉴传统光源的测试手段，把LED看作是单个点光源，实际上回避了 LED 光源测试方面存在的一些技术难题。由于当前缺少明确的技术标准以及LED光源测试技术发展的相对滞后。现有的一些LED光源测试手段并不能真正反映 LED 半导体照明光源的发光特性。
相关的研究指出，LED光源的配光曲线和光强空间分布存在区别，迫切希望获得正确反映 LED 发光强度空间分布的方法以及空间光强分布的三维立体图。LED的光强分布会影响着照明的均匀性，以紫外LED为例，光分布不均匀会导致紫外LED应用受限，出现固化、杀菌效果不显著等问题。
实用新型专利授权公告号CN201697778U，专利名称LED 光谱检测装置架；发明专利申请公布号CN103335820A，专利名称一种 LED 器件色度空间分布快速测试仪及测试方法。公开的最常见的测量光强空间分布曲线的方法是采用一个光度探测器，可选择 LED 光源固定，光度探测器围绕它旋转扫描，或者光度探测器固定，LED 光源围绕一个固定中心点旋转。然而现有技术中只能做到对单颗LED进行测试，还未有过对LED电路板的多颗LED进行光强测试的装置的记载。同时现有的测试一般为离线测试，存在一定的实验误差，因此急需设计一种能够在线测试多颗LED光强分布的系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中无法同时测试多颗LED，且测试存在实验误差的不足，提供一种LED光强分布在线测试系统，技术方案如下：
LED光强分布在线测试系统，包括固定台、驱动固定台移动的运动机构、设于固定台上方的罩壳及连接于罩壳内表面的光度探测组件、设于测试系统外部的老化箱；
光度探测组件包括：光度探头、探头驱动电机及探头驱动滑块，光度探头通过探头驱动电机与探头驱动滑块连接，罩壳内还设有供探头驱动滑块滑行的沟槽；
将装有被测LED芯片的电路板置于固定台上，探头驱动电机旋转使探头驱动滑块沿沟槽滑行，带动光度探头运动，实现被测LED芯片的空间光强分布测试。
系统还包括：多个夹紧组件，夹紧组件包括：夹紧弹簧、用于对电路板进行水平方向限位的夹块和用于对电路板进行竖直方向限位的滑动块；
滑动块与夹块滑动连接，使用时通过贯穿滑动块的螺栓实现滑动块与夹块的相对固定；
夹紧弹簧的一端连接于固定台上，另一端连接于夹块上；使用时，夹紧弹簧处于拉伸状态，各夹紧组件的夹块相配合实现电路板夹紧。
固定台上开设有供夹块滑行的凹槽，夹紧弹簧置于凹槽内。
前述运动机构包括：X轴运动组件和Y轴运动组件；
X轴运动组件包括：X轴丝杠、与X轴丝杠螺纹连接的X轴螺母和驱动X轴丝杠转动的X轴电机；
Y轴运动组件包括：Y轴丝杠、与Y轴丝杠螺纹连接的Y轴螺母和驱动Y轴丝杠转动的Y轴电机；
固定台与X轴螺母固定连接，X轴运动组件与Y轴螺母固定连接。
进一步地，系统还包括透明隔热罩，透明隔热罩设于光度探头与电路板之间。
进一步地，罩壳呈球形。
进一步地，系统还包括光度计，光度计与光度探头信号连接，实现测试数据远程传送。
优选地，沟槽设有两条，两条沟槽的轴线垂直相交。
优选地，罩壳通过旋转机构与老化箱转动连接，旋转机构设于老化箱顶部。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明的光强分布在线测试系统可以同时对LED电路板的多颗LED芯片进行光强测试。测试过程中可以实时传送测试结果数据，减少了测试误差，提高了测试效率。
附图说明
图1是本发明的测试系统的实施例一的结构图；
图2是本发明的测试系统中运动机构的结构图；
图3是本发明的测试系统中夹紧组件的夹紧状态图；
图4是本发明的测试系统中夹紧组件的结构图；
