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LED 實(shí)時(shí)在線老化測(cè)試系統(tǒng)
LED 驅(qū)動(dòng)電流、電壓、溫度、光衰、能量分布和視角參數(shù)測(cè)量
LED 老化質(zhì)量控制及其特性參數(shù)測(cè)量
系統(tǒng)簡(jiǎn)介
LED‐BI系統(tǒng)是芬蘭Nanofoot公司專門為大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)等對(duì)LED進(jìn)行老化和壽命測(cè)試而提供的研究級(jí)加速壽命測(cè)試系統(tǒng)，用以提高LED的質(zhì)量和制造工藝。
該系統(tǒng)工作于波長(zhǎng)范圍為200nm‐1700nm，可對(duì)LED Package、LED wafer片和LED Chip進(jìn)行老化試驗(yàn)并實(shí)時(shí)在線測(cè)量其電學(xué)（驅(qū)動(dòng)電流、驅(qū)動(dòng)電壓）、光學(xué)（光功率、光譜、光色度、光視角、近/遠(yuǎn)場(chǎng)角等）和物理（溫度、濕度）等參數(shù)。系統(tǒng)通過特殊的LED裝載夾具、電流驅(qū)動(dòng)探針和共享復(fù)用積分球方式，可同時(shí)對(duì)50個(gè)LED測(cè)試單元實(shí)施電流驅(qū)動(dòng)和功率測(cè)量，并保證各驅(qū)動(dòng)電流相互獨(dú)立且互不影響，且提供電流過載保護(hù)機(jī)制。測(cè)試過程中系統(tǒng)通過溫度探測(cè)器可對(duì)LED溫度精準(zhǔn)控制，采用水冷、TEC制冷片和風(fēng)冷等多種制冷方式為L(zhǎng)ED提供良好的散熱機(jī)制。
所采用LED‐TEST‐AUTO控制軟件，可對(duì)LED的驅(qū)動(dòng)電流，電壓、溫度，輸出光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量/控制，并繪制LED輸出光功率和LIV曲線，提供LED光譜及色度圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用CVS、PDF和SQL數(shù)據(jù)庫(kù)等多種形式存儲(chǔ)與輸出。
性能和功能特點(diǎn)
工作波長(zhǎng)范圍：200nm‐1700nm
龍門式LED電流探針驅(qū)動(dòng)和夾具（適用于LED package/wafer/chip）
50 LED實(shí)時(shí)在線測(cè)量 LED近/遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量
單個(gè)LED測(cè)試功率可達(dá)5W 高精度溫度控制+/‐ 0.1 K / cm
十萬小時(shí)不間斷測(cè)試 電流驅(qū)動(dòng)模式（脈沖/連續(xù)）
真空吸力嘴安放LED 失效產(chǎn)品標(biāo)記
軟件友好界面 Beckhoffs EtherCAT I/O接口，用于數(shù)據(jù)傳輸和儀器控制
系統(tǒng)架構(gòu)
龍門式電流探針機(jī)械手
LED裝載托盤與夾具
LED電流源驅(qū)動(dòng)模塊
LED電流驅(qū)動(dòng)探針視覺系統(tǒng)
積分球功率測(cè)量及其微電機(jī)控制系統(tǒng)
LEDD‐BI‐SYSTEM控制軟件
LED Burnn-In systtem系統(tǒng)架構(gòu)圖
系統(tǒng)模擬效果
圖 2. A區(qū)域：4塊LED 轉(zhuǎn)載模塊， B區(qū)域：兩測(cè)試模塊， C區(qū)域：LED標(biāo)識(shí)工具，D區(qū)域：視覺定位模塊.
