CN116754071B - 一种针对多器件的led光源板的光谱测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，包括样品检测台和光谱采集单元，所述样品检测台适于放置待测样品并沿X轴、Y轴和Z轴均可移动设置，所述光谱采集单元包括可调节地设于样品检测台上方的光阑以及固定安装在光阑上方的光谱采集口，所述光阑上设有多个不同孔径的透光孔，所述透光孔适于通过调节光阑移动至光谱采集口的正下方。本发明装夹一次LED光源板即可将各个LED器件移动至检测位，通过具有多种规格的透光孔的光阑，满足不同LED器件的光谱测试需求，避免多个LED器件的光谱相互叠加干扰，从而实现对同一个LED光源板上的多个LED器件进行独立且准确的光谱测试。

Description

一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法

技术领域

本发明涉及光谱特性检测技术领域，尤其涉及一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法。

背景技术

光谱特性检测是LED常见的检测技术之一，主要参数包括峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布等。单色LED的光谱为单一波峰，特性以峰值波长和带宽表示，而白光LED的光谱由多种单色光谱合成。所有LED的光谱特性都可由光谱功率分布表示，而由LED的光谱功率分布还可计算得到色度参数，如色坐标、色温、显色指数等内容。

对于单一LED器件或光源，采用常规检测方法（如积分球光色电采集系统）即可进行光谱特性检测，但是对于同一个LED光源板上具有多个LED器件的检测对象，即使能对准单一器件测试，但会存在其他波段光源在点亮状态对被测LED器件造成干扰，同时也存在被测LED器件定位不准确的情况，无法实现针对一个光源板上各种器件进行独立的光谱测试。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，有效避免除待检测器件以外的其他LED器件的干扰，实现对同一个LED光源板上的多个LED器件进行独立且准确的光谱测试。

实现本发明目的技术方案是：

一种针对多器件的LED光源板的光谱测量装置，包括样品检测台和光谱采集单元，所述样品检测台适于放置待测样品并沿X轴、Y轴和Z轴均可移动设置，所述光谱采集单元包括可调节地设于样品检测台上方的光阑以及固定安装在光阑上方的光谱采集口，所述光阑上设有多个不同孔径的透光孔，所述透光孔适于通过调节光阑移动至光谱采集口的正下方。

进一步地，还包括底板以及固定安装在底板上的第一支架，所述光阑水平转动安装在第一支架上，所述透光孔沿圆周方向均匀分布且孔径依次递增。

进一步地，所述第一支架上固定安装有旋转电动台，所述光阑与旋转电动台的输出端固定相连。

进一步地，所述底板上固定安装有锁紧块，所述第一支架的底部插设于锁紧块内并通过锁紧块与底板固定相连。

进一步地，所述底板上固定安装有第二支架，所述第二支架上固定安装有Z轴平移台，所述Z轴平移台上固定安装有Y轴平移台，所述Y轴平移台上固定安装有连接座，所述连接座上固定安装有X轴平移台，所述样品检测台固定安装在X轴平移台上。

进一步地，所述Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台均为电动平移台。

进一步地，所述底板的上表面设有条形限位条，所述第二支架底部侧边与条形限位条相接触。

进一步地，还包括恒流电源以及与恒流电源电连接的光谱仪，所述光谱采集口为光纤耦合端子，所述光纤耦合端子与光谱仪之间连接有光纤。

进一步地，还包括安装有光谱分析系统和运动控制系统的上位机，所述光谱仪、旋转电动台、Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台均与上位机信号连接。

一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，采用如上所述的光谱测量装置进行检测，包括以下步骤，

步骤S1：装夹并固定待检LED光源板样品；

步骤S2：确定LED光源板样品上的所有LED器件的三维坐标数据，将所有LED器件分别移动至光谱采集单元的正下方并将对应的三维坐标数据保存至上位机；

步骤S3：确定所有LED器件对应的测试光阑半径，依据公式R=L-h×tanα计算，确定所有LED器件所对应最大光阑半径，调节光阑，将满足R≤L-h×tanα且数值最靠近最大光阑半径的透光孔移动至光谱采集口的正下方，作为测试光阑半径，并将对应的透光孔的位置数据保存至上位机，其中L为待测LED器件与相邻的LED器件之间的最小距离、h为待测LED光源板到光阑的距离、α为待测LED器件的发光半角；