图5是本发明的测试系统中实施例一的光度探测组件结构图；
图6是本发明的测试系统的实施例二的结构图；
图7是本发明的测试系统的实施例二中光度探测组件结构图；
图8是本发明的测试系统的实施例二中驱动滑块结构图；
图9是本发明的测试系统的实施例二中旋转机构示意图；
图中：1、老化箱，2、运动机构，21、X轴丝杠，22、X轴电机，23、X轴螺母，24、Y轴丝杠，25、Y轴电机，3、固定台，31、凹槽，4、电路板，41、LED芯片，42、散热片，5、夹紧组件，51、夹紧弹簧，52、夹块，53、滑槽，54、滑动块，55、螺纹通孔，6、透明隔热罩，7、罩壳，71、沟槽，72、探头驱动滑块，73、探头驱动电机，74、光度探头，75、第一隔板，76第二隔板，77、第三隔板，78、第四隔板，79、滚轮，8、支撑板，9、旋转机构，91、支撑块，92、驱动电机，93、输出轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，LED光强分布在线测试系统，包括固定台3、驱动固定台3移动的运动机构2、设于固定台3上方的罩壳7及连接于罩壳7内表面的光度探测组件、设于测试系统外部的老化箱1；
如图5所示，光度探测组件包括：光度探头74、探头驱动电机73及探头驱动滑块72，光度探头74通过探头驱动电机73与探头驱动滑块72连接，罩壳7内还设有供探头驱动滑块72滑行的沟槽71；沟槽71的设置使得探头驱动滑块72沿沟槽71运动又不会从罩壳7上掉落。罩壳7为不透光材质，测试时防止漏光。具体地，探头驱动滑块72为圆形的驱动盘。具体的，探头驱动滑块72下方设置滚轮（图中未示出），探头驱动电机73驱动滚轮沿沟槽71运动。
将装有被测LED芯片41的电路板4置于固定台3上，探头驱动电机73旋转使探头驱动滑块72沿沟槽71滑行，带动光度探头74运动，实现被测LED芯片41的空间光强分布测试。
如图3和图4所示，系统还包括：多个夹紧组件5，夹紧组件5包括：夹紧弹簧51、用于对电路板4进行水平方向限位的夹块52和用于对电路板4进行竖直方向限位的滑动块54；
滑动块54与夹块52滑动连接，使用时通过贯穿滑动块54的螺栓实现滑动块54与夹块52的相对固定。具体的，滑动块54上开设有滑槽53，滑动块54沿夹块52的滑槽53上下移动，在滑动块54侧面开设螺栓通孔55并通过螺栓实现固定；
夹紧弹簧51的一端连接于固定台3上，另一端连接于夹块52上；使用时，夹紧弹簧51处于拉伸状态，各夹紧组件5的夹块52相配合实现电路板4夹紧。
固定台3上开设有供夹块52滑行的凹槽31，夹紧弹簧51置于凹槽31内。
夹紧组件5在夹紧之前，夹紧弹簧51处于正常状态，当放入不同尺寸大小的电路板4时，夹紧弹簧51的拉伸程度不同，夹紧组件5之间可移动，可以测试不同类型的电路板4上的LED芯片41的光强分布。具体地，夹紧弹簧51一端连接固定台的中心位置，另一端与夹块52连接。
如图2所示，前述运动机构2包括：X轴运动组件和Y轴运动组件；
X轴运动组件包括：X轴丝杠21、与X轴丝杠21螺纹连接的X轴螺母23和驱动X轴丝杠21转动的X轴电机22；
Y轴运动组件包括：Y轴丝杠24、与Y轴丝杠24螺纹连接的Y轴螺母和驱动Y轴丝杠24转动的Y轴电机25；
固定台3与X轴螺母23固定连接，X轴运动组件与Y轴螺母（图中未示出）固定连接。
测试进行时，运动机构2可以带动电路板4前后左右移动，从而可以对电路板不同空间位置处的LED芯片41的光强分布进行测试。
具体地，系统还包括透明隔热罩6，透明隔热罩6设于光度探头74与电路板4之间。透明隔热罩6的设置，避免了光度探头74长期暴露在高温环境下，延长其使用寿命。现有的实施方式中透明隔热罩6是由平板和半球形拼接而成，主要起到隔热作用。