系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介：
LED‐BI‐System內(nèi)含一套龍門式電流探針機(jī)械手、二套高精度黑白攝像系統(tǒng)、四塊LED夾具和基板、VIS‐NIR分光光度計(jì)、175mm積分球（可選）、真空夾盤溫度控制器、FF/NF Scanner和一套LED‐BI ‐ est軟件，系統(tǒng)采用Beckhoffs EtherCAT I/O協(xié)議用于和微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和儀器控制。
待檢LED（package、chip、wafer）首先通過Pick‐up tool通過真空引力嘴置放于LED夾具中。系統(tǒng)通過LED‐BI–Test軟件控制LED驅(qū)動(dòng)電流大小和工作溫度，采用龍門式機(jī)械手精密移動(dòng)LED電流驅(qū)動(dòng)探針，并通過高精度黑白攝像系統(tǒng)對(duì)LED探針驅(qū)動(dòng)空間位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位。
系統(tǒng)積分球通過電位移臺(tái)可測(cè)試夾具中任一LED， 并檢測(cè)其光通量、光強(qiáng)、和光功率等值，其尾部連接分光光度計(jì)輸出，用于檢測(cè)LED的光譜特性。系統(tǒng)配備的FF/NF Scanner可對(duì)LED輸出光的近/遠(yuǎn)場(chǎng)角進(jìn)行測(cè)量，以檢測(cè)其輸出的光功率分布和發(fā)射角度范圍。
系統(tǒng)所有測(cè)試結(jié)果均可通過LED‐BI–Test軟件輸出，軟件可檢測(cè)出各單個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電流/電壓值、溫度和光功率值。并繪制輸出LED 光功率、LIV特性曲線和色度分析CIE1931色度坐標(biāo)圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將采用CVS、PDF和SQL數(shù)據(jù)庫(kù)等多種形式存儲(chǔ)與輸出。
龍門式電流探針機(jī)械手
通過電流探針機(jī)械手精準(zhǔn)控制電流探針位置并對(duì)LED驅(qū)動(dòng)，所采用探針為四點(diǎn)式探針以避免因接觸點(diǎn)瞬間電阻變化所產(chǎn)生的誤差。
活動(dòng)區(qū)域范圍(mm²) | 500 x 500 ~1500x1500 |
位移精度(um) | 150 |
探針類型 | 4點(diǎn)探針 |
LED托盤與夾具
圖3 載物臺(tái)示意圖 （A）LED電載板 （B）外設(shè)電路連接片 （C）LED電信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸接口 | 圖4 LED裝載板（HB-LED星型封裝）另可提供其它封裝類型裝載板 |
模塊參數(shù)
尺寸（mm²）L x W | 300 x 350 一塊夾具 | 300 x 800 兩塊夾具 | 800 x 800 四塊夾具 | 150 x 200 Water 夾具 |
安放LED數(shù)量（片）（chip，water，package） | 10 | 25 | 50 | 50 |
LED 電信號(hào)輸出接口 | LED 夾具 板側(cè)信號(hào)輸出接口邊負(fù)責(zé)將LED 信號(hào)從夾具輸出至LED 測(cè)試電路模塊。 | |||
散熱方式 | 水冷：速率>4L/min；溫度傳感器檢測(cè)水冷進(jìn)/出口溫度 | |||
視覺定位控制系統(tǒng)
LED Burn-In system 包含兩套CCD 視覺系統(tǒng)，用于LED 注入電流探針位置的精確控制。其通過兩微攝像機(jī)調(diào)整探針空間方位，并將電流探針準(zhǔn)確移至LED 驅(qū)動(dòng)電極處點(diǎn)亮LED 。
視覺系統(tǒng)參數(shù)
視覺系統(tǒng)參數(shù)（高精度） | |
探測(cè)器類型 | Si CCD |
工作波長(zhǎng)（nm） | 200nm-1700nm |
相機(jī)尺寸（英寸） | 2/3" |
像素 | 500 萬像素 |
視角范圍/mm | 0.72 x 0.53 |
像素點(diǎn)分辨率/mm | 0.25 |
焦深/um | 3.5 |
分辨率/um | 1 |
照明 | 同軸、單色光 |
電流驅(qū)動(dòng)模塊
可選脈沖式（average injected power is low and pulse is so short that emitter does not have time to heat during the pulse.）或連續(xù)式電流驅(qū)動(dòng)模式，每種模式可提供五種電流大小的驅(qū)動(dòng)
