Led特性测试实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种LED特性测试实验装置，电源、电路和光路集成在一个箱体中，实验台面上电源区包括直流电源接口、恒流源输出接口及其恒流源调节旋钮、高压源输出接口及其高压源调节旋钮；电路区包括电路区电源接口、电阻单元的连接口、可变电阻器单元及其电阻器调节旋钮、PWM脉冲输出接口、PWM调节旋钮、电流调节旋钮；仪表区包括仪表区电源接口、电压表、电压表输入接口、电压换档开关、电流表、电流表输入接口和电流换档开关、照度计表头、照度值输入接口、照度换档开关和照度计调零旋钮；光路区包括固定套筒支座、精密旋转台底座、发光二极管的输入接口；箱体内有各种电源、恒流源、脉冲发生器与箱体实验台面上对应的接口连接，光源、光探测器组件安装在支座上。
【专利说明】LED特性测试实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种LED特性测试实验装置，从研究LED发光光强、LED的工作电压及电流等基本知识角度出发，用来进行LED正向、反向、角度、光谱和时间响应特性的测试实验。
【背景技术】
[0002]半导体发光二极管(LED)是一种重要的光电子器件，它在科学研究和工农业生产中均有非常广泛的应用。发光二极管虽小，但要准确测量它的各项光和辐射参数并非一件易事。目前，在世界范围内的测试比对还有较大的差异。鉴于此，CIE(国际照明委员会)TC2-34小组对此进行了研究，所提出的技术报告形成了 CIE127-1997文件。中国光学光电子行业协会光电器件专业分会根据国内及行业内部的实际情况，初步制定了行业标准“发光二极管测试方法”，2002年起在行业内部试行。涉及的测试方法适用于紫外/可见光/红外发光二极管及其组件，其芯片测试可以参照进行。
[0003]目前，教学中急需一种实验装置给学生做LED特性测试实验，使学生将理论与实际结合。通过测试LED的正向、反向、角度、光谱和时间响应特性，让学生了解和熟悉LED相关特性及其测试方法。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种LED特性测试实验装置，可方便测试LED的正向、反向、角度、光谱和时间响应特性，来了解和熟悉LED相关特性及其测试方法。
[0005]本实用新型的技术方案是:本实用新型的一种LED特性测试实验装置包括电源部分、电路部分、仪表部分和光路部分，其电源部分、电路部分和光路部分集成在一个箱体中，箱体实验台面上布置电源区、电路区、仪表区和光路区；电源区包括±5V直流电源接口、恒流源输出接口及其恒流源调节旋钮、高压源输出接口及其高压源调节旋钮；电路区包括电路区电源接口、电阻单元的连接口、可变电阻器单元及其电阻器调节旋钮、PWM脉冲输出接口、PWM调节旋钮、电流调节旋钮；仪表区包括仪表区电源接口、电压表、电压表输入接口、电压换档开关、电流表、电流表输入接口和电流换档开关、照度计表头、照度值输入接口、照度换档开关和照度计调零旋钮；光路区包括固定套筒支座、精密旋转台底座、发光二极管的输入接口 ；箱体内有各种电源、恒流源、脉冲发生器与箱体实验台面上对应的接口连接，光源通过光源支架安装在精密旋转台底座上，光探测器组件安装在固定套筒支座上。
[0006]所述的光探测器组件包括长套筒、长套筒的一端是光入射口，另一端为光探测输出接口，光探测输出接口有端盖，光入射口处有光阑或滤色片可拆卸式接口 ；光源安装在光源套筒上，光源支架上有发光二极管的标准输出接口。
[0007]所述的电路区和光路区布置在同一块面板上。
[0008]本实用新型的优点:LED特性测试实验装置采用模块化结构，实验接口开放，学生可根据实验内容进行接线，可培养学生的动手能力；实验部分从了解和熟悉LED的基本特性出发，讨论关于LED发光光强、LED的工作电压及电流、LED基本特性测试的主要技术问题。主要知识点包括LED正向特性及其测试基本知识，LED反向特性及测试基本知识、LED角度特性及其测试基本知识、光谱和时间响应特性及其测试基本知识等。
[0009]实验过程中的接线、调节、观察和记录都很方便。通过调节和操作实验装置，学生可对LED的各种特性进行定性和定量的测试。
[0010]LED特性测试实验装置采用专用光学组件及光学结构，使得测量精度得以保证，操作起来比较方便；在显示输出电压、电流和照度值时，采用集成了专用数字电压表、电流表、照度表的仪表模块，提高了测量的稳定性和可靠性。实验装置除具有基本LED特性测试功能以外，同时兼容LED光谱特性测试功能。本实用新型注重培养学生的理论与实际结合的能力，可让学生了解和熟悉LED的工作原理及基本特性，并掌握LED特性测试的基本方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的箱体实验台面示意图。
