CN204301972U - 一种测试led芯片光学特性参数的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种测试LED芯片光学特性参数的装置。该装置包括计算机、恒流源、用于放置被测LED芯片的检测平台、分光镜、光谱仪和光电探测器；其中计算机、恒流源和用于放置被测LED芯片的检测平台依次连接，光谱仪和光电探测器分别与计算机连接；沿着放置在检测平台上的被测LED芯片发出光的光束方向，光谱仪和光电探测器分别排列在分光镜之后。该装置可以测试LED芯片的光学特性参数例如发光强度和光谱功率分布函数，并得出LED光源色度坐标、峰值波长和主波长的值，从而可以用于检测并确保LED芯片的性能符合设计指标的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子器件测试技术领域，特别涉及一种测试LED芯片光学特性参数的装置。
背景技术
发光二极管LED(Light Emitting Diode)是一种电致发光的半导体器件，它属于冷光源，并且具有传统二极管的有关PN结的特性。LED具有电光转换效率高、体积小、寿命长、电压低、节能和环保等特点，同时，LED还具有反应快、发光颜色和强度易控制等突出性能，这些是其它光源所无法比拟的。因此，近年来与LED相关的芯片设计、封装、驱动电源等方面受到了国内外的普遍关注，各种各样的LED产品层出不穷，人们相继研发出了黄、橙、绿等颜色的LED，同时通过在蓝光LED上覆盖淡黄色荧光粉涂层而研制出了白光LED，从而使得LED步入了通用照明领域，并带来了照明领域的变革。LED将逐渐成为照明市场的主流光源之一，将在道路照明、隧道照明、公共照明等应用领域中扮演越来越重要的角色。
在LED发展的早期，LED主要应用于电子产品的指示灯，而且是以单个器件的形式出现，因此，对于其亮度的控制和波长的选择要求并不高。近年来随着LED光效和亮度的不断提高，以及它在众多领域的广泛应用，人们对LED质量的要求也越来越高。例如，当LED被用作阵列和显示屏的显示器件时，由于多个LED的光电性能参数存在着一定的差异，会引起波长和亮度的较大的离散性与不均匀性，此时如果不经过检测与选择，会造成所制作的阵列和显示屏的发光和亮度等的不均匀，色彩对比效果差。
因此，在LED的制造过程中，必须对LED芯片的光电特性进行测试，以确保LED的性能与可靠性。目前人们所研制的一些LED测试与分选设备，可以对LED的一些电参数和光谱参数进行检测，但随着LED产能的不断扩大，现有的这些LED测试与分选设备的测试速度、分选速度、以及价格等受到越来越多的挑战。为此，对LED光电参数的测试，在测试速度与测试的方便性等方面做进一步的改进与提高就变为非常有必要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种测试LED芯片光学特性参数的装置。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种测试LED芯片光学特性参数的装置，包括计算机、恒流源、用于放置被测LED芯片的检测平台、分光镜、光谱仪和光电探测器；其中计算机、恒流源和用于放置被测LED芯片的检测平台依次连接，光谱仪和光电探测器分别与计算机连接；沿着放置在检测平台上的被测LED芯片发出光的光束方向，光谱仪和光电探测器分别排列在分光镜之后。
所述的计算机优选为微型计算机，更优选为个人计算机，其CPU为1.5GHz以上，内存为512M以上，硬盘空间1G以上，操作系统为Windows2000或Windows XP；计算机是用于对整个测试过程进行控制、进行测试数据的处理、在显示器上对测试过程中的操作步骤进行提示与显示、对测试数据进行显示与保存等。
所述的恒流源用于为被测LED芯片提供稳定的电流，使得在对LED芯片进行光学特性参数的测试时，可以调节恒流源的输出电流值到LED芯片的规定工作电流。所述的恒流源包括依次连接的电流源电路、信号调理电路和反馈控制电路；其中电流源电路是一种数模转换电路，其在计算机的作用下用于产生一定数值的电压；信号调理电路是用于对该电压的值进行放大；反馈控制电路根据LED芯片所需要的工作电流，通过使用信号调理电路来自适应地调整电流源电路所输出的电压值的大小。所述的恒流源中的电流源电路为具有8位串行输入和电压输出，并具有可编程的内部电压，可以对建立时间进行编程的电流源电路，优选为TLV5624，其由Texas Instruments公司所生产；TLV5624由控制逻辑单元、上电复位模块、锁存器、电阻解码器、输出缓冲器以及串行接口等构成。
所述的分光镜用于将LED芯片的发光分成两束后分别到达光谱仪和光电探测器。
所述的光谱仪用于检测被测LED芯片光谱能量分布的光谱信号，并把光谱中的各个波长区分出来；其主要包含一个电荷耦合元件CCD(Charge-CoupledDevice)。对被测LED芯片，光谱仪通过CCD进行采样、对采样信号进行放大、并做数据转换之后送入计算机进行处理，获得被测LED芯片的各个波长的能量特征例如光谱功率分布函数，从而计算出LED光源色度坐标、峰值波长和主波长的值。所述的光谱仪优选为Spectral Products公司生产的型号为SM440的紧凑型CCD成像光谱仪，可测量的光谱波长范围为200nm至1050nm。这种光谱仪包含扫描系统、CCD、信号接收单元、信号放大器和A/D数据采集单元。被测LED芯片的发光经过光谱仪的CCD之后转变为电信号，然后由信号放大器进行放大，再经过A/D变换，将模拟量转换成数字量，并送给计算机进行处理。
