一种led面阵光源均匀度测量装置及其测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电领域，尤其是LED面阵光源测量领域，具体为一种LED面阵光源均匀度测量装置及其测定方法。
【背景技术】
[0002]LED面阵光源是一种新型的、节能环保的灯源，其被广泛应用于光固化、曝光机、医疗等各个行业。LED面阵光源一般由多个LED点光源通过矩阵排列的方式组合而成，其在一定辐照区域内的光能量值为多个LED灯珠所发出的光线能量照射或叠加的总和，而这个区域内的光能量均匀性则取决于各个LED灯珠的一致性。
[0003]由于灯珠本身存在差异，以及加工件误差、装配误差等的存在，导致LED面阵光源的不同区域内，LED灯珠所照射或叠加的能量并不完全一致。对于LED面阵光源而言，能量的均匀性是一项非常重要的指标，直接影响着LED面阵光源的使用性能。如对于在曝光机上使用的紫外LED面阵光源，厂家一般要求其均匀度至少为85%以上，只有满足这个指标，才能尽可能地避免因曝光过度或曝光不良使电路板出现断路、断桥的缺陷。
[0004]目前，大部分曝光机的使用厂家对LED面阵光源均匀度的测量仍采用以前测量传统灯源的方式，即25点(或9点)测量方式。所谓的25点(或9点)测量方式，是指在灯源有效照射区域内，在四周和中间均匀地、随机选择25点(或9点)作为测试点，并从测试的能量数值中筛选出最大值和最小值，用最小值比最大值所得到的百分数即LED面阵光源的均匀度。而LED面阵光源生产商(如申请人)在设备出厂前，会选取更多的测试点(选择50、80、100等更多测试点)进行测量，以确保设备的真实性、有效性。
[0005]对于传统的曝光机灯源，其光线是由一个点光源或条形光源所发出的，本身光路再经过各种光学器件的整合过滤，能量的均匀性受光源的影响不大，采用这种随机选点的测量方式基本是可行的。
[0006]而对于LED面阵光源，其是由多个LED灯珠阵列而成。因LED灯珠本身或加工件误差，使得每一个点的能量都存在差别，再加上测量时环境、人为的因素，以及因多次测量使灯源长时间点亮，造成灯源可能存在不确定的能量衰减等因素，采用随机选点的测量方式就很难找出实际能量的最高点和最低点。另一方面，对LED面阵光源生产商而言，尽管LED灯珠可以等距地阵列在面阵光源上，但受各种因素影响，如果不对LED灯珠进行调整，面阵光源辐照面内能量的均匀度一般只有70%左右。若采用选点测试的方法对LED面阵光源进行调节，则需要耗费大量的人力、物力，使得生产周期大幅延长。
[0007]因此，本发明旨在提供一种可用于测量LED面阵光源能量均匀度的设备及其方法，以使其使用效果达到最优。
【发明内容】
[0008]本发明的发明目的在于:针对目前采用选点测试的方法对LED面阵光源进行测量，均匀度测量准确性难以保证，且采用其对LED面阵光源进行调节时，需要耗费大量的人力、物力和时间的问题，提供一种LED面阵光源均匀度测量装置及其测定方法。本发明能够用于LED面阵光源能量均匀度的测试，测试结果更具真实性和客观性，且检测快速、效率高、测定结果准确、直观。同时，本发明使得LED面阵光源均匀度的调节变得更方便、简易可行，有效提高LED面阵光源的均匀度。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种LED面阵光源均匀度测量装置，包括直线运动机构、检测装置、模拟信号采集器、控制系统；
所述直线运动机构包括运动支架、设置在运动支架上的电机、设置在电机转轴上的主动轮、设置在运动支架上的第二支架、从动轮、传送皮带，所述从动轮设置在第二支架上且从动轮能相对第二支架转动，所述传送皮带设置在主动轮和从动轮上且主动轮能带动传送皮带相对从动轮转动；
所述检测装置包括检测支架、设置在检测支架上的若干个LED光能量探头、光电转换电路，所述检测支架与传送皮带相连且传送皮带能带动检测支架相对运动支架移动，所述LED光能量探头均布于检测支架上；
所述LED光能量探头与光电转换电路相连，所述光电转换电路与模拟信号采集器相连，所述模拟信号采集器、电机分别与控制系统相连。
[0010]所述直线运动机构还包括设置在运动支架上的位置感应器，所述位置感应器与控制系统相连。
[0011]所述位置传感器能够将检测支架的位置传递给控制系统。
[0012]还包括设置在运动支架上的限位传感器，所述限位传感器与控制系统相连。
