CN205139316U - 板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于自研光纤光谱仪的LED快速光色检测系统，包括电源、显示器、工控主机和LED测试机械结构，工控主机由光谱仪、LED切换控制板、主控板和工控机主板组成，光谱仪的USB接口和主控板分别直接与工控机主板相连，LED切换控制板和电源相连；LED测试机械结构由基座、积分球、固定支架、积分球支架、滑块、LED夹具、LED测试板、导轨、推拉杆和光纤组成。本实用新型的优点在于：可利用不同夹具适配不同封装的LED进行实时检测，并可方便用户进行补粉操作，采用推拉式结构，操作简单，可以应用于不同封装COB生产厂商，检测快速、准确方便，误差小，可以满足COB封装LED补粉排测机的实际测量要求。

Description

板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统

技术领域

本实用新型属于LED的光色检测系统，涉及板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统。

技术背景

随着固态照明技术的不断进步，LED应用市场逐渐成熟，LED产业将成为未来新的经济增长点，LED产业进程的加快使得LED封装产业的快速崛起。随着封装技术的不断发展，板上芯片集成(COB)封装技术得到越来越多的重视，该封装形式可缩小和减轻整个LED器件的体积和重量。COB光源与传统的半导体集成电路进行大规模集成后可以实现LED灯具模块化，同时由于其具有光通量大，出光密度高，发光均匀等特性，在室内外照明灯具中得到了广泛的应用，如筒灯，球泡灯，日光灯管，路灯以及工矿灯。

COB封装LED主要用于照明，因此对色温的敏感性最高，但同一批COB光源由于面积较大，经常出现荧光粉涂覆不均匀的情况，最终造成同一批次光源在色温上的较大差异。一般在生产过程中通过对每颗COB封装的LED进行实时的色温与光通量的检测，若色温不合理，则需要实时进行补粉(补充荧光粉)，然后在色温达到合适容差范围内后方可出厂。同时，COB封装本身外形尺寸各异，需要适配不同的夹具，也给检测补粉带来困难。传统top型LED的分光机不能满足COB封装LED的检测过程，需要一种新型的LED专门检测设备来对COB封装LED进行色温、光通量及其它相应参数的检测。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统，可利用不同夹具适配不同封装的LED进行实时检测，并可方便用户进行补粉操作，可以应用于不同封装COB生产厂商，检测快速、准确方便和重复性高。

本实用新型的技术解决方案如下：

板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统由电源、LED切换控制板、光谱仪、LED测试机械结构和显示器组成。其中电源模块采用高精度恒流恒压源，LED切换控制板和光谱仪安装在工控主机内，显示器与工控主机相连。电源采用香蕉线与主机内部的切换板相连，光谱为USB接口，直接与机箱内部的主板相连，主机通过20针的双排插针与LED测试机械结构相连，包括切换电源与各颗LED的选通线。

本实用新型中，所提及的光谱仪的光路设计采用Czerny-Turner结构，其利用氧化发黑的LY12铝材作为系统的外壳材料，采用入射与聚焦等焦距的结构，焦距为60mm，光栅采用600grv/mm的平面衍射光栅，闪耀波长为450nm，入射狭缝为50μm，闪耀波长处的分辨率为0.3nm。LED测试机械结构采用下扣式积分球作为LED混光测试装置，在积分球下部开孔设计可推拉式LED装夹机构。该机构采用顶针设计，不同颗数LED夹具对应不同的顶针机构。系统主控板和LED切换板分别集成在两块电路板上，其中，主控板采用Cortex-M3作为主处理器，USB口作为数据传输通道，通过USB2.0接口与工控主机进行通讯。LED切换板电路设计采用大电流且耐高压的功率型MOSFET作为切换的开关器件，其控制脉冲由M3控制器产生，经过一个射极跟随的信号三极管8050后与高耐压的隔离光耦相连，通过光耦来对开关MOSFET进行控制，同时光耦保护低压直流控制部分。

本实用新型的有益效果在于：

1、设计可推拉式LED装夹机构，该机构采用顶针设计，当测试推拉杆将LED测试板推进积分球底部时，顶针自动顶入接触到LED的电极，同时LED测试板与积分球底部良好接触，使得LED发光在积分球混光后得到良好检测，操作简单方便且准确方便，误差小。可以满足COB封装LED补粉排测机的实际测量要求，同时可以保护低压直流控制部分。

2、设计可活动的LED夹具，不同颗数的夹具对应不同的顶针机构，可以满足不同封装COB生产厂商的要求。

3、LED切换控制板采用大电流，耐高压的功率型MOSFET作为切换的开关器件，其控制脉冲由M3控制器产生，经过一个射极跟随的信号三极管8050后与高耐压的隔离光耦相连，通过光耦来对开关MOSFET进行控制，同时光耦保护低压直流控制部分。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