所述的光电探测器用于将LED的发光强度转换为电信号,并传送到计算机中进行处理,再通过计算来获得发光强度的值。所述的光电探测器包含光电倍增管、制冷系统、宽带放大器、比较器和计数器；其中光电倍增管是整个探测器的核心，它是利用光的外光电效应的一种光电器件，主要包括光电阴极和倍增极，当光子信号经过光电倍增管时，光子信号就被转换为电信号。本实用新型对光电探测器中的光电倍增管优选为由北京滨松光子技术股份有限公司生产的型号为CR125的光电倍增管。这种光电倍增管有较高的灵敏度，可以探测非常微弱的光信号，甚至是单光子信号。在本实用新型的装置中，光电倍增管的光电转换特性是与光的入射辐射的能量相匹配，也与相应的输入电路在电特性上有良好的匹配，从而可以保证具有足够大的转换系数、线性范围、信噪比和快速的动态响应等特性。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：本实用新型对LED发光强度和光谱参数具有较高的检测精度，而且成本较低。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的工作示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
本实用新型提供了一种测试LED芯片光学特性参数的装置，如图1所示：包括用于为LED芯片提供稳定电流的恒流源，用于放置被测LED芯片的检测平台，用于将LED芯片的发光分成两束后分别到达光电探测器和光谱仪的分光镜，用于检测LED芯片各个波长的能量特征例如光谱功率分布函数的光谱仪，用于检测LED发光强度的光电探测器，以及微型计算机；该微型计算机用于对恒流源的输出电流进行控制、对测试数据进行采集、对光谱参数和发光强度等进行计算、对测试结果进行显示等。其中，计算机、恒流源和检测平台依次连接，光谱仪和光电探测器分别与微型计算机连接；沿着放置在检测平台上的被测LED芯片发出光的光束方向，光谱仪和光电探测器分别排列在分光镜之后。
对该装置的操作包括如下步骤：首先，将被测LED芯片放置在检测平台上，被测LED芯片与装置的恒流源进行连接；其次，该装置中的分光镜位于被测LED芯片的上方，分光镜把被测LED芯片的发光分成两束后分别到达光电探测器和光谱仪。
步骤1：启动光电探测器和光谱仪，即打开它们的电源开关，使它们处于运行状态。
步骤2：启动微型计算机，即打开微型计算机的电源开关并运行计算机上的操作系统、测试程序等。
步骤3：在微型计算机的作用下，恒流源产生一定数值的电流，并施加到被测LED芯片的引脚上，并使得LED发出一定强度的光。
步骤4：分光镜把LED芯片的发光分成两束，一束光被送到光电探测器，另一束光被送到光谱仪。
步骤5：光电探测器对LED芯片的发光进行检测，将LED芯片的发光强度转换为电信号,并传送到微型计算机中进行计算，从而获得发光强度的值。
步骤6：光谱仪检测LED芯片光谱能量分布的光谱信号，通过对光谱信号进行采样、信号放大等处理之后送入微型计算机中进行计算，获得LED芯片的各个波长的能量特征例如光谱功率分布函数，并得出LED光源的色度坐标、峰值波长和主波长的值。
至此，操作的步骤就结束了。
本实用新型的工作示意图如图2所示：被测LED芯片在加电之后发出一定强度的光，由光电探测器和光谱仪来对这种光进行检测，其中光电探测器获得发光强度，光谱仪获得光谱信号，之后由微型计算机对所获得的发光强度和光谱信号进行处理，而得到被测LED光学特性参数的测试结果。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种测试LED芯片光学特性参数的装置，其特征在于：包括计算机、恒流源、用于放置被测LED芯片的检测平台、分光镜、光谱仪和光电探测器；其中计算机、恒流源和用于放置被测LED芯片的检测平台依次连接，光谱仪和光电探测器分别与计算机连接；沿着放置在检测平台上的被测LED芯片发出光的光束方向，光谱仪和光电探测器分别排列在分光镜之后。
2.根据权利要求1所述的测试LED芯片光学特性参数的装置，其特征在于：所述的计算机为微型计算机。
3.根据权利要求2所述的测试LED芯片光学特性参数的装置，其特征在于：所述的计算机为具有如下配置的个人计算机：CPU为1.5GHz以上，内存为512M以上，硬盘空间1G以上，操作系统为Windows2000或Windows XP。
4.根据权利要求1所述的测试LED芯片光学特性参数的装置，其特征在于：所述的恒流源中的电流源电路为具有8位串行输入和电压输出、可编程的内部电压、可以对建立时间进行编程的电流源电路。
5.根据权利要求4所述的测试LED芯片光学特性参数的装置，其特征在于：所述的电流源电路为型号TLV5624的元器件。
6.根据权利要求1所述的测试LED芯片光学特性参数的装置，其特征在于：所述的光谱仪为型号SM440的紧凑型CCD成像光谱仪。
7.根据权利要求1所述的测试LED芯片光学特性参数的装置，其特征在于：所述的光电探测器为型号CR125的光电倍增管。
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