專利名稱：Led光學參數(shù)測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量領域，尤其涉及一種LED光學參數(shù)測量裝置。
背景技術：
在LED的生產(chǎn)及應用中，常常需要測量LED的峰值波長、色品坐標xy(白光LED)、 正向電壓以及反向漏電流等光電參數(shù)，尤其是在對LED的顏色以及電性的一致性要求很高 的應用場合，如大屏幕顯示、LED照明光源等領域。但是由于半導體芯片及生產(chǎn)工藝的限制， 使得目前生產(chǎn)出來LED(尤其是白光LED)存在光色、電性參數(shù)分布不均勻等問題，因此快 速、準確的測量其光色電參數(shù)，然后根據(jù)測量結果進行分類已成為LED生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)。 隨著近年來LED產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，投產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，對高精度快速的LED光電參數(shù)測量儀 的需求也在迅速增長中，但目前我國生產(chǎn)該類儀器的廠家并不多，主要依賴于進口 ，其成本 高，不利于行業(yè)的發(fā)展。 如圖1示一種LED光電參數(shù)檢測系統(tǒng)，包括光學參數(shù)測量裝置和電學參數(shù)測量裝 置。其中光學參數(shù)測量裝置包括，分光鏡、CCD探測器、光強測量單元、光纖、微型光譜儀和 單片機。LED發(fā)出的光束經(jīng)過平面分光鏡變成兩路分開的光束，一路大約50%通過光纖進 入光譜儀測量其光譜分布，進而計算出其它的光色參數(shù)；另一路50%進入光度探測器測量 其光強。由光纖輸入的光束通過準直鏡反射后，會平行地照在光柵平面上，經(jīng)光柵衍射形 成光譜光束，然后經(jīng)收集鏡聚焦后在焦平面上形成光譜帶，置于焦平面上的線陣CCD探測 器的不同像元位置對應不同的波長，而CCD探測器的每個像元感應的電壓大小對應于該像 元接收光強的強弱，通過掃描CCD探測器各點像元輸出電壓，就可以得到光譜的功率分布 P(入)，然后在計算機中根據(jù)P(A)計算出光譜參數(shù)。光強部份由于光度探測器轉換后的電 流信號非常小，尤其是還采用積分電路對輸出電壓進行平均化處理，積分時間由MCU的定 時器精確控制，并采用采樣保持器保持積分后的輸出電壓，然后進行AD轉換，最后得出光 強的數(shù)據(jù)。 現(xiàn)有技術由于采用分光鏡以及光纖導光，造成的光損失導致CCD積分時間加長， 進而導致整體測量速度降低。

發(fā)明內容本實用新型為了解決現(xiàn)有技術中采用分光鏡以及光纖導光，造成的光損失導致 CCD積分時間加長，進而導致整體測量速度降低。 本實施實用新型提供一種LED光學參數(shù)測量裝置，包括光學探測頭和光柵攝譜
儀，光學探測頭包括用于接收LED發(fā)光的光輸入端口和光輸出端口，光學探測頭的光輸出
端口與光柵攝譜儀的光輸入端口連接。 所述光學探測頭為圓筒形光強探測頭。 所述光學探測頭為球型流明探測頭。
所述光柵攝譜儀包括外殼和位于殼體內的中性密度濾光片、準直物鏡、平面衍射光柵、成像物鏡、線陣CCD和測量電路，所述殼體上設置有光輸入端口，所述中性密度濾光 片位于光輸入端口和準直物鏡之間，所述平面衍射光柵接收所述準直物鏡反射光線并形成 光譜光束后傳送給所述成像物鏡，所述線陣CCD位于所述成像物鏡的焦平面上，所述線陣 CCD與所述測量電路電性連接。 所述光輸入端口為一狹縫。 所述成像物鏡為球面反射鏡。 所述測量電路包括光色計算芯片、存儲器、CCD時序控制芯片、RAM、 A/D轉換器、 USB模塊和電源控制芯片；所述光色計算芯片連接所述存儲器、所述CCD時序控制芯片、所 述RAM和所述USB模塊，控制所述存儲器存儲色度計算的參數(shù)和所述濾色片的校正參數(shù)，通 過所述USB模塊與計算機相連接以傳輸數(shù)據(jù)，向所述CCD時序控制芯片提供主時鐘信號；所 述CCD時序控制芯片連接所述RAM，所述RAM連接A/D轉換器，所述CCD時序控制芯片和A/ D轉換器連接線陣CCD，所述CCD時序控制芯片向所述RAM發(fā)出地址控制信號，根據(jù)所述主 時鐘信號向所述線陣CCD發(fā)出CCD時序控制脈沖以改變CCD的曝光時間，所述A/D轉換器 將所述線陣CCD的光譜模擬信號轉變?yōu)楣庾V數(shù)字信號，所述RAM根據(jù)所述地址控制信號存 儲所述光譜數(shù)字信號。 在所述線陣CCD和所述A/D轉換器之間還連接有信號調整電路，依序包括阻抗匹 配電路、前置放大電路、低通濾波電路和可編程增益放大電路。 本實用新型實施例通過光學探測頭直接和光柵攝譜儀相連接而直接引入測量光 束，減少光損失和CCD積分時間，進而提高整體的測量速度。

