CN113960485A - 一种采用cob封装led光源的光源测试装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，包括LED芯片、COB陶瓷基板、固晶胶、积分球、LED测试仪和光电传感器；在COB封装过程中，COB陶瓷基板采用COB陶瓷基板的封装方式形成，COB封装的LED模块在底板上安装了多枚LED芯片，使用多枚芯片不仅能够提高亮度，还有助于实现LED芯片的合理配置，降低单个LED芯片的输入电流量以确保高效率。而且这种面光源能在很大程度上扩大封装的散热面积，使热量更容易传导至外壳。在COB封装过程中，加工工艺上不存在回流焊贴灯，即使有后期的回流焊贴IC工序，二极管芯片已用环氧树脂胶封装固化保护好了，就避免了焊机内高温焊锡时造成的灯珠支架和环氧树脂间出现缝隙。
Description
技术领域
本发明涉及光源测试技术领域，具体涉及一种采用COB封装LED光源的光源测试装置。
背景技术
LED封装方式是以芯片借由打线、共晶或覆晶的封装技术与其散热基板连结而成LED芯片，再将芯片固定于系统板上连结成灯源模组。目前，LED封装方法大致可区分为透镜式以及反射式，其中透镜的成型可以是模塑成型或透镜黏合成型；而反射杯式芯片则多由混胶、点胶、封装成型；近年来磊晶、固晶及封装设计逐渐成熟，LED的芯片尺寸与结构逐年微小化，高功率单颗芯片功率达1-3W，甚至是3W以上，当LED功率不断提升，对于LED芯片载板及系统电路板的散热及耐热要求，便日益严苛。而传统LED封装的加工工艺比较繁多，尤其是在经过回流焊的过程中，高温状态下SMD灯珠支架和环氧树脂的膨胀系数不一样，极易造成支架和环氧树脂封装壳脱落，出现缝隙，在后期的使用中逐渐出现死灯现象，导致不良率较高。在光源测试中，大多都是采用专用的分析仪和人工目测来实现，而一些技术采用人工目测的方法，对测试人员的要求较高，工作量大，导致漏检和误判，最终导致效率低下的问题。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，能够在COB封装更稳定，是在加工工艺上不存在回流焊贴灯，即使有后期的回流焊贴IC工序，二极管芯片已用环氧树脂胶封装固化保护好了，就避免了焊机内高温焊锡时造成的灯珠支架和环氧树脂间出现缝隙。
为此，本公开提供一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，包括LED芯片、COB陶瓷基板、固晶胶、积分球、LED测试仪和光电传感器；LED芯片，LED芯片设置于COB陶瓷基板处，且与固晶胶连接，用于把电能转化为光能；COB陶瓷基板，COB陶瓷基板位于LED芯片的底端，且与固晶胶连接；固晶胶，固晶胶设置于COB陶瓷基板处，且与LED芯片连接，用于把LED芯片粘结在COB陶瓷基板处，形成热通路或电通路；积分球，积分球与光电传感器连接，用于测试LED光源的光特性；LED测试仪，LED测试仪与光电传感器连接，用于高度准确地反映在不同LED色彩光电的测试；光电传感器，设置于积分球的外侧壁，用于把光强度的变化转化为电信号的变化来实现控制。
优选的，LED芯片与固晶胶连接，固晶胶能有效降低LED芯片的界面热阻，且与LED芯片下方处COB陶瓷基板形成导电回路。
优选的，COB陶瓷基板采用COB陶瓷基板的封装方式形成，而LED芯片的热量直接传递到COB陶瓷基板处，且通过散热通道排放出去。
优选的，COB陶瓷基板采用COB陶瓷基板的封装方式形成，而LED芯片的热量直接传递到COB陶瓷基板处，且通过散热通道排放出去。
优选的，积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，具有高反射性内表面的空心球体，用来对处于球内或放在球外并靠近某个窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。
优选的，LED测试仪与光电传感器连接，LED测试仪与显示器连接。
优选的，还包括显示器，显示器与LED测试仪连接，用于对测试出的数据进行显示和对LED光源测试进行控制。