步骤S4：将光谱测量装置复位归零，点亮待测LED光源板样品，由上位机控制光谱仪、旋转电动台、Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台对各LED器件的光谱进行自动采集并传输至上位机进行分析。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

本发明通过设置可平移的样品检测台，来调节待测LED光源板的位置，从而实现装夹一次即可将各个LED器件的移动至检测位，通过设置具有多种规格的透光孔的光阑，满足不同LED器件的光谱测试需求，避免多个LED器件的光谱相互叠加干扰，造成数据异常，难以分辨，从而实现对同一个LED光源板上的多个LED器件进行独立且准确的光谱测试。

本发明的透光孔沿光阑的圆周方向分布，当转动光阑时，即可实现透光孔的切换，满足不同的光阑半径需求，结构简洁。

本发明通过旋转电动台来控制光阑的转动，实现自动切换，无需人工操作，提高检测的便捷性。

本发明通过锁紧块实现底板和第一支架的连接，拆装方便。

本发明通过依次连接的Z轴平移台、Y轴平移台、连接座和X轴平移台，从而实现样品检测台的自由平移，结构简洁。

本发明采用Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台均为电动控制，调节方便且精准。

本发明通过设置条形限位条，便于第二支架的快速定位，方便组装。

本发明光谱采集口采用光纤耦合端子，并通过光纤连接光谱仪，通过光纤耦合端子的设置，既能使得被测光源能有效进入光纤的光入口，同时也是光纤的光入口的固定端，保证光入口能够正对LED器件的发光法线。

本发明还设有上位机，通过上位机来控制光谱仪、旋转电动台、Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台的工作，实现自动采集和分析光谱数据。

本发明检测方法中通过一侧装夹待测LED光源板即可实现多个LED器件的光谱测试，通过上位机控制光阑和待测LED器件的检测位置，保证多次重复测量的位置精度，通过严选光阑半径，无需反复调试，即可得到最准确的光谱数据，从而快速地完成光谱测试。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的低色温LED光谱采集图；

图3为本发明的高色温LED光谱采集图；

图4为对比例1的LED光谱采集图；

图5为对比例2的LED光谱溢出图；

图6为对比例2的LED光谱能量过低图。

附图中的标号为：

样品检测台1、光谱采集单元2、光阑2-1、透光孔2-1-1、光谱采集口2-2、底板3、条形限位条3-1、锁紧块4、第一支架5、旋转电动台6、第二支架7、Z轴平移台8、Y轴平移台9、连接座10、X轴平移台11、光谱仪12、光纤13。

实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

（实施例1）

如图1所示的针对多器件的LED光源板的光谱测量装置，包括样品检测台1和光谱采集单元2，其中样品检测台1沿X轴、Y轴和Z轴均可移动设置，用于固定和放置待测样品，实现装夹一次LED光源板，即可将各个LED器件分别移动至检测位。光谱采集单元2包括可调节地设于样品检测台1上方的光阑2-1以及固定安装在光阑2-1上方的光谱采集口2-2，光阑2-1上设有多个不同孔径的透光孔2-1-1，通过调节光阑2-1的位置，即可将不同的透光孔2-1-1移动至光谱采集口2-2的正下方，使得LED器件的发光光谱透过对应的满足检测需求的透光孔2-1-1进入光谱采集口2-2，避免多个LED器件的光谱相互叠加干扰，造成数据异常，难以分辨，从而实现对同一个LED光源板上的多个LED器件进行独立且准确的光谱测试。

具体地，本实施例的光谱测量装置包括底板3、锁紧块4和第一支架5，锁紧块4通过螺钉固定安装在底板3上，第一支架5的底部插入锁紧块4内并通过锁紧块4垂直固定安装在底板3上。第一支架5的上部固定安装有旋转电动台6，旋转电动台6的输出端沿竖直方向设置。光阑2-1整体呈类扇形结构，圆心与旋转电动台6的输出端同轴固定相连，实现光阑2-1水平方向的转动，透光孔2-1-1沿圆周方向均匀分布于光阑2-1上，且孔径依次递增，光谱采集口2-2正对透光孔2-1-1所在的圆周线上，通过旋转电动台6控制光阑2-1的转动，从而实现不同透光孔2-1-1在光谱采集口2-2正下方的切换，满足不同LED器件的光谱测试需求，避免多个LED器件的光谱相互叠加干扰。