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。 圖1為現(xiàn)有技術中LED光電參數(shù)檢測系統(tǒng)的結構示意圖； 圖2為本實用新型實施例的LED光學參數(shù)測量裝置的結構框圖； 圖3為本實用新型實施例的另一 LED光學參數(shù)測量裝置的結構示意圖； 圖4為本實用新型實施例的另一 LED光學參數(shù)測量裝置的結構示意圖； 圖5為本實用新型實施例中光柵攝譜儀的結構示意圖； 圖6為本實用新型實施例中測量電路框架圖； 圖7為本實用新型實施例的測量電路中信號調整電路的框架圖。
具體實施方式下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。 如圖2所示為根據(jù)本實用新型的LED光學參數(shù)測量裝置，它通過USB接口和相應
4通訊協(xié)議與計算機進行連接。該裝置200包括光學探測頭210和光柵攝譜儀220，光學探測 頭210包括用于接收LED發(fā)光的光輸入端口 211和光輸出端口 212，其光輸出端口 212與光 柵攝譜儀220的光輸入端口 221連接。本實用新型取消使用光纖以及分光鏡而直接引入測 量光束，減少光損失和CCD積分時間，進而提高整體的測量速度。 其中，光學探測頭210可以是CIE-127規(guī)范的圓筒形光強探測頭(如圖3所示)， 直徑為lOOmm，也可以是CIE-127規(guī)范的球型流明探測頭，直徑為220mm(如圖4所示)。本 ;用新型可根據(jù)不同計量要求，可更換不同的光學測試裝置，包括光強度探測頭和流明探 如圖5所示為光柵攝譜儀220。光柵攝譜儀220包括外殼222和位于殼體222內 的中性密度濾光片223、準直物鏡224、平面衍射光柵225、成像物鏡226、線陣CCD 227和測 量電路228。殼體222上設置有光輸入端口 221，且光輸入端口 221為一狹縫。中性密度濾 光片223位于光輸入端口 221和準直物鏡224之間。成像物鏡226為球面反射鏡，平面衍 射光柵225接收準直物鏡224反射的光線，形成光譜光束后傳送給成像物鏡226，線陣CCD 227位于成像物鏡226的焦平面上。線陣CCD 227與測量電路228電性連接。光束從輸入 端口 221進入，經(jīng)過中性密度濾光片223衰減后，再經(jīng)準直物鏡224反射后平行地照在平面 衍射光柵225上，由平面衍射光柵225形成光譜光束，然后經(jīng)成像物鏡226會聚后照射到線 陣CCD 227上，線陣CCD 227將光譜信號輸入測量電路228。此外，在本實施例的殼體222 內還設置由吸收阱229 (如圖5所示)，可有效吸抑制產(chǎn)生的雜散光。本實施例還可以針對 不同波段以及不同分辨率需求，更換平面衍射光柵，改變入射狹縫寬度。本實施例的外殼可 以由一整塊鋁材精加工而成，以有效防止溫度形變或是震動所致的光譜漂移，測量精度差 等問題發(fā)生。 如圖6所示為測量電路228的電路結構。測量電路228包括光色計算芯片、存儲 器、CCD時序控制芯片、RAM、A/D轉換器、USB模塊和電源控制芯片。光色計算芯片連接存儲 器、CCD時序控制芯片、RAM和USB模塊，控制存儲器存儲色度計算的參數(shù)和各濾色片的校 正參數(shù)，通過USB模塊與計算機相連接以傳輸數(shù)據(jù)，向CCD時序控制芯片提供主時鐘信號。 濾色片的校正參數(shù)是在標準燈照射情況下測量得到的。CCD時序控制芯片連接RAM，RAM連 接A/D轉換器，CCD時序控制芯片和A/D轉換器連接線陣CCD。 CCD時序控制芯片向RAM發(fā) 出地址控制信號，根據(jù)主時鐘信號向線陣CCD發(fā)出CCD時序控制脈沖以改變CCD的曝光時 間，A/D轉換器將線陣CCD的光譜模擬信號轉變?yōu)楣庾V數(shù)字信號，RAM根據(jù)地址控制信號存 儲該光譜數(shù)字信號。