优选的，积分球对LED光源实现测试，且LED光源在积分球的内部进行散射和反射，光电传感器接收光信号，将信号传输到LED测试仪实现精密测试。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过COB陶瓷基板采用COB陶瓷基板的封装方式形成，COB封装的LED模块在底板上安装了多枚LED芯片，使用多枚芯片不仅能够提高亮度，还有助于实现LED芯片的合理配置，降低单个LED芯片的输入电流量以确保高效率。而且这种面光源能在很大程度上扩大封装的散热面积，使热量更容易传导至外壳。在COB封装过程中，加工工艺上不存在回流焊贴灯，即使有后期的回流焊贴IC工序，二极管芯片已用环氧树脂胶封装固化保护好了，就避免了焊机内高温焊锡时造成的灯珠支架和环氧树脂间出现缝隙。COB封装完成时，对LED光源进行光源测试，通过积分球对LED光源进行光源测试，对LED光源测试的光特性包括光通量和光效、光强和光谱参数分布特性，测试出的光通量和光效，通常有两种方法，为积分球法和变角光度计法。对后者的测试结果最为精确，但因耗时较长，一般采用前者。在用积分球法进行测试时，可以将被测LED光源放置在球心，也可以放置在球壁。测得光通量之后，配合电照度计和LED测试仪就可以测得LED光源的发光效率，也就是光效；而进一下测试出光强，LED光源由于光强分布是不一致的，所以它的测试结果随测试距离孔径的大小变化而变化，可以让各个LED光源在同一条件下进行光强测试与评价，这样结果比较准确；测试出的光谱，主要包括峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布等。LED光源的光谱特性都可由光谱功率分布表示，通过光谱功率分布，还可以得到色度参数。一般光谱功率分布的测试需要通过分光进行，将混合光中的单色光逐一区分出来进行测定，可采用棱镜和光栅实现分光。而对LED光源的光颜色特性，有色品坐标、主波长、色纯度、色温和显色性等，测试方法有分光光度法和积分法。分光光度法：通过单色仪分光测得LED光源光谱功率分布，然后利用色度加权函数积分获得对应的色度参数。积分法利用配合光电直接测得色度参数。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种采用COB封装LED光源的光源测试装置的COB封装结构示意图；
图2为本发明一种采用COB封装LED光源的光源测试装置的COB封装整体结构示意图；
图3为本发明一种采用COB封装LED光源的光源测试装置的整体测试示意图。
其中，图中各附图标记：
1、LED芯片；2、COB陶瓷基板；3、固晶胶；4、散热通道；5、积分球；6、LED测试仪；7、光电传感器；8、显示器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明人发现，在LED封装的加工工艺比较繁多，尤其是在经过回流焊的过程中，高温状态下SMD灯珠支架和环氧树脂的膨胀系数不一样，极易造成支架和环氧树脂封装壳脱落，出现缝隙，在后期的使用中逐渐出现死灯现象，导致不良率较高。在LED光源测试中，大多都是采用专用的分析仪和人工目测来实现，而一些技术采用人工目测的方法，对测试人员的要求较高，工作量大，导致漏检和误判，最终导致效率低下的问题。
请参阅图1至图3所示，本发明实施例中，一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，包括LED芯片1、COB陶瓷基板2、固晶胶3、积分球5、LED测试仪6和光电传感器7。
请参阅图1和图2所示，LED芯片1，LED芯片1设置于COB陶瓷基板2处，且与固晶胶3连接，用于把电能转化为光能。LED芯片1有横向和垂直两种基本结构。所谓的横向结构LED芯片1是指芯片两个电极在外延片的同侧,由于电极在同一侧,电流在n-和p-类型限制层中横向流动不利于电流的扩散以及热量的散发。相反,垂直结构LED芯片1是指两个电极分布在外延片的异侧,以图形化电极和全部的p型限制层作为第二电极,使得电流几乎全部垂直流过LED芯片1外延层,极少横向流动的电流。分别与热沉或PCB或COB陶瓷基板2上的正、负极电联接。外界电源与COB陶瓷基板2上的“十”和“一”极相联接。
请参阅图1和图2所示，COB陶瓷基板2，COB陶瓷基板2位于LED芯片1的底端，且与固晶胶3连接。由此，在整个COB封装形成LED光源模组，而COB陶瓷基板2集成封装技术将由多颗LED芯片1直接封装在COB陶瓷基板2上，作为一个照明或者其他，通过COB陶瓷基板2直接散热，将热量通过从散热通道排出，不仅能减少支架的制造工艺及其成本，而且还具有减少热阻的散热优势。
请参阅图1和图2所示，固晶胶3，固晶胶3设置于COB陶瓷基板2处，且与LED芯片1连接，用于把LED芯片1粘结在COB陶瓷基板2处，形成热通路或电通路。由此，固晶胶3为装片，固晶胶3通过胶体把晶体粘结在COB陶瓷基板2的指定区域，形成热通路或电通路，为后序的打线连接提供条件的工序。
请参阅图3所示，积分球5，积分球5与光电传感器7连接，用于测试LED光源的光特性。积分球5常用的材料是氧化镁或硫酸钡，将它和胶质粘合剂混合均匀后，喷涂在内壁上。氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比都在99％以上，这样，进入积分球5的光经过内壁涂层多次反射，在内壁上形成均匀照度。为获得较高的测量准确度，积分球5的开孔比应尽可能小。开孔比定义为积分球5开孔处的球面积与整个球内壁面积之比。