具体地，罩壳7呈球形。
具体地，系统还包括光度计（图中未示出），光度计与光度探头74信号连接，实现测试数据远程传送。实现了在线测试多个LED芯片41的光强分布，操作简单，测试时不再手动换LED芯片41，也无需多次拆装罩壳7和透明隔热罩6，减少了安装和拆卸时间，提高了测试效率。实施例中图示给出了电路板上有4个LED芯片41的情况，但实际测试时对LED芯片41的数量不限定，对电路板的类型也不进行限定。
具体地，沟槽71设有两条，两条沟槽71的轴线垂直相交。具体实施时，两沟槽71的端部位置处设有限位开关（图中未示出），具体的，限位开关有4个。限位开关可以改变驱动盘的运动方向，使驱动盘到达沟槽71末端后反向运行。具体的，所述沟槽71靠近罩壳7中部的位置处设置有止挡装置，本发明中止挡装置采用嵌入罩壳7内部的第一隔板75、第二隔板76、第三隔板77、第四隔板78，隔板由活塞（图中未示出）推动实现伸缩，同一沟槽71上的第一隔板75和第三隔板77同步伸缩，另一沟槽71上的第二隔板76和第四隔板78同步伸缩，进而改变运动方向。当探头驱动滑块72位于隔板76和隔板78时的沟槽时，探头驱动电机73正转使得探头驱动滑块72前进，到达图示位置时，若隔板78和隔板76未伸出，隔板75和隔板77伸出则探头驱动滑块72继续前进直到触碰限位开关，探头驱动电机73反转，使得探头驱动滑块72回程。
具体的，垂直相交的沟槽71，可使得光度探头74能够全方位的对LED芯片41进行测试，提高了测试的精确性，减少测试误差。
夹紧组件5中对电路板4进行竖直方向限定时，采用的是在滑动块54的侧面开螺纹通孔55，螺栓固定；具体实施时，本领域技术人员还可采用其他固定方式，例如在滑动块54的上方开孔，螺栓固定使得电路板4和滑动块54相对固定。
本发明的电路板4上还包括散热片42，起到散热降温作用。
老化箱1的设置主要是针对加速测试的优化，模拟不同阶段的LED的发光条件，可在较短时间内测试LED的不同生命周期的光强分布，并将测试结果数据实时在线传输，提高了测试效率。
具体测量时，首先测量LED芯片41在电路板4上的分布位置情况，进而设置出运动机构2的运动间歇位置；然后利用夹紧组件5将电路板4固定后在老化箱1内老化一段时间后开始测试；光度探头74在罩壳7内完成一次前后移动和左右移动即完成一个LED芯片41的测试。通过运动机构2调整被测LED芯片41的位置，开始对下一个LED芯片的测试。LED芯片全部测试完毕后再在老化箱1内进行老化一段时间而后测试。光度探头74在测试时考虑到其他LED芯片杂散光的影响，可暂时关掉其他待测的LED芯片。
实施例二
如图6所示， LED光强分布在线测试系统，包括固定台3、驱动固定台3移动的运动机构2、设于固定台3上方的罩壳7及连接于罩壳7内表面的光度探测组件、设于测试系统外部的老化箱1；罩壳7通过旋转机构9与老化箱1转动连接；具体地，老化箱1上部为支撑板8，支撑板8上放置旋转机构9；
如图9所示，旋转机构9包括支撑块91，驱动电机92，输出轴93。
支撑块91放置在支撑板8上，且内部设有驱动电机92；输出轴93与罩壳7的顶端圆心出相连，通过驱动电机92驱动罩壳7旋转。
如图7所示，光度探测组件包括：光度探头74、探头驱动滑块72，光度探头74与探头驱动滑块72连接，罩壳7内还设有供探头驱动滑块72滑行的沟槽71；沟槽71的设置使得探头驱动滑块72沿沟槽71运动又不会从罩壳7上掉落。罩壳7为不透光材质，测试时防止漏光。
图8示出了探头驱动滑块72和光度探头74的连接示意图。