[0012]图2是电路区和光路区在同一块面板上布置示意图。
[0013]图3是仪表区面板上布置示意图。
[0014]图4是光路组件结构示意图。
[0015]图5使用本实用新型做实验I电路原理图。
[0016]图6使用本实用新型做实验2电路原理图。
[0017]图7使用本实用新型做实验3电路原理图。
[0018]图8使用本实用新型做实验4电路原理图。
[0019]图9使用本实用新型做实验5电路原理图。
【具体实施方式】
[0020]如图1、图2、图3:本实用新型的一种LED特性测试实验装置包括电源部分、电路部分、仪表部分和光路部分，电源部分、电路部分和光路部分集成在一个箱体中，箱体实验台面上布置电源区1、电路区2、仪表区3和光路区4，电源区I包括±5V直流电源接口 1-1、恒流源输出接口 1-4及其恒流源调节旋钮1-2、高压源输出接口 1-5及其高压源调节旋钮1-3 ;电路区2包括电路区电源接口 2-1、电阻单元的连接口 2-2、可变电阻器单元2-3及其电阻器调节旋钮2-4、PWM脉冲输出接口 2-5、PWM调节旋钮2_6、电流调节旋钮2_7 ;仪表区3包括仪表区电源接口 3-1、电压表3-2、电压表输入接口 3-3、电压换档开关3-4、电流表3_5、电流表输入接口 3-6和电流换档开关3-7、照度计表头3-8、照度值输入接口 3-9、照度换档开关3-10和照度计调零旋钮3-11 ;光路区4包括固定套筒支座4-1、精密旋转台底座4-2、发光二极管的输入接口 4-6 ;箱体内有各种电源、恒流源、脉冲发生器与箱体实验台面上对应的接口连接，光源4-5通过光源支架4-12安装在精密旋转台底座4-2上和光探测器组件安装在固定套筒支座4-1上。
[0021]所述的电路区和光路区布置在同一块面板上。
[0022]图4是光路组件结构示意图:光探测器组件包括长套筒4-7、长套筒4-7的一端是光入射口 4-8，另一端为光探测输出接口 4-9，光探测输出接口有端盖4-10，光入射口 4-8处有光阑或滤色片可拆卸式接口 4-11 ;光源4-5安装在光源套筒4-4上，光源支架4-12上有发光二极管的输入接口 4-6。
[0023]使用本实用新型做实验1，LED正向特性的测试:
[0024]实验电路原理图如图5:将被测发光二极管5、仪表区3上的电压表3-2、电流表3-5按电路图通过各自的输出接口与电源区I上的恒流源接口 1-4连接成电路，被测发光二极管5正向伏安特性测试原理如图所示。将电流换档开关3-7打到“20mA”档，电压换档开关3-4打到“2V”档或“20V”档，顺时针缓慢调节恒流源调节旋钮1-2，记录电流表和电压表读数，通过绘制LED伏安特性曲线可观察被测发光二极管的正向伏安特性，通过LED正向伏安特性曲线图，可得出LED的正向压降值。
[0025]使用本实用新型做实验2，LED反向特性测试:
[0026]实验电路原理图如图6:将被测发光二极管5、仪表区3上的电压表3-2、电流表3-5按电路图通过各自的输出接口与电源区I上的高压源接口 1-5、电阻单元2-2中的IM Ω电阻接口连接成电路，被测发光二极管5反向伏安特性测试原理如图所示。将电流换档开关3-7打到“200uA”档，电压换档开关3-4打到“200V”档，顺时针缓慢调节高压源调节旋钮1-3，记录电流表和电压表读数，直到电压大小增加到基本不变或增加缓慢为止，根据不同的电流电压值绘制LED反向伏安特性曲线，通过LED反向伏安特性曲线图，可得出LED的反向击穿电压。
[0027]使用本实用新型做实验3，LED角度特性测试:
[0028]实验电路原理图如图7:将被测发光二极管5、仪表区3上的电压表3-2、电流表3-5按电路图通过各自的输出接口与电源区上的恒流源输出接口 1-4连接成电路，光探测器组件包括长套筒4-7上的光探测输出接口 4-9与仪表区3上的照度计接口 3-9连接，调整精密旋转台4-2，使被测发光二极管5的机械轴与长套筒4-7共轴，顺时针缓慢调节恒流源调节旋钮1-2，使电流大小为10mA，调节精密旋转台的角度，记录照度计读数，根据不同角度下的照度值绘制LED强度空间分布曲线，通过LED强度空间分布曲线可观察LED的角度特性，同时，记录LED机械轴与探测器套筒共轴时对应的精密旋转台对应的角度示数Θ 17缓慢调节精密旋转台上的旋钮，观察照度表示数变化，记录照度值为最大I的时候精密旋转台对应的角度示数Q2，即偏差角Λ Q2= I θ 2- θ I I ;继续缓慢调节精密旋转台上的旋钮，观察照度表示数变化，记录照度为1/2时对应的角度示数θ3，即θ1/2= I O3-O1 I ;可得到LED半最大强度角及偏差角。
[0029]使用本实用新型做实验4，LED光谱特性测试:
[0030]实验电路原理图如图8:将被测发光二极管5、仪表区3上的电压表3-2、电流表
3-5按电路图通过各自的输出接口与恒流源输出接口 1-4连接成电路，光探测器组件包括长套筒4-7上的光探测输出接口 4-9与仪表区3上的照度计接口 3-9连接，被测发光二极管5光谱特性测试原理如图所示。将电流表打到“20mA”档，电压表打到“2V”档或“20V”档，顺时针缓慢调节恒流源调节旋钮1-2，将电流值调至15mA，读取对应照度值并记录，更换不同颜色滤色片，记录对应照度值，通过记录不同颜色滤色片时的照度值观察LED的光谱特性。
[0031]使用本实用新型做实验5，LED时间响应特性测试:
[0032]实验电路原理图如图9:将电路区的PWM脉冲输出接口 2-5接光源发光二极管的输入接口 4-6，用双踪示波器6的CH2通道6-2接光源发光二极管的输入接口 4_6，用来测试LED上电时间T2，双踪示波器6的CHl通道6_1接光探测器组件长套筒4_7的输出接口
4-9，用来测试探测器接收到光信号的时间Tl，顺时针调节PWM调节旋钮2-6和电流调节旋钮2-7到底端，使LED处于最亮状态，调节双踪示波器，使双踪示波器上的波形稳定且清晰，观察双踪示波器上的波形，对比CHl和CH2的上升段的相位差，LED响应时间为LED上电时间T2与探测器接收到光信号的时间差，将探测器接收到LED发出的光信号强度的90%的时间作为测量时间Tl，定义LED响应时间为:T=T1-T2，在示波器上可读出相关时间响应特性值。
[0033]被测发光二极管5与长套筒4-7于同一轴线上，主要用来探测LED不同角度的发光强度。
[0034]实验面板上有±5V电源、恒流源、高压源输出的标准接口 ；仪表模块上面有照度计、电压表和电流表的显示单元及换档开关；LED特性测试模块上有各种调节单元、实验中所需电阻的连接口 ；面板及各模块上所有插孔都采用二号台阶插座，实验过程中的接线、调节、观察和记录都很方便。
[0035]所述的LED特性测试实验装置，光阑或滤色片采用可拆卸更换方式，放置光阑时可测试LED角度特性(例如:LED半强角度、LED偏差角、LED光强空间分布等)；放置滤色片时可测试光谱特性；搭配上恒流源、高压源、PWM电路等，可测试LED伏安特性(例如:LED正向伏安特性、LED正向压降、LED反向伏安特性、LED反向击穿电压)和LED时间响应特性。
[0036]所述的LED特性测试实验装置，实验部分主要包括LED的正向伏安特性及正向压降测试、反向伏安特性及反向击穿电压测试、LED强度的空间分布和半最大强度角及偏差角测试、光谱特性和时间响应特性测试。
【权利要求】
1.一种LED特性测试实验装置，包括电源部分、电路部分、仪表部分和光路部分，其特征在于:电源部分、电路部分和光路部分集成在一个箱体中，箱体实验台面上布置电源区(I)、电路区(2)、仪表区(3)和光路区(4);电源区(I)包括±5V直流电源接口(1-1)、恒流源输出接口( 1-4)及其恒流源调节旋钮(1-2)、高压源输出接口( 1-5)及其高压源调节旋钮(1-3);电路区(2)包括电路区电源接口(2-1)、电阻单元的连接口(2-2)、可变电阻器单元(2-3 )及其电阻器调节旋钮(2-4 )、PWM脉冲输出接口( 2-5 )、PWM调节旋钮(2_6 )、电流调节旋钮(2-7 );仪表区(3 )包括仪表区电源接口( 3-1)、电压表(3-2 )、电压表输入接口( 3-3 )、电压换档开关(3-4)、电流表(3-5)、电流表输入接口(3-6)和电流换档开关(3-7)、照度计表头(3-8)、照度值输入接口(3-9)、照度换档开关(3-10)和照度计调零旋钮(3-11);光路区(4)包括固定套筒支座(4-1)、精密旋转台底座(4-2)、发光二极管的输入接口(4-6);箱体内有各种电源、恒流源、脉冲发生器与箱体实验台面上对应的接口连接，光源(4-5)通过光源支架(4-12)安装在精密旋转台底座(4-2)上，光探测器组件安装在固定套筒支座(4-1)上。
2.根据权利要求1所述的LED特性测试实验装置，其特征在于:光探测器组件包括长套筒(4-7)、长套筒(4-7)的一端是光入射口(4-8)，另一端为光探测输出接口(4-9)，光探测输出接口有端盖(4-10)，光入射口(4-8)处有光阑或滤色片可拆卸式接口(4-11);光源(4-5)安装在光源套筒(4-4)上，光源支架(4-12)上有发光二极管的输入接口(4-6)。
3.根据权利要求1或2所述的LED特性测试实验装置，其特征在于:电路区和光路区布置在同一块面板上。
【文档编号】G01R31/26GK203479981SQ201320559091
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】杨飞, 蔡昭, 汪佩, 王敏 申请人:湖北众友科技实业股份有限公司