專利名稱：一種led光源光強空間分布特性測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光學測試技術，特別是一種發(fā)光二極管 (LED)光源光強空間分布特性測試裝置，屬光學測試技術領域。 技術背景
光強空間分布是指從光源發(fā)出的光在空間上的分布，反映的是發(fā) 光強度的空間分布特性。光強空間分布通常也被稱為配光曲線。最常 見的測量配光曲線的方法是采用一個光度探測器，可選擇光源不動， 光度探測器圍繞它旋轉掃描，也可選擇光度探測器不動，光源圍繞一 個固定中心點旋轉，測試點一般設置在50個以上，因此一條配光曲 線的測試就需要較長的時間，如果測量三維空間的光強分布，則測試 點更多，測試時間更長，測試精度難以保證。
LED作為新型光源應用在照明領域，同白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng) 光源相比，無論是發(fā)光原理，還是發(fā)光特性都存在顯著差別。LED 具有亮度高，發(fā)射角度小，照射面積小的特點，單顆LED發(fā)出的光 強有限， 一個照明光源或器件往往需要由若干個LED組成，形成點 光源、線光源或者面光源的"二次光源"。因此LED光源應用產(chǎn)品種 類繁多，發(fā)光特性各不相同，其中一些種類的LED光源具有光強空 間分布不均勻和不對稱的特性。
目前LED光源光強空間分布特性的測試借鑒的還是傳統(tǒng)光源配 光曲線的測試手段，但對于LED光源來說，配光曲線和光強空間分布存在很大區(qū)別。配光曲線只是發(fā)光強度空間分布圖在一個剖面上的
輪廓曲線，從效果上看，8個等分剖面乃至更多個等分剖面的配光曲 線仍抵不上一張三維立體光強空間分布圖。特別是對于各種非對稱的 LED光源，光強空間分布的三維立體圖顯然比幾十張同一 LED光源 的配光曲線更加正確和直觀。 發(fā)明內容
本實用新型提出一種LED光源光強空間分布特性快速測試裝 置，其采用多個光度探測單元多路同步測試，具有測試速度快，精度 高，信息量豐富，更具有實時性和直觀性的顯著特點。
本發(fā)明的技術解決方案如下
一種LED光源光強空間分布特性測試裝置，包括基座、測試 樣品座、光度探測單元、探測器支架、測試電路、計算機和測試軟件。 其特征是光度探測單元的個數(shù)為15或15個以上，光度探測單元的數(shù) 目與測試電路中的光電轉換電路和信號采集電路的路數(shù)相同，并且一 一互相對應；每個光度探測單元均通過傳輸線依次與光電轉換電路、 信號采集電路及計算機相連接。
需要說明的是，光度探測單元的個數(shù)是根據(jù)多路同步檢測光強空 間分布特性的需要來確定，可增加或減少光度探測單元的個數(shù)，均在 本實用新型的保護范圍之內。
一種新型LED光源光強空間分布特性測試裝置，其特征在于采 用多個光度探測單元的多路同步測試的測試方法，取代1個光度探測 器依次進行多點測試，實現(xiàn)LED光源的光強空間分布特性的快速測試o
所述的光度探測單元，包括光度探測器和探測器座。光度探測器 置于探測器座中，光度探測單元通過探測座安裝固定在探測器支架 上。
所述的光度探測器，是進行光電轉換的光敏元件，將LED光源 發(fā)出的光吸收轉換為電量(電流或電壓信號)，可為硅光電池或光電 二極管，也可配置增加光學纖維或光學透鏡或濾光片元件。
所述的探測器支架，包括支架底板和蓋板，組合后安裝在基座上， 并可相對基座上下移動和固定，從而可改變內置的光度探測單元到 LED光源發(fā)光點的測試距離。