底板3的上表面设有条形限位条3-1，条形限位条3-1的前侧设有固定安装在底板3上的第二支架7，第二支架7底部侧边与条形限位条3-1相接触，通过条形限位条3-1实现第二支架7的快速定位，便于组装。第二支架7上固定安装有Z轴平移台8，Z轴平移台8上固定安装有Y轴平移台9，Y轴平移台9上固定安装有连接座10，连接座10上固定安装有X轴平移台11，样品检测台1固定安装在X轴平移台11上，其中Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台均为电动平移台。通过Z轴平移台8带动Y轴平移台9升降，通过Y轴平移台9带动连接座10前后移动，进而带动X轴平移台11前后移动，通过X轴平移台11带动样品检测台1左右移动，从而实现安装在样品检测台1上的LED光源板的位置移动，进而实现各个LED器件分别移动至光谱采集口2-2的正下方，进行光谱测试。

本实施例的光谱测量装置还包括恒流电源、光谱仪12和上位机，光谱仪12与恒流电源电连接的，为光谱仪12提供稳定电压，光谱采集口2-2为光纤耦合端子，光纤耦合端子与光谱仪12之间连接有光纤13。上位机内安装有光谱分析系统和运动控制系统，光谱仪12、旋转电动台6、Z轴平移台8、Y轴平移台9和X轴平移台11均与上位机信号连接。通过上位机内的运动控制系统控制旋转电动台6、Z轴平移台8、Y轴平移台9和X轴平移台11自动动作，通过光谱分析系统对光纤13采集到的光谱进行分析，从而实现对同一个LED光源板上的多个器件实现自动采集分析，解决行业难题，提高光谱分析效率和准确度。

以波长为275nm~1100nm波段范围中，选取14种不同波长LED器件组成的LED光源板为例，各个LED器件排布方式为非等间距排列，采用上述的光谱测量装置针对该LED光源板进行光谱测量，方法如下：

步骤S1：装夹并固定待检LED光源板样品，将LED光源板样品通过胶粘或螺钉等方式固定安装在样品检测台1上，并将样品检测台1固定安装在X轴平移台11上；

步骤S2：确定LED光源板样品上的所有LED器件的三维坐标数据，将所有LED器件分别移动至的光纤耦合端子的正下方，使得LED器件的发光法线与光纤耦合端子的轴线相重合，调整Z轴平移台8的位置，选择合适的测试高度，保证采集的光谱相对强度值在光谱仪测量最大值的80%~90%之间，并依次将对应的三维坐标数据传输至上位机并保存；

步骤S3：确定所有LED器件对应的测试光阑半径，依据公式R=L-h×tanα计算，确定所有LED器件所对应最大光阑半径，转动光阑2-1，光阑2-1上的透光孔2-1-1的直径依次为2mm、4mm、6mm、8mm…，将满足R≤L-h×tanα且数值最靠近最大光阑半径的透光孔移动至光谱采集口的正下方，作为测试光阑半径，并将对应的透光孔2-1-1的位置数据保存至上位机，例如通过公式计算出来的最大光阑半径为7mm，则选择直径为6mm的透光孔2-1-1，其中L为待测LED器件与相邻的LED器件之间的最小距离、h为待测LED光源板到光阑的距离、α为待测LED器件的发光半角。

步骤S4：当每一个LED器件的三维坐标数据和对应的透光孔2-1-1的位置数据采集完成后，将光谱测量装置复位归零，点亮待测LED光源板样品，由上位机控制光谱仪12、旋转电动台6、Z轴平移台8、Y轴平移台9和X轴平移台11对各LED器件的光谱进行自动采集并传输至上位机进行分析，完成光谱自动采集测试，绘制光谱曲线、峰值波长等参数，如图2和图3所示。

（对比例1）

对比例1采用普通的测试方法对多器件的LED光源板的光谱进行测量，无光阑结构，测试结果如图4所示，两种LED光谱相互叠加干扰，造成数据异常，难以分辨，无法得到准确的光谱测量数据。