图2是固定支架俯视图

图3是LED切换电路

主要符号说明如下：

1-电源；2-工控机主板；3-光谱仪；4-主控板；5-LED切换控制板；

6-显示器；7-固定支架；8-积分球支架；9-积分球；10-光纤；

11-推拉杆；12-导轨；13-LED测试板；14-滑块；15-LED夹具；

具体实施方式

现结合附图1和附图2对本实用新型作进一步说明，板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统由电源(1)、工控机主板(2)、光谱仪(3)、主控板(4)、LED切换控制板(5)、LED测试机械结构和显示器(6)组成。其中电源模块采用高精度恒流恒压源，光谱仪(3)和LED切换控制板(5)安装在工控主机内，显示器(6)与工控主机相连。电源(1)采用香蕉线与主机内部的LED切换控制板(5)相连，光谱为USB接口，直接与机箱内部的主板相连，主机通过20针的双排插针与LED测试机械结构相连，包括切换电源与各颗LED的选通线。

上述的光谱仪(3)光路设计采用Czerny-Turner结构，其利用氧化发黑的LY12铝材作为系统的外壳材料。光谱仪(3)采用入射与聚焦等焦距的结构，焦距为60mm，光栅采用600grv/mm的平面衍射光栅，闪耀波长为450nm，入射狭缝为50μm，闪耀波长处的分辨率为0.3nm。

上述的主控板(4)和LED切换控制板(5)分别集成在两块电路板上，其特征是主控板(4)采用Cortex-M3作为主处理器，USB口作为数据传输通道，通过USB2.0接口与工控主机进行通讯。

图2所示为固定支架俯视图，滑块安装在导轨上且位于固定支架的下方，推拉杆固定在滑块上，LED夹具安装在固定支架正上方，LED测试板安装在滑块正上方且与LED切换控制板相连接。

图3所示为LED切换控制板(5)电路设计采用大电流且耐高压的功率型MOSFET作为切换的开关器件，其控制脉冲由M3控制器产生，经过一个射极跟随的信号三极管8050后与高耐压的隔离光耦相连，通过光耦来对开关MOSFET进行控制，同时光耦保护低压直流控制部分。

该系统工作流程：操作软件选取合适的积分时间，控制LED切换控制板对LED测试机构中的LED进行轮询点亮，测量其正向导通电压，同时控制微型光纤光谱仪的触发模式，测量LED的光通量、色坐标、色温等光色参数，并实时的将这些参数显示在上位机软件上。在实际操作过程中，可根据前期样品灯的测量值设定各种参数的一个打靶区间范围，实测LED的参数显示在这个范围内的LED可定义为良品，若测得的任何一个参数不在此范围将显示非良品。

Claims (6)

1.板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统，包括电源、显示器、工控主机和LED测试机械结构，所述的工控主机由光谱仪、LED切换控制板、主控板和工控机主板组成，所述的光谱仪的USB接口和主控板分别直接与所述的工控机主板相连，所述的LED切换控制板和所述的电源相连；其特征是所述的LED测试机械结构由基座、积分球、固定支架、积分球支架、滑块、LED夹具、LED测试板、导轨、推拉杆和光纤组成，所述的光纤连接至所述的光谱仪，所述的固定支架、积分球支架和导轨安装在所述的基座上，所述的积分球下部开孔且由积分球支架固定，所述的滑块安装在导轨上且位于固定支架的下方，所述的推拉杆固定在滑块上，所述的LED夹具安装在固定支架正上方，所述的LED测试板安装在滑块正上方且与LED切换控制板相连接。

2.根据权利要求1所述的板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统，其特征是所述的积分球下部开孔尺寸17.5cm*10cm。

3.根据权利要求1所述的板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统，其特征是所述的滑块、导轨和推拉杆组成可推拉式LED装夹机构，该机构采用顶针设计，不同颗数LED夹具对应不同的顶针机构。

4.根据权利要求1所述的板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统，其特征是所述的LED测试板通过20针的双排插针与LED切换控制板相连。

5.根据权利要求1所述的板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统，其特征是光谱仪的光路设计采用Czerny-Turner结构，利用氧化发黑的LY12铝材作为系统的外壳材料；光谱仪采用入射与聚焦等焦距的结构，焦距为60mm，光栅采用600grv/mm的平面衍射光栅，闪耀波长为450nm，入射狭缝为50μm，闪耀波长处的分辨率为0.3nm。

6.根据权利要求1所述的板上芯片集成封装发光二极管的光色检测系统，其特征是所述的主控板采用Cortex-M3作为主处理器，USB口作为数据传输通道，通过USB2.0接口与工控机主板进行通讯。