所述的多個光度探測器具有相同的受光面積，它們在探測器支架 上的具體安裝位置是根據(jù)不同平面或空間的光強分布的測試條件要 求確定的，對應測試不同空間方向上的相對發(fā)光強度。
可采用圓弧形探測器支架，多個光度探測單元以LED光源發(fā)光 點為圓心，沿半圓軌跡均勻分布安裝在探測器支架上。也可采用長方 形探測器支架，多個光度探測單元線形均勻排列分布安裝在探測器支 架上。
當調整測試半徑距離測試不同平面或空間的光強分布時，除了上 下移動探測器支架，還可通過更換不同尺寸的探測器支架，或重新調 整光度探測單元的分布安裝位置。
所述的測試樣品座上設有LED光源安裝夾具和與驅動恒流源相 連接的電極，待測的LED光源可方便的安裝在測試樣品座上。所述的測試電路包括光電轉換電路和信號采集電路，光度探測單 元的數(shù)目與測試電路中的光電轉換電路和信號采集電路的路數(shù)相同， 并且一一互相對應；
每個光度探測單元均通過傳輸線依次與光電轉換電路、信號采集 電路及計算機相連接。將接收到的LED光源發(fā)出的光信號轉換為電
信號，并多通道采集輸入到計算機中。
所述的測試軟件安裝在計算機中，對采集的測試信號進行匯總處
理和計算分析，得到LED光源的光強空間分布的二維平面圖和三維 立體圖。
本裝置采用多個光度探測單元的多路同步測試，操作時，以安裝 在測試樣品座上的待測LED光源發(fā)光點為圓心，多個光度探測單元 保持相同的中心間距和受光面積，以測試半徑距離沿探測器支架半圓 軌跡均勻分布，同時使每個光度探測器的受光面中心沿法線方向正對 發(fā)光點圓心，保持受光面到發(fā)光點圓心的測試半徑距離相同，進行不 同方向上固定立體角的二維空間相對光強分布的測試。
其中在探測器支架的中央位置安裝有1個光度探測器，位于待測 LED光源的光軸上，可按CIE規(guī)定的兩種標準測試LED光源的平均 發(fā)光強度。從而進行二維空間絕對光強分布的測試。
通過在探測器支架或測試樣品座上增加轉動度盤機構，按固定角 度依次旋轉待測的LED光源或探測器支架，或者直接增加光度探測 單元的排列方式，可進行三維空間光強分布的測試。
本實用新型提出的一種LED光源光強空間分布特性測試裝置，與采用一個光度探測器的傳統(tǒng)配光曲線測量裝置相比較，具有測試速 度快，精度高，信息量豐富，更具有實時性和直觀性的顯著優(yōu)勢。采
用多個光度探測單元的多路同步測試，如果選用N個光度探測器， 測試速度可提高N倍以上，二維光強空間分布測試可實時一次性完 成，三維光強空間分布的快速測試也可輕易實現(xiàn)。因此本測試裝置， 不但可以快速、準確、直觀的提供豐富的LED光源的光強空間分布 信息，還將為LED光源批量生產(chǎn)過程中的光強空間分布特性在線測 試提供切實可行的解決方案。
本測試裝置主要用于LED、 LED光源和LED燈具等LED應用 產(chǎn)品的光強空間分布特性的快速測試，但也同樣適用于白熾燈、熒光 燈等其它照明光源和燈具的光強空間分布特性的測試。


圖1為本實用新型的測試裝置連接示意圖2為本實用新型的測試裝置結構示意圖3為本實用新型的光度探測單元組合結構示意圖4為本實用新型光度探測器結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖具體說明如下 如圖l和圖2所示，
本發(fā)明提出一種LED光源光強空間分布特性測試裝置，其結構 包括基座l、測試樣品座2、光度探測單元3、探測器支架4、測試電 路5、計算機和測試軟件6。待測的LED光源樣品7安裝在測試樣品座2上，光度探測單元 3安裝固定在探測器支架4上。探測器支架4包括支架底板41和蓋 板42，組合安裝在基座1上，并可上下移動和固定。測試電路5包 括光電轉換電路51和信號采集電路52，光度探測單元3的數(shù)目與測 試電路中的光電轉換電路和信號采集電路的路數(shù)相同，并且一一互相 對應，每一個光度探測器31連接一路光電轉換電路51，再連接一路 信號采集電路52，然后都與計算機和測試軟件6相連接。