请参阅图3所示，LED测试仪6，LED测试仪6与光电传感器7连接，用于高度准确地反映在不同LED色彩光特性的测试。由此，对LED光源的不同颜色的光电进行测试，通过对LED光源的颜色和亮度进行一次测试，读取一个相对值作为标准值，并设置标准值的上下限，然后批量读取待测LED相对值与标准值进行比对，从而判断良品和不良品，有效地保证测试测精度，结合LED测试仪6在线测试和功能测试，不用增加测试工位，提高了效率，达到快速、全自动化，避免人为漏判。
请参阅图3所示，光电传感器7，设置于积分球5的外侧壁，用于把光强度的变化转化为电信号的变化来实现控制。光电传感器7是将光信号转换为电信号。光效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。根据光效应现象的不同将光电效应分为三类：外光效应、内光效应及光生伏特效应。光器件有光管、光倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。分析了光器件的性能、特性曲线。
请参阅图1和图2所示，LED芯片1与固晶胶3连接，固晶胶3能有效降低LED芯片1的界面热阻，且与LED芯片1下方处COB陶瓷基板2形成导电回路。常见固晶胶3采用透明绝缘胶，主要是为了绝缘并提高亮度，因为它可以发挥反射的反射率，从这方面来说，对于小功率LED器件，一般绝缘胶可比银胶提高亮度。但是银胶的热导率比绝缘胶较高这就避免了焊接高温可能导致的材料变形、电子器件的热损伤和内应力的形成。
请参阅图1和图2所示，COB陶瓷基板2采用COB陶瓷基板2的封装方式形成，而LED芯片1的热量直接传递到COB陶瓷基板2处，且通过散热通道4排放出去。由于聚焦作用导致LED芯片1密度增加，LED芯片1温度升高，必须采用COB陶瓷基板2强化散热，通过通道排放出去。在COB陶瓷基板2表面的金属层通过热界面材料分别与LED芯片1和热沉连接，热量通过COB陶瓷基板2快速传导到金属热沉上，有效提高了光电转换效率与可靠性。
请参阅图2所示，还包括散热通道4，散热通道4位于LED芯片1和COB陶瓷基板2之间处，分为两处或多处，且LED芯片1的热量通过散热通道有效排放出去。散热通道4的形成通过LED芯片1和COB陶瓷基板2的上下之间处，由多个集成的LED芯片1，产生出大量热量，通过COB陶瓷基板2的散热过程中，从散热通道4有效排放出去。
请参阅图3所示，积分球5是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，具有高反射性内表面的空心球体，用来对处于球内或放在球外并靠近某个窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。积分球5对LED光源的光进行测试，对光的照射在积分球5的内部，通过光电传感器7的感应接收下，将数据发送至LED测试仪6中，实现对LED光源的光电进一步测试，能够精准的测试出LED光源的光特性。
请参阅图3所示，LED测试仪6与光电传感器7连接，LED测试仪6与显示器8连接。由此，能够将光电效应、内光电效应及光生伏特效应，进行分析光电的数值。
请参阅图3所示，还包括显示器8，显示器8与LED测试仪6连接，用于对测试出的数据进行显示和对LED光源测试进行控制。LED光源在积分球5内部进行测试，对LED光源的光线发出的散射和反射与不同颜色的光，测试出不同光的数值，通过将测试出的LED光源的数值发送至显示器8显示出来，可直观看出LED光源的数据，从而可以判断出该COB封装的LED光源数据结果。
请参阅图3所示，积分球5对LED光源实现测试，且LED光源在积分球5的内部进行散射和反射，光电传感器7接收光信号，将信号传输到LED测试仪6实现精密测试。在积分球5内部实现散射和反射，从中对LED光源的光线的散射和反射进行测试，在给定方向照射下，物体反射到球空间的辐射通量与与入射物体表面辐射通量之比，而光通过采样口被积分球5收集，在积分球5内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球5内部。使用积分球5来测量光通量时，可使得测量结果更为可靠，积分球5可降低并除去由光线地形状、及发散角度上不同位置地响应度差异所造成地测量误差。