将装有被测LED芯片41的电路板4置于固定台3上，所述探头驱动滑块72内部设有探头驱动电机（图中未画出）和滚轮79，探头驱动电机能够驱动滚轮79使得探头驱动滑块72能够沿着沟槽71运动。探头驱动电机旋转使探头驱动滑块72沿沟槽71滑行，带动光度探头74运动，实现被测LED芯片41的空间光强分布测试。
如图3和图4所示，系统还包括：多个夹紧组件5，夹紧组件5包括：夹紧弹簧51、用于对电路板4进行水平方向限位的夹块52和用于对电路板4进行竖直方向限位的滑动块54；
滑动块54与夹块52滑动连接，使用时通过贯穿滑动块54的螺栓实现滑动块54与夹块52的相对固定。具体的，滑动块54上开设有滑槽53，滑动块54沿夹块52的滑槽53上下移动，在滑动块54侧面开设螺栓通孔55并通过螺栓实现固定；
夹紧弹簧51的一端连接于固定台3上，另一端连接于夹块52上；使用时，夹紧弹簧51处于拉伸状态，各夹紧组件5的夹块52相配合实现电路板4夹紧。
固定台3上开设有供夹块52滑行的凹槽31，夹紧弹簧51置于凹槽31内。
夹紧组件5在夹紧之前，夹紧弹簧51处于正常状态，当放入不同尺寸大小的电路板4时，夹紧弹簧51的拉伸程度不同，夹紧组件5之间可移动，可以测试不同类型的电路板4上的LED芯片41的光强分布。具体地，夹紧弹簧51一端连接固定台的中心位置，另一端与夹块52连接。
如图2所示，前述运动机构2包括：X轴运动组件和Y轴运动组件；
X轴运动组件包括：X轴丝杠21、与X轴丝杠21螺纹连接的X轴螺母23和驱动X轴丝杠21转动的X轴电机22；
Y轴运动组件包括：Y轴丝杠24、与Y轴丝杠24螺纹连接的Y轴螺母和驱动Y轴丝杠24转动的Y轴电机25；
固定台3与X轴螺母23固定连接，X轴运动组件与Y轴螺母（图中未示出）固定连接。
测试进行时，运动机构2可以带动电路板4前后左右移动，从而可以对电路板不同空间位置处的LED芯片41的光强分布进行测试。
具体地，系统还包括透明隔热罩6，透明隔热罩6设于光度探头74与电路板4之间。透明隔热罩6的设置，避免了光度探头74长期暴露在高温环境下，延长其使用寿命。现有的实施方式中透明隔热罩6是由平板和半球形拼接而成，主要起到隔热作用。
具体地，罩壳7呈球形。
具体地，系统还包括光度计（图中未示出），光度计与光度探头74信号连接，实现测试数据远程传送。实现了在线测试多个LED芯片41的光强分布，操作简单，测试时不再手动换LED芯片41，也无需多次拆装罩壳7和透明隔热罩6，减少了安装和拆卸时间，提高了测试效率。实施例中图示给出了电路板上有4个LED芯片41的情况，但实际测试时对LED芯片41的数量不限定，对电路板的类型也不进行限定。
光度探头74在沟槽71内运行完一次之后，罩壳7在旋转机构9的带动下转动一定角度（小于180°），光度探头74再次沿沟槽71运行，可使得光度探头74能够全方位的对LED芯片41进行测试，提高了测试的精确性，减少测试误差。沟槽71两端设置限位开关（图中未示出）用以控制探头驱动滑块72的前后运动，限位开关设置在沟槽末端处，当探头驱动滑块72到达该位置时则触碰限位开关，进而使得探头驱动电机改变运转方向，带动探头驱动滑块72回程。
夹紧组件5中对电路板4进行竖直方向限定时，采用的是在滑动块54的侧面开螺纹通孔55，螺栓固定；具体实施时，本领域技术人员还可采用其他固定方式，例如在滑动块54的上方开孔，螺栓固定使得电路板4和滑动块54相对固定。
本发明的电路板4上还包括散热片42，起到散热降温作用。
老化箱1的设置主要是针对加速测试的优化，模拟不同阶段的LED的发光条件，可在较短时间内测试LED的不同生命周期的光强分布，并将测试结果数据实时在线传输，提高了测试效率。