如圖3所示，
本發(fā)明多個光度探測單元的多路同步測試方法。光度探測器個數(shù) 的選擇，是借鑒配光曲線的測試方法，根據(jù)表征光強空間分布特性的 測試要求確定的， 一般要求是奇數(shù)個，在15個或15個以上。
本例中，采用31個光度探測單元多路并行同步測試LED光源的 光強空間分布特性。光度探測單元3包括光度探測器31和探測器座 32，釆用獨立結構方式，即每一個光度探測器31都置于相對應的獨 立探測器座32中，形成一個獨立的光度探測單元。每個光度探測單 元的結構和尺寸都是相同的，保證其中的光度探測器的受光面積也都 是相同的。
本例中，光度探測器采用硅光電池，受光面積為lcm*lcm，安
I
裝在卡座式結構的獨立探測器座中，結構如圖4所示。通過每個探測 器座32上的安裝螺孔和定位銷，將31個獨立的光度探測單元分別安 裝固定在探測器支架4上。
本例中，探測器支架采用圓弧形狀，31個光度探測單元3以測試樣品座上的待測LED光源發(fā)光點為圓心，沿半圓軌跡均勻分布安 裝。每一個光度探測器的受光面中心沿法線方向正對發(fā)光點圓心，保 證相同的測試半徑距離，光度探測器受光面中心到發(fā)光點圓心的測試 半徑距離均為200mm，并且光度探測器之間的中心間距也是相同的， 夾角均為6°。這樣就實現(xiàn)同步測試不同方向上固定立體角的二維空 間相對光強空間分布特性，對應傳統(tǒng)意義上的配光曲線的測試。
需要說明的是，采用不同的光度探測器分布安裝位置和不同的測 試距離，測試不同平面或空間的光強分布，均在本發(fā)明保護范圍之內。 每一路光電轉換電路連接1個光度探測器，將該光度探測器接收 到的LED光源發(fā)出的光信號轉換為電信號，然后將這一路電信號輸 出到對應的一路信號采集電路。可基于硅光電池的光生伏特效應和跨 阻放大電路來實現(xiàn)光電轉換，得到輸出電壓與入射光照功率良好的線 性關系。這一路信號采集電路采集電信號并進行A/D轉換后，輸入 到計算機中。多路信號采集可采用串行掃描方式或并行采集方式，可 選用NI公司的NI-PCI6229數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)信號的多通道采集和 輸入。通過安裝在計算機內的NI-PCI6229數(shù)據(jù)采集卡，可直接相對 31路光度探測單元建立起31路信號采集通道，將31路光電轉換電 路輸出的31路測試電壓信號，進行多通道數(shù)據(jù)采集和A/D轉換后， 輸入到計算機中，經(jīng)過測試軟件進行匯總處理和計算分析，得到LED 光源的光強空間分布的二維平面圖和三維立體圖。
需要說明的是，對于不同的光敏元件的光度探測器，采用不同的 光電轉換電路和信號采集電路，均在本發(fā)明保護范圍之內。本例中的測試過程如下
首先將待測的LED光源安裝在專用的測試樣品座2上，使LED 光源發(fā)光點位于測試裝置的測試中心位置上，并調整保持LED光源 發(fā)光軸和中央位置光度探測器的對準，同時利用測試樣品座中的連接 電極，將LED光源與其驅動恒流源相連接。將本測試裝置和驅動恒 流源打開，計算機和測試軟件運行，LED光源被點亮。