本发明的工作原理及使用流程：在COB封装过程中，COB陶瓷基板2采用COB陶瓷基板2的封装方式形成，COB封装的LED模块在底板上安装了多枚LED芯片1，使用多枚芯片不仅能够提高亮度，还有助于实现LED芯片1的合理配置，降低单个LED芯片1的输入电流量以确保高效率。而且这种面光源能在很大程度上扩大封装的散热面积，使热量更容易传导至外壳。在COB封装过程中，加工工艺上不存在回流焊贴灯，即使有后期的回流焊贴IC工序，二极管芯片已用环氧树脂胶封装固化保护好了，就避免了焊机内高温焊锡时造成的灯珠支架和环氧树脂间出现缝隙。COB封装完成时，对LED光源进行光源测试，通过积分球5对LED光源进行光源测试，对LED光源测试的光特性包括光通量和光效、光强和光谱参数分布特性，测试出的光通量和光效，通常有两种方法，为积分球5法和变角光度计法。对后者的测试结果最为精确，但因耗时较长，一般采用前者。在用积分球5法进行测试时，可以将被测LED光源放置在球心，也可以放置在球壁。测得光通量之后，配合电照度计和LED测试仪6就可以测得LED光源的发光效率，也就是光效；而进一下测试出光强，LED光源由于光强分布是不一致的，所以它的测试结果随测试距离孔径的大小变化而变化，可以让各个LED光源在同一条件下进行光强测试与评价，这样结果比较准确；测试出的光谱，主要包括峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布等。LED光源的光谱特性都可由光谱功率分布表示，通过光谱功率分布，还可以得到色度参数。一般光谱功率分布的测试需要通过分光进行，将混合光中的单色光逐一区分出来进行测定，可采用棱镜和光栅实现分光。而对LED光源的光颜色特性，有色品坐标、主波长、色纯度、色温和显色性等，测试方法有分光光度法和积分法。分光光度法：通过单色仪分光测得LED光源光谱功率分布，然后利用色度加权函数积分获得对应的色度参数。积分法利用配合光电直接测得色度参数。
至此，应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，其特征在于，包括LED芯片、COB陶瓷基板、固晶胶、积分球、LED测试仪和光电传感器；
LED芯片，所述LED芯片设置于所述COB陶瓷基板处，且与所述固晶胶连接，用于把电能转化为光能；
COB陶瓷基板，所述COB陶瓷基板位于所述LED芯片的底端，且与所述固晶胶连接；
固晶胶，所述固晶胶设置于所述COB陶瓷基板处，且与所述LED芯片连接，用于把所述LED芯片粘结在所述COB陶瓷基板处，形成热通路或电通路；
积分球，所述积分球与所述光电传感器连接，用于测试所述LED光源的光特性；
LED测试仪，所述LED测试仪与所述光电传感器连接，用于高度准确地反映在不同LED色彩光电的测试；
光电传感器，设置于所述积分球的外侧壁，用于把光强度的变化转化为电信号的变化来实现控制。
2.如权利要求1所述的一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，其特征在于，所述LED芯片与所述固晶胶连接，所述固晶胶能有效降低所述LED芯片的界面热阻，且与所述LED芯片下方处所述COB陶瓷基板形成导电回路。
3.如权利要求1所述的一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，其特征在于，所述COB陶瓷基板采用所述COB陶瓷基板的封装方式形成，而所述LED芯片的热量直接传递到所述COB陶瓷基板处，且通过所述散热通道排放出去。
4.如权利要求1所述的一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，其特征在于，还包括散热通道，所述散热通道位于所述LED芯片和所述COB陶瓷基板之间处，分为两处或多处，且所述LED芯片的热量通过所述散热通道有效排放出去。
5.如权利要求1所述的一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，其特征在于，所述积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，具有高反射性内表面的空心球体，用来对处于球内或放在球外并靠近某个窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。
6.如权利要求1所述的一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，其特征在于，所述LED测试仪与所述光电传感器连接，所述LED测试仪与所述显示器连接。
7.如权利要求1所述的一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，其特征在于，还包括显示器，所述显示器与所述LED测试仪连接，用于对测试出的数据进行显示和对LED光源测试进行控制。
8.如权利要求1所述的一种采用COB封装LED光源的光源测试装置，其特征在于，所述积分球对所述LED光源实现测试，且所述LED光源在所述积分球的内部进行散射和反射，所述光电传感器接收光信号，将信号传输到LED测试仪实现精密测试。
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