具体测量时，首先测量LED芯片41在电路板4上的分布位置情况，进而设置出运动机构2的运动间歇位置；然后利用夹紧组件5将电路板4固定后在老化箱1内老化一段时间后开始测试；光度探头74在罩壳7内完成一次前后移动后，旋转装置9驱动罩壳7旋转一定角度后继续重复光度探头74的移动测试后直到罩壳7再次旋转到初始位置即完成一个LED芯片的。通过运动机构2调整被测LED芯片的位置，开始对下一个LED芯片的测试。LED芯片全部测试完毕后再在老化箱1内进行老化一段时间而后测试。光度探头74在测试时考虑到其他LED芯片杂散光的影响，可暂时关掉其他待测的LED芯片。
本发明的光强分布在线测试系统可以同时对不同类型LED电路板的多颗LED进行光强测试。测试过程中可以实时传送测试结果数据，减少了测试误差，提高了测试效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，例如，对罩壳上的旋转机构进行等同替换，或者罩壳转动角度进行不同设置，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.LED光强分布在线测试系统，其特征在于，包括固定台、驱动所述固定台移动的运动机构、设于固定台上方的罩壳及连接于所述罩壳内表面的光度探测组件、设于测试系统外部的老化箱；
所述光度探测组件包括：光度探头、探头驱动电机及探头驱动滑块，所述光度探头通过探头驱动电机与所述探头驱动滑块连接，所述罩壳内还设有供探头驱动滑块滑行的沟槽；
将装有被测LED芯片的电路板置于所述固定台上，探头驱动电机旋转使探头驱动滑块沿所述沟槽滑行，带动光度探头运动，实现被测LED芯片的空间光强分布测试；
所述罩壳通过旋转机构与所述老化箱转动连接，所述旋转机构设于所述老化箱顶部。
2.根据权利要求1所述的LED光强分布在线测试系统，其特征在于，所述系统还包括：多个夹紧组件，所述夹紧组件包括：夹紧弹簧、用于对所述电路板进行水平方向限位的夹块和用于对所述电路板进行竖直方向限位的滑动块；
所述滑动块与所述夹块滑动连接，使用时通过贯穿所述滑动块的螺栓实现滑动块与夹块的相对固定；
所述夹紧弹簧的一端连接于所述固定台上，另一端连接于所述夹块上；使用时，夹紧弹簧处于拉伸状态，各夹紧组件的夹块相配合实现电路板夹紧。
3.根据权利要求2所述的LED光强分布在线测试系统，其特征在于，所述固定台上开设有供所述夹块滑行的凹槽，所述夹紧弹簧置于凹槽内。
4.根据权利要求1所述的LED光强分布在线测试系统，其特征在于，所述运动机构包括：X轴运动组件和Y轴运动组件；
所述X轴运动组件包括：X轴丝杠、与X轴丝杠螺纹连接的X轴螺母和驱动X轴丝杠转动的X轴电机；
所述Y轴运动组件包括：Y轴丝杠、与Y轴丝杠螺纹连接的Y轴螺母和驱动Y轴丝杠转动的Y轴电机；
所述固定台与所述X轴螺母固定连接，所述X轴运动组件与所述Y轴螺母固定连接。
5.根据权利要求1所述的LED光强分布在线测试系统，其特征在于，所述系统还包括透明隔热罩，所述透明隔热罩设于光度探头与电路板之间。
6.根据权利要求1所述的LED光强分布在线测试系统，其特征在于，所述罩壳呈球形。
7.根据权利要求1所述的LED光强分布在线测试系统，其特征在于，所述系统还包括光度计，所述光度计与光度探头信号连接，实现测试数据远程传送。
8.根据权利要求1所述的LED光强分布在线测试系统，其特征在于，所述沟槽设有两条，两条所述沟槽的轴线垂直相交。
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