安裝在探測器支架上，以LED.光源發(fā)光點為中心，沿半圓軌跡 均勻分布的31個硅光電池光度探測器，同步探測LED光源的相對發(fā) 光強度，因此LED光源的二維光強空間分布特性測試可以在很短的 時間內完成，測試時間小于0.2秒。測試樣品座可以相對基座旋轉， 也可選擇增加旋轉機構控制探測器支架的轉動，通過度盤刻度確定轉 動的角度，依次獲得不同測試旋轉角度的二維光強空間分布，再通過 計算機軟件對測試數(shù)據(jù)進行綜合處理和計算分析，則可以獲得光強空 間分布三維立體圖。 權利要求1、一種LED光源光強空間分布特性測試裝置，包括基座、測試樣品座、光度探測單元、探測器支架、測試電路、計算機和測試軟件，其特征是光度探測單元(3)的個數(shù)為15或15個以上，光度探測單元的數(shù)目與測試電路(5)中的光電轉換電路(51)和信號采集電路(52)的路數(shù)相同，并且一一互相對應；每個光度探測單元均通過傳輸線依次與光電轉換電路、信號采集電路及計算機相連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種LED光源光強空間分布特性測試裝 置，其特征是光度探測單元(3)包括光度探測器(31)和探測 器座(32),光度探測器置于探測器座中，光度探測單元通過探 測座安裝固定在探測器支架(4)上。
3 、 根據(jù)權利要求2所述的一種LED光源光強空間分布特性測試裝 置，其特征光度探測器可為硅光電池或光電二極管，也可配置 增加光學纖維或光學透鏡或濾光片元件。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的一種LED光源光強空間分布特性測 試裝置，其特征是探測器支架(4)包括支架底板(41)和蓋板(42)，組合后安裝在基座上，并可相對基座上下移動和固定， 從而可改變內置的光度探測單元到LED光源發(fā)光點的測試距 離。
5、 根據(jù)權利要求1或4所述的一種LED光源光強空間分布特性測試裝置，其特征是探測器支架(4)呈圓弧形，光度探測單元(3) 分別安裝在探測器支架上，且以LED光源發(fā)光點為圓心，沿半 圓軌跡均勻分布。
6、 根據(jù)權利要求1或4所述的一種LED光源光強空間分布特性測 試裝置，其特征是探測器支架也可為長方形，光度探測單元分 別安裝在探測器支架上線形排列均勻分布。
7、 根據(jù)權利要求1所述的一種LED光源光強空間分布特性測試裝 置，其特征是測試樣品座上設有LED光源安裝夾具和與驅動恒 流源相連接的電極。
8、 根據(jù)權利要求4所述的一種LED光源光強空間分布特性測試裝 置，其特征是在探測器支架的中央位置安裝有1個光度探測器， 位于待測LED光源的光軸上，可進行二維空間絕對光強分布的 測試。
9、 根據(jù)權利要求1所述的一種LED光源光強空間分布特性測試裝置，其特征是該測試裝置的LED光源可用白熾燈或熒光燈代 替。
專利摘要本實用新型涉及一種LED光源光強空間分布特性測試裝置，包括基座、測試樣品座、光度探測單元、探測器支架、測試電路、計算機和測試軟件。其采用多個光度探測單元多路同步測試方法，取代1個光度探測器依次進行多點測試，實現(xiàn)LED光源的光強空間分布特性的快速測試。相對于采用一個光度探測器的傳統(tǒng)配光曲線測量方法，如果選用N個光度探測器，測試速度可提高N倍以上，具有測試速度快，精度高，信息量豐富，更具有實時性和直觀性的顯著優(yōu)勢。
文檔編號G01M11/02GK201229204SQ20082004680
公開日2009年4月29日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權日2008年4月23日
發(fā)明者豪 任, 李康業(yè), 王巧彬, 敏 胡 申請人:廣州市光機電技術研究院