（对比例2）

对比例2在对比例1的基础上增加了光阑结构，但是无法确定准确的光阑半径，经常出现下面两种检测结果，如图5所示的光阑过大的情况下，LED光谱超过采集上限，出现数据溢出，又或者如图6所示，光阑半径过小，LED进光量减少，导致数据偏低，增加了杂散光带来的误差。每一次的LED器件光谱测试均需要反复试光阑，不仅无法保证测试精度，同时测试工序繁琐，浪费大量测试时间。

本发明通过设置可平移的样品检测台1，来调节待测LED光源板的位置，从而实现装夹一次即可将各个LED器件的移动至检测位，通过设置具有多种规格的透光孔2-1-1的光阑2-1，满足不同LED器件的光谱测试需求，避免多个LED器件的光谱相互叠加干扰，造成数据异常，难以分辨，从而实现对同一个LED光源板上的多个LED器件进行独立且准确的光谱测试，整个采集过程有上位机控制，既提高了测试便捷性，同时保证了重复测试的位置精度，最大可能地减小测量误差，提高光谱测试的准确度和效率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，其特征在于：采用光谱测量装置进行检测，所述光谱测量装置包括样品检测台、光谱采集单元、恒流电源、光谱仪和上位机，所述样品检测台适于放置待测样品并沿X轴、Y轴和Z轴均可移动设置，所述光谱采集单元包括可调节地设于样品检测台上方的光阑以及固定安装在光阑上方的光谱采集口，所述光阑上设有多个不同孔径的透光孔，所述透光孔适于通过调节光阑移动至光谱采集口的正下方；所述光谱仪与恒流电源电连接，所述光谱采集口为光纤耦合端子，所述光纤耦合端子与光谱仪之间连接有光纤；所述上位机内安装有光谱分析系统和运动控制系统，所述光谱仪、旋转电动台、Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台均与上位机信号连接；

所述测量方法包括以下步骤，

步骤S1：装夹并固定待检LED光源板样品；

步骤S2：确定LED光源板样品上的所有LED器件的三维坐标数据，将所有LED器件分别移动至光谱采集单元的正下方并将对应的三维坐标数据保存至上位机；

步骤S3：确定所有LED器件对应的测试光阑半径，依据公式R=L-h×tanα计算，确定所有LED器件所对应最大光阑半径，调节光阑，将满足R≤L-h×tanα且数值最靠近最大光阑半径的透光孔移动至光谱采集口的正下方，作为测试光阑半径，并将对应的透光孔的位置数据保存至上位机，其中L为待测LED器件与相邻的LED器件之间的最小距离、h为待测LED光源板到光阑的距离、α为待测LED器件的发光半角；

步骤S4：将光谱测量装置复位归零，点亮待测LED光源板样品，由上位机控制光谱仪、旋转电动台、Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台对各LED器件的光谱进行自动采集并传输至上位机进行分析。

2.根据权利要求1所述的一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，其特征在于：所述光谱测量装置还包括底板以及固定安装在底板上的第一支架，所述光阑水平转动安装在第一支架上，所述透光孔沿圆周方向均匀分布且孔径依次递增。

3.根据权利要求2所述的一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，其特征在于：所述第一支架上固定安装有旋转电动台，所述光阑与旋转电动台的输出端固定相连。

4.根据权利要求2所述的一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，其特征在于：所述底板上固定安装有锁紧块，所述第一支架的底部插设于锁紧块内并通过锁紧块与底板固定相连。

5.根据权利要求2所述的一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，其特征在于：所述底板上固定安装有第二支架，所述第二支架上固定安装有Z轴平移台，所述Z轴平移台上固定安装有Y轴平移台，所述Y轴平移台上固定安装有连接座，所述连接座上固定安装有X轴平移台，所述样品检测台固定安装在X轴平移台上。

6.根据权利要求1所述的一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，其特征在于：所述Z轴平移台、Y轴平移台和X轴平移台均为电动平移台。

7.根据权利要求5所述的一种针对多器件的LED光源板的光谱测量方法，其特征在于：所述底板的上表面设有条形限位条，所述第二支架底部侧边与条形限位条相接触。