CN203225042U - 一种用于高校光电专业教学应用的led特性测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，包括LED光源及其配合的夹具，以及用于测试所述LED光源的电特性测试模块、光空间分布特性测试模块、光度色度特性测模块和热特性测试模块。通过上述的四个模块完成对LED光源的电、光、色、热和各部分关联性研究等实验，设备结构简单，功能齐全，各部件之间的组合灵活性较强。

Description

一种用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置

技术领域

本实用新型涉及LED特性测试领域，尤其涉及一种适用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置。

背景技术

发光二极管简称LED，是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结，因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

LED照明产品作为新一代“绿色照明产品”逐步深入人心，其高效、节能、环保、长寿命的特点，在道路照明、隧道照明、公共照明等功能照明应用中尤为凸显。展望未来几年，LED照明产品将会应用于更广阔的照明领域，并与太阳能、风能等“绿色能源”相结合，成为解决区域能源危机和环境问题的发展方向。

目前LED“绿色”照明产业蓬勃发展，为满足市场人才需求，国内外各高校光电专业积极开展LED专业相关的理论教学，因而，一款适合于目前高校光电专业教学应用的LED特性测试实验装置将极大填补LED专业教学的空白，通过这样一款实验系统可以使学生更深入的了解LED电、光、色、热等特性，达到教学仪器辅助教学的目的，也对社会推广LED“绿色”照明具有极其重要的意义。而目前类似LED特性测试设备多为工业测试设备，价格昂贵，集成度和自动化程度高，无法满足各高校的教学要求。各高校配备的相关LED特性测试实验设备，大多功能单一或不满足专业标准，对应的各特性实验参数测量不齐全或无各参数关联性分析环节，且实验测量方法不满足专业标准，这样的实验设备，根本无法真实全面的描述现有LED的特性，极大影响了各高校对口的专业人才的培养。

实用新型内容

为解决现有高校LED特性测试实验装置中存在的不足，克服现有的LED特性测试教学实验设备与测量方法不专业和测量参数不全面等问题，本实用新型提供了一种用于高校光电专业教学应用的LED专业、综合的特性测试装置。

一种用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，包括LED光源及其配合的夹具，以及用于测试所述LED光源的电特性测试模块、光空间分布特性测试模块、光度色度特性测模块和热特性测试模块。

所述LED光源为红、绿、蓝、白直插型、贴片型或1W大功率型的灯珠。所述的夹具正面带有直插或贴装所述LED光源的接口，其反面有两个电源供电接口和两个表头测试接口。

所述的电特性测试模块为带有电压表头和电流表头的稳压源，用于显示所述LED光源测试数据和向所述的LED光源供电。

在电特性测试模块中，选用稳压源作为LED光源的电源，向LED光源输出稳定的电压，通过稳压源的调节旋钮，稳压源上的电压表头和电流表头可显示LED光源的正、反向电流值和电压值，通过对正、反向电流值和电压值分析，来完成对来完成对LED光源正、反向伏安特性曲线的测量与分析。在电特性测试模块中，还可以将记录的正、反向电流值和电压值输入计算机，通过专业软件测试平台，完成对LED光源正、反向伏安特性曲线的测量与分析。

所述的光空间分布特性测试模块包括：

带有电压表头和电流表头的第一恒流源，用于显示所述LED光源测试数据和向所述的LED光源供电；

导轨；

与所述导轨滑动配合的第一拖板，该第一拖板上安装有角度盘，所述的角度盘上带有用于在测试时放置所述LED光源的固定圈；

与所述导轨滑动配合的第二拖板，所述的第二拖板上设有升降调节架，所述升降调节架的顶部设有光阑筒；

第一光度探头，放置在光阑筒远离所述角度盘的一端；

以及与所述第一光度探头连接的第一照度计。

将LED光源通过导线接入恒流源，并将装好待测光源的夹具放置在角度盘的固定圈内，并通过导轨上的拖板移动角度盘和光阑筒，调整角度盘和光阑筒之间的距离，然后通过升降调节架调节光阑筒的高度，使光阑筒和LED光源处于同一水平面上，LED光源发出的光通过光阑筒被第一光度探头采集，然后将采集到的信息显示在第一照度计上，然后旋转角度盘，各角度光通过光阑筒落到第一光度探头上，从而得到LED光源所旋转各个角度的照度值，读取照度计的表头照度数据，实现对LED光源平均强度，二维空间发光特性曲线，半强度角与偏差角和电-光特性的测试与分析。

