CN201464158U - Led光学参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种LED光学参数测量装置，包括：光学探测头和光栅摄谱仪，光学探测头包括用于接收LED发光的光输入端口和光输出端口，光学探测头的光输出端口与光栅摄谱仪的光输入端口连接。本实用新型实施例通过光学探测头直接和光栅摄谱仪相连接而直接引入测量光束，减少光损失和CCD积分时间，进而提高整体的测量速度。

Description

LED光学参数测量装置

技术领域

本实用新型涉及测量领域，尤其涉及一种LED光学参数测量装置。

背景技术

在LED的生产及应用中，常常需要测量LED的峰值波长、色品坐标xy(白光LED)、正向电压以及反向漏电流等光电参数，尤其是在对LED的颜色以及电性的一致性要求很高的应用场合，如大屏幕显示、LED照明光源等领域。但是由于半导体芯片及生产工艺的限制，使得目前生产出来LED(尤其是白光LED)存在光色、电性参数分布不均匀等问题，因此快速、准确的测量其光色电参数，然后根据测量结果进行分类已成为LED生产中重要的环节。随着近年来LED产业的飞速发展，投产规模不断扩大，对高精度快速的LED光电参数测量仪的需求也在迅速增长中，但目前我国生产该类仪器的厂家并不多，主要依赖于进口，其成本高，不利于行业的发展。

如图1示一种LED光电参数检测系统，包括光学参数测量装置和电学参数测量装置。其中光学参数测量装置包括，分光镜、CCD探测器、光强测量单元、光纤、微型光谱仪和单片机。LED发出的光束经过平面分光镜变成两路分开的光束，一路大约50％通过光纤进入光谱仪测量其光谱分布，进而计算出其它的光色参数；另一路50％进入光度探测器测量其光强。由光纤输入的光束通过准直镜反射后，会平行地照在光栅平面上，经光栅衍射形成光谱光束，然后经收集镜聚焦后在焦平面上形成光谱带，置于焦平面上的线阵CCD探测器的不同像元位置对应不同的波长，而CCD探测器的每个像元感应的电压大小对应于该像元接收光强的强弱，通过扫描CCD探测器各点像元输出电压，就可以得到光谱的功率分布P(λ)，然后在计算机中根据P(λ)计算出光谱参数。光强部份由于光度探测器转换后的电流信号非常小，尤其是还采用积分电路对输出电压进行平均化处理，积分时间由MCU的定时器精确控制，并采用采样保持器保持积分后的输出电压，然后进行AD转换，最后得出光强的数据。

现有技术由于采用分光镜以及光纤导光，造成的光损失导致CCD积分时间加长，进而导致整体测量速度降低。

发明内容

本实用新型为了解决现有技术中采用分光镜以及光纤导光，造成的光损失导致CCD积分时间加长，进而导致整体测量速度降低。

本实施实用新型提供一种LED光学参数测量装置，包括：光学探测头和光栅摄谱仪，光学探测头包括用于接收LED发光的光输入端口和光输出端口，光学探测头的光输出端口与光栅摄谱仪的光输入端口连接。

所述光学探测头为圆筒形光强探测头。

所述光学探测头为球型流明探测头。

所述光栅摄谱仪包括：外壳和位于壳体内的中性密度滤光片、准直物镜、平面衍射光栅、成像物镜、线阵CCD和测量电路，所述壳体上设置有光输入端口，所述中性密度滤光片位于光输入端口和准直物镜之间，所述平面衍射光栅接收所述准直物镜反射光线并形成光谱光束后传送给所述成像物镜，所述线阵CCD位于所述成像物镜的焦平面上，所述线阵CCD与所述测量电路电性连接.

所述光输入端口为一狭缝。

所述成像物镜为球面反射镜。

所述测量电路包括：光色计算芯片、存储器、CCD时序控制芯片、RAM、A/D转换器、USB模块和电源控制芯片；所述光色计算芯片连接所述存储器、所述CCD时序控制芯片、所述RAM和所述USB模块，控制所述存储器存储色度计算的参数和所述滤色片的校正参数，通过所述USB模块与计算机相连接以传输数据，向所述CCD时序控制芯片提供主时钟信号；所述CCD时序控制芯片连接所述RAM，所述RAM连接A/D转换器，所述CCD时序控制芯片和A/D转换器连接线阵CCD，所述CCD时序控制芯片向所述RAM发出地址控制信号，根据所述主时钟信号向所述线阵CCD发出CCD时序控制脉冲以改变CCD的曝光时间，所述A/D转换器将所述线阵CCD的光谱模拟信号转变为光谱数字信号，所述RAM根据所述地址控制信号存储所述光谱数字信号。

在所述线阵CCD和所述A/D转换器之间还连接有信号调整电路，依序包括阻抗匹配电路、前置放大电路、低通滤波电路和可编程增益放大电路。

本实用新型实施例通过光学探测头直接和光栅摄谱仪相连接而直接引入测量光束，减少光损失和CCD积分时间，进而提高整体的测量速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中LED光电参数检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的LED光学参数测量装置的结构框图；

图3为本实用新型实施例的另一LED光学参数测量装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的另一LED光学参数测量装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中光栅摄谱仪的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中测量电路框架图；

图7为本实用新型实施例的测量电路中信号调整电路的框架图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2所示为根据本实用新型的LED光学参数测量装置，它通过USB接口和相应通讯协议与计算机进行连接.该装置200包括光学探测头210和光栅摄谱仪220，光学探测头210包括用于接收LED发光的光输入端口211和光输出端口212，其光输出端口212与光栅摄谱仪220的光输入端口221连接.本实用新型取消使用光纤以及分光镜而直接引入测量光束，减少光损失和CCD积分时间，进而提高整体的测量速度.