具體而言，當讀出CCD各像素信號值并進行AD轉換時，由光色計算芯 片提供初始存儲地址，CCD時序控制芯片控制RAM地址遞增，并把AD轉換的數(shù)據(jù)存儲于相 應RAM地址中；當開始色度計算或需傳輸給計算機CCD掃描數(shù)據(jù)時，由光色計算芯片控制地 址遞增讀回RAM中存儲的數(shù)據(jù)。由于CCD的讀出時間決定其最小曝光時間的大小，而這樣 可以減小CCD的最小曝光時間。RAM地址也受光色計算芯片控制，可以做為光色計算芯片的 外擴內存使用，保證色度計算時的大量數(shù)據(jù)計算所需的內存空間。 如圖7所示，在線陣CCD和A/D轉換器之間還連接有信號調整電路，依序包括阻 抗匹配電路、前置放大電路、低通濾波電路和可編程增益放大電路。但上述電路的順序不限 于此，可以調整、增加和省略。 以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明 的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求一種LED光學參數(shù)測量裝置，其特征在于，該裝置包括光學探測頭和光柵攝譜儀，所述光學探測頭包括用于接收LED發(fā)光的光輸入端口和光輸出端口，所述光學探測頭的光輸出端口與所述光柵攝譜儀的光輸入端口連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述光學探測頭為圓筒形光強探測頭。
3. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述光學探測頭為球型流明探測頭。
4. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光柵攝譜儀包括外殼和位于殼體內的中性密度濾光片、準直物鏡、平面衍射光柵、成像物鏡、線陣CCD和測量電路，所述殼體上設置有光輸入端口 ，所述中性密度濾光片位于光輸入端口和準直物鏡之間，所述平面衍射光柵接收所述準直物鏡反射光線并形成光譜光束后傳送給所述成像物鏡，所述線陣CCD位 于所述成像物鏡的焦平面上，所述線陣CCD與所述測量電路電性連接。
5. 根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于所述光輸入端口為一狹縫。
6. 根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于所述成像物鏡為球面反射鏡。
7. 根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述測量電路包括光色計算芯片、存儲器、CCD時序控制芯片、RAM、A/D轉換器、USB模塊和電源控制芯片；所述光色計算芯片連接 所述存儲器、所述CCD時序控制芯片、所述RAM和所述USB模塊，控制所述存儲器存儲色度 計算的參數(shù)和所述濾色片的校正參數(shù)，通過所述USB模塊與計算機相連接以傳輸數(shù)據(jù)，向 所述CCD時序控制芯片提供主時鐘信號；所述CCD時序控制芯片連接所述RAM,所述RAM連 接A/D轉換器，所述CCD時序控制芯片和A/D轉換器連接線陣CCD,所述CCD時序控制芯片 向所述RAM發(fā)出地址控制信號，根據(jù)所述主時鐘信號向所述線陣CCD發(fā)出CCD時序控制脈 沖以改變CCD的曝光時間，所述A/D轉換器將所述線陣CCD的光譜模擬信號轉變?yōu)楣庾V數(shù) 字信號，所述RAM根據(jù)所述地址控制信號存儲所述光譜數(shù)字信號。
8. 根據(jù)權利要求7所述的裝置，其特征在于在所述線陣CCD和所述A/D轉換器之間 還連接有信號調整電路，依序包括阻抗匹配電路、前置放大電路、低通濾波電路和可編程增 益放大電路。
專利摘要本實用新型提供一種LED光學參數(shù)測量裝置，包括光學探測頭和光柵攝譜儀，光學探測頭包括用于接收LED發(fā)光的光輸入端口和光輸出端口，光學探測頭的光輸出端口與光柵攝譜儀的光輸入端口連接。本實用新型實施例通過光學探測頭直接和光柵攝譜儀相連接而直接引入測量光束，減少光損失和CCD積分時間，進而提高整體的測量速度。
文檔編號G01J3/18GK201464158SQ20092010870
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權日2009年6月4日
發(fā)明者葉磊, 安振揚, 張俊芹, 張林萍, 方君 申請人:北京卓立漢光儀器有限公司