[0013]所述限位传感器为一组且限位传感器分别设置在运动支架的两端。
[0014]所述LED光能量探头包括光敏二极管、设置在光敏二极管上的滤光片。
[0015]所述LED光能量探头通过多针插头与光电转换电路相连。
[0016]所述模拟信号采集器为模拟信号采集模块USB2851。
[0017]所述模拟信号采集器通过USB端口与控制系统相连。
[0018]采用前述LED面阵光源均匀度测量装置进行测定的方法，包括如下步骤:
(1)直线运动机构带动检测装置运动，检测装置中的LED光能量探头对光源的光照强度进行检测，检测值经光电转换电路转换成电压信号；
(2)步骤I的电压信号经模拟信号采集器转换成模拟信号值，再将模拟信号值传递给控制系统，控制系统根据直线运动机构的相应位置，得到LED面阵光源中各点的光照强度。
[0019]所述步骤I中，LED光能量探头的电压范围为O?10V。
[0020]所述步骤2中，模拟信号值的范围为O?100000。
[0021]所述步骤2中，模拟信号值的范围为O?20000。
[0022]所述步骤2中，控制系统以LED面阵光源中光源的位置分别设定X值、y值，以相应光源的强度为z值，建立三维坐标系，得到LED面阵光源的均匀度测定结果。
[0023]针对前述问题，本发明提供一种LED面阵光源均匀度测量装置及其测定方法。其中，该装置包括直线运动机构、检测装置、模拟信号采集器、控制系统，LED光能量探头与光电转换电路相连，光电转换电路与模拟信号采集器相连，模拟信号采集器、电机分别与控制系统相连。直线运动机构带动检测装置运动，检测装置检测的信号经光电转换电路转换成电压后，通过模拟信号采集器转换成模拟值，并传递给控制系统，从而测定出LED面阵光源的均匀度。
[0024]直线运动机构包括运动支架、设置在运动支架上的电机、设置在电机转轴上的主动轮、设置在运动支架上的第二支架、从动轮、传送皮带，从动轮设置在第二支架上且从动轮能相对第二支架转动，传送皮带设置在主动轮和从动轮上且主动轮能带动传送皮带相对从动轮转动。采用带结构，直线运动机构能够带动检测装置做直线运动，从而对不同位置的LED光源进行测定。
[0025]进一步，还包括设置在运动支架上的限位传感器，限位传感器为一组且限位传感器分别设置在运动支架的两端，该限位传感器与控制系统相连。采用该结构，当检测支架经过一端的限位传感器时，控制系统能够将LED面阵光源打开，当检测装置完成测定，检测支架经过另一端的限位传感器时，控制系统将LED面阵光源关闭，从而实现LED面阵光源的自动开闭。
[0026]直线运动机构还包括设置在运动支架上的位置感应器，位置感应器与控制系统相连，通过位置传感器能够更加简单、方便的测定运动支架的位置。
[0027]检测装置包括检测支架、设置在检测支架上的若干个LED光能量探头、光电转换电路，检测支架与传送皮带相连且传送皮带能带动检测支架相对运动支架移动，LED光能量探头均布于检测支架上。检测装置上装有若干个LED光能量探头，LED光能量探头的数量根据被测量的LED面阵光源上装配的LED灯珠数量而定，且LED光能量探头能检测LED灯珠所发出的任何种类的波长。
[0028]LED光能量探头包括光敏二极管、设置在光敏二极管上的滤光片。采用该结构，滤光片过滤掉多余的杂波长的光，只允许被检测LED灯珠所发出的光谱通过，有效提高测定结果的准确性。根据光敏二极管的光电流特性，在一定的光照度范围内，流过光敏二极管的电流与光辐射能量成正比，再将电流信号通过电子电路整理，即可获得相对应的电压信号；因此，本发明采用光电转换电路能够有效将光辐射能量转换成电压信号。
[0029]本发明的装置作为LED面阵光源均匀度的测试工具，能一次扫描并采集整个LED面阵光源照射幅面内的能量值，通过几次不同方位的测量，即可完全代替传统的随机选点测试法，使检测结果更真实、更全面、更客观，同时有效提高测定效率，缩短测定时间。
[0030]进一步，本发明提供一种采用前述LED面阵光源均匀度测量装置进行测定的方法。该方法包括如下步骤:(I)直线运动机构带动检测装置运动，检测装置中的LED光能量探头对光源的光照强度进行检测，检测值经光电转换电路转换成电压信号；(2)步骤I的电压信号经模拟信号采集器转换成模拟信号值，再将模拟信号值传递给控制系统，控制系统根据直线运动机构的相应位置，得到LED面阵光源中各点的光照强度。
[0031]采用该方法，本发明能够