其中，光学探测头210可以是CIE-127规范的圆筒形光强探测头(如图3所示)，直径为100mm，也可以是CIE-127规范的球型流明探测头，直径为220mm(如图4所示)。本实用新型可根据不同计量要求，可更换不同的光学测试装置，包括光强度探测头和流明探测头。

如图5所示为光栅摄谱仪220。光栅摄谱仪220包括外壳222和位于壳体222内的中性密度滤光片223、准直物镜224、平面衍射光栅225、成像物镜226、线阵CCD 227和测量电路228。壳体222上设置有光输入端口221，且光输入端口221为一狭缝。中性密度滤光片223位于光输入端口221和准直物镜224之间。成像物镜226为球面反射镜，平面衍射光栅225接收准直物镜224反射的光线，形成光谱光束后传送给成像物镜226，线阵CCD 227位于成像物镜226的焦平面上。线阵CCD 227与测量电路228电性连接。光束从输入端口221进入，经过中性密度滤光片223衰减后，再经准直物镜224反射后平行地照在平面衍射光栅225上，由平面衍射光栅225形成光谱光束，然后经成像物镜226会聚后照射到线阵CCD 227上，线阵CCD 227将光谱信号输入测量电路228。此外，在本实施例的壳体222内还设置由吸收阱229(如图5所示)，可有效吸抑制产生的杂散光。本实施例还可以针对不同波段以及不同分辨率需求，更换平面衍射光栅，改变入射狭缝宽度。本实施例的外壳可以由一整块铝材精加工而成，以有效防止温度形变或是震动所致的光谱漂移，测量精度差等问题发生。

如图6所示为测量电路228的电路结构。测量电路228包括光色计算芯片、存储器、CCD时序控制芯片、RAM、A/D转换器、USB模块和电源控制芯片。光色计算芯片连接存储器、CCD时序控制芯片、RAM和USB模块，控制存储器存储色度计算的参数和各滤色片的校正参数，通过USB模块与计算机相连接以传输数据，向CCD时序控制芯片提供主时钟信号。滤色片的校正参数是在标准灯照射情况下测量得到的。CCD时序控制芯片连接RAM，RAM连接A/D转换器，CCD时序控制芯片和A/D转换器连接线阵CCD。CCD时序控制芯片向RAM发出地址控制信号，根据主时钟信号向线阵CCD发出CCD时序控制脉冲以改变CCD的曝光时间，A/D转换器将线阵CCD的光谱模拟信号转变为光谱数字信号，RAM根据地址控制信号存储该光谱数字信号。具体而言，当读出CCD各像素信号值并进行AD转换时，由光色计算芯片提供初始存储地址，CCD时序控制芯片控制RAM地址递增，并把AD转换的数据存储于相应RAM地址中；当开始色度计算或需传输给计算机CCD扫描数据时，由光色计算芯片控制地址递增读回RAM中存储的数据。由于CCD的读出时间决定其最小曝光时间的大小，而这样可以减小CCD的最小曝光时间。RAM地址也受光色计算芯片控制，可以做为光色计算芯片的外扩内存使用，保证色度计算时的大量数据计算所需的内存空间。

如图7所示，在线阵CCD和A/D转换器之间还连接有信号调整电路，依序包括：阻抗匹配电路、前置放大电路、低通滤波电路和可编程增益放大电路。但上述电路的顺序不限于此，可以调整、增加和省略。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、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，并不用于限定本发明的保护范围，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 (8)

1.一种LED光学参数测量装置，其特征在于，该装置包括：光学探测头和光栅摄谱仪，所述光学探测头包括用于接收LED发光的光输入端口和光输出端口，所述光学探测头的光输出端口与所述光栅摄谱仪的光输入端口连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光学探测头为圆筒形光强探测头。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光学探测头为球型流明探测头。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光栅摄谱仪包括：外壳和位于壳体内的中性密度滤光片、准直物镜、平面衍射光栅、成像物镜、线阵CCD和测量电路，所述壳体上设置有光输入端口，所述中性密度滤光片位于光输入端口和准直物镜之间，所述平面衍射光栅接收所述准直物镜反射光线并形成光谱光束后传送给所述成像物镜，所述线阵CCD位于所述成像物镜的焦平面上，所述线阵CCD与所述测量电路电性连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述光输入端口为一狭缝。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述成像物镜为球面反射镜。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测量电路包括：光色计算芯片、存储器、CCD时序控制芯片、RAM、A/D转换器、USB模块和电源控制芯片；所述光色计算芯片连接所述存储器、所述CCD时序控制芯片、所述RAM和所述USB模块，控制所述存储器存储色度计算的参数和所述滤色片的校正参数，通过所述USB模块与计算机相连接以传输数据，向所述CCD时序控制芯片提供主时钟信号；所述CCD时序控制芯片连接所述RAM，所述RAM连接A/D转换器，所述CCD时序控制芯片和A/D转换器连接线阵CCD，所述CCD时序控制芯片向所述RAM发出地址控制信号，根据所述主时钟信号向所述线阵CCD发出CCD时序控制脉冲以改变CCD的曝光时间，所述A/D转换器将所述线阵CCD的光谱模拟信号转变为光谱数字信号，所述RAM根据所述地址控制信号存储所述光谱数字信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：在所述线阵CCD和所述A/D转换器之间还连接有信号调整电路，依序包括阻抗匹配电路、前置放大电路、低通滤波电路和可编程增益放大电路。

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