所述的光度色度特性测模块包括：

带有电压表头和电流表头的第二恒流源，用于显示所述LED光源测试数据和向所述的LED光源供电；

积分球，带有光源入口、光度探头入口和光纤入口；

第二光度探头，放置在所述的光度探头入口；

第二照度计，与所述的第二光度探头连接；

光谱仪；

光纤，该光纤的一端放置在所述光纤入口处，另一端与所述光谱仪连接；

以及与所述光谱仪和第二照度计连接的计算机。

将LED光源放置在积分球的光源入口处，第二光度探头放置在光度探头入口处，光纤的一端接入光纤入口，通过第二光度探头可得到LED光源发出光的照度值，同时光纤将LED光源发出的光导入光谱仪，通过第二照度计和光谱仪所记录的数据，完成对LED光源光通量及其发光效率，峰值波长与谱线宽度，光功率分布曲线，色度坐标，主波长，相对色温、色纯度、显色指数、色容差、光-色-电关系的测试与分析。

所述的第一光度探头和第二光度探头的光谱响应曲线为明视觉条件下光谱光视效能曲线，即两个光度探头的光谱灵敏度为被测器件发射的光谱范围内校准到CIE（国际照明委员会）标准光度观察者光谱曲线二级或二级以上。

所述的热特性测试模块包括：

带有温控夹具的K系数测试箱，该K系数测试箱设有放置所述LED光源的容纳空间；

以及用于向所述LED光源供电的电源。

所述的电源为热阻结温测试箱或带有电压表头和电流表头的恒流源。

选用热阻结温测试箱作为LED光源的电源，可测量LED光源的电压温度系数K和热阻结温。

本实用新型的将LED光源的特性分为四个模块进行测试，各个模块部件具有专用件和通用件，且各部件达到工业水准，可根据具体测试与客户需要进行合理搭配，各部件之间的组合灵活性较强，满足教学仪器的要求，能全面测试LED的特性。

附图说明

图1为本实用新型电特性测试模块的装置示意图。

图2为本实用新型光空间分布特性测试模块的装置示意图。

图3为本实用新型光度色度特性测模块的装置示意图。

图4为本实用新型热特性测试模块的装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置作进一步详细描述。

一种用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，包括LED光源及其配合的夹具，以及用于测试LED光源的电特性测试模块、光空间分布特性测试模块、光度色度特性测模块和热特性测试模块。

如图1所示，电特性测试模块包括：稳压源1、LED光源2、夹具3和计算机4。LED光源2安装在夹具3内，夹具3通过红、黑两条导线接入稳压源1，计算机4也与稳压源1连接。稳压源1上带有电流表头和电压表头，分别用于显示LED光源2的电流值和电压值。

电特性测试模块的各部件连接好后，通过稳压源1中的调节旋钮，电流表头和电压表头上显示LED光源2的正、反向电流值和电压值，然后将正、反向电流值和电压值输入计算机4，通过专业软件测试平台，完成对LED光源2正、反向伏安特性曲线的测量与分析。

如图2所示，光空间分布特性测试模块包括：恒流源5、夹具6、导轨7、角度盘8、光阑筒9、光度探头10、照度计11、计算机12、拖板28和拖板29。

LED光源放置在夹具6内，夹具6通过导线接入恒流源5，且装有LED光源的夹具6放置在角度盘8的固定圈内。

拖板28和拖板29与导轨滑动配合，角度盘8和光阑筒9分别安装在拖板28和拖板29上，光阑筒9一端朝向角度盘8，光阑筒9的另一端放置有光度探头10，光度探头10通过导线与照度计11，照度计11通过USB数据线与计算机12连接。

在开始光空间分布特性测试之前，通过在导轨7上滑动拖板28和拖板29，调整角度盘8和光阑筒9之间的距离，然后在调节光阑筒9的升降架，使光阑筒9和LED光源处于同一水平面上，完成整个光路的调节。

LED光源发出的光通过光阑筒9被光度探头10所采集，同时在照度计11上显示照度值，然后旋转角度盘8，各角度光通过光阑筒9落到光度探头10上，从而得到LED光源所旋转各个角度的照度值，通过计算机12读取照度计11上的数据，对LED光源平均强度，二维空间发光特性曲线，半强度角与偏差角和电-光特性的进行测试和分析。

如图3所示，光度色度特性测模块包括：夹具13、积分球14、光谱仪18、恒流源19、光度探头20、照度计21和计算机22。

LED光源放置在夹具13内，夹具13通过红黑两条导线接入恒流源19。积分球14带有光源入口15、光度探头入口16和光纤入口17，带有LED光源的夹具13放置在光源入口15，光度探头20放置在光度探头入口16处，且光度探头20与照度计21连接，积分球14和光谱仪18之间通过光纤连接，光纤的一端伸入光纤入口17，另一端连接光谱仪18。计算机22通过USB数据线与光谱仪18和照度计21连接。

LED光源发出的光通过光度探头20，并在照度计21上显示光的照度值，同时LED光源发出的光通过光纤导入光谱仪18，照度计21和光谱仪18所采集的数据进入计算机22，由计算机完成对LED光源光通量及其发光效率，峰值波长与谱线宽度，光功率分布曲线，色度坐标，主波长，相对色温、色纯度、显色指数、色容差、光-色-电关系的测试与分析。

如图4所示，热特性测试模块包括：K系数测试箱23、夹具24、恒流源25、热阻结温测试箱26和计算机27。

LED光源放置在夹具24内，夹具24安装在K系数测试箱23的内部，恒流源25通过导线与具24连接，恒流源25作为LED光源的电源。

通过调节K系数测试箱23上的温度控制按钮，来测量不同温度条件下LED光源的电压特性变化，然后通过计算机27完成电压温度系数的测量分析。

恒流源25还可以更换为热阻结温测试箱26，由热阻结温测试箱26作为LED光源的电源，在分析和测量电压温度系数K的同时，还可对LED光源的热阻和结温进行测量与分析。

本实用新型的四个模块按照上述的方法搭建好后，就可按照实验预定规程，完成电、光、色、热四个部分特性实验和也可合理组合来完成各部分关联性研究等实验。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，包括LED光源及其配合的夹具，以及用于测试所述LED光源的电特性测试模块、光空间分布特性测试模块、光度色度特性测模块和热特性测试模块。

2.如权利要求1所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述LED光源为红、绿、蓝、白直插型、贴片型或1W大功率型的灯珠。

3.如权利要求1所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述的夹具正面带有直插或贴装所述LED光源的接口，其反面有两个电源供电接口和两个表头测试接口。

4.如权利要求1所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述的电特性测试模块为带有电压表头和电流表头的稳压源，用于显示所述LED光源测试数据和向所述的LED光源供电。

5.如权利要求1所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述的光空间分布特性测试模块包括：

带有电压表头和电流表头的第一恒流源，用于显示所述LED光源测试数据和向所述的LED光源供电；

导轨；

与所述导轨滑动配合的第一拖板，该第一拖板上安装有角度盘，所述的角度盘上带有用于在测试时放置所述LED光源的固定圈；

与所述导轨滑动配合的第二拖板，所述的第二拖板上设有升降调节架，所述升降调节架的顶部设有光阑筒；

第一光度探头，放置在光阑筒远离所述角度盘的一端；

以及与所述第一光度探头连接的第一照度计。

6.如权利要求5所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述的第一光度探头光谱响应曲线为明视觉条件下光谱光视效能曲线。

7.如权利要求1所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述的光度色度特性测模块包括：

带有电压表头和电流表头的第二恒流源，用于显示所述LED光源测试数据和向所述的LED光源供电；

积分球，带有光源入口、光度探头入口和光纤入口；

第二光度探头，放置在所述的光度探头入口；

第二照度计，与所述的第二光度探头连接；

光谱仪；

光纤，该光纤的一端放置在所述光纤入口处，另一端与所述光谱仪连接；

以及与所述光谱仪和第二照度计连接的计算机。

8.如权利要求7所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述的第二光度探头光谱响应曲线为明视觉条件下光谱光视效能曲线。

9.如权利要求1所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述的热特性测试模块包括：

带有温控夹具的K系数测试箱，该K系数测试箱设有放置所述LED光源的容纳空间；

以及用于向所述LED光源供电的电源。

10.如权利要求9所述的用于高校光电专业教学应用的LED特性测试装置，其特征在于，所述的电源为热阻结温测试箱或带有电压表头和电流表头的恒流源。

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