驅(qū)動(dòng)電流型號(hào) | **電流 | 電流精度 | **輸出電壓 | 信噪比 | 電壓測(cè)量精度 |
1-100 | 100 mA | 20 μA | 4V | < 1 μA | 0.15 mV |
1-250 | 250 mA | 50 μA | 4V | < 2.5 μA | 0.15 mV |
1-500 | 500 mA | 100 μA | 4V | < 500 μA | 0.15 mV |
1-1000 | 1000 mA | 200 μA | 4V | < 10 μA | 0.15 mV |
1-HC | 10 A | 2 mA | 4V | < 100 μA | 0.15 mV |
1-Gate | - | - | - | - | - |
電流驅(qū)動(dòng)
光能量測(cè)量模塊
系統(tǒng)采用5.3英寸積分球配備一大面積光敏二級(jí)管，通過微電機(jī)位移系統(tǒng)可將LED出射光全部照至積分球類，通過積分球及其配套軟件計(jì)算光通量、光強(qiáng)度、光功率等值。此外，其還可提供尾部光纖接頭輸出，用以LED光譜測(cè)量。
模塊參數(shù)
積分球尺寸(英寸) | 光敏二級(jí)光管 | ||
5.3” | Si型二級(jí)管 | InGaAs | |
工作波長(zhǎng)nm | 190‐1100 nm | 900‐1700 nm | |
探測(cè)區(qū)域面積mm2 | 27 | 78 | |
探測(cè)器上升沿時(shí)間 | 0.2 μs | 0.6 μs |
LED光譜測(cè)量模塊
由積分球尾部提供光纖輸出接頭，將其外接至分光光度計(jì)可進(jìn)行LED光譜實(shí)時(shí)在線分析。
模塊參數(shù)
探測(cè)器類型 | Si‐CCD或InGaAs |
工作波長(zhǎng)(nm) | 200‐1700 |
像素精度(M pixels) | 512-3648 |
半寬精度（FWHM）nm | 0.25-1.5 |
輸出尾纖 | SMF‐28（可定制） |
光纖連接頭 | FC/PC（可定制） |
LED 近/遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量模塊
LED遠(yuǎn)場(chǎng)角測(cè)量
LED‐BI‐system采用Si、InGaAs 、RGB‐detectors探測(cè)器配備360°旋轉(zhuǎn)盤，用以測(cè)量任意LED出射方向的遠(yuǎn)場(chǎng)角，并描繪出LED色度角度的3D圖，所測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)參照CIE1931色度標(biāo)準(zhǔn)。此模塊可用于LED數(shù)值孔徑NA值的分析。
模塊參數(shù)
FF360-VIS-IR | FF360-RGB | Customized models | |
Wavelenght range | 400-1700 nm | Separate channels for RGB | From 200 to 3000 nm |
Field of view | ±90° | up to ±110° | |
Light input aperture | 15 mm or SMA/FC fiber connector | 1-50 mm，custom shape | |
Angle resolution | 0.03° | ||
Angle resolution in 3D scans | 0.05° | ||
Azimuth resolution | 0.01° | ||
Input light power range | 50 uW-5W | 10 uW-50W | |
Dynamic range² | >60dB | Up to 90 dB | |
Sampling time ³ | 1.3-1000 ms | 1 us-1 h | |
Scanning speed | 0.5-300°/s | ||
Photodiode sensitivity ranges | 5 decades | ||
PC connection | USB | USB or Custom | |
Programming interface | ASCⅡ text commands through virtual COM port | Standard or custom | |
Power | 12 Vdc 1.5 A | ||
Dimensions (L´ W´ H ) | 260´155´170 mm | ||
LED近場(chǎng)測(cè)量
通過LED的近場(chǎng)測(cè)分析LED光強(qiáng)的能量分布及其視角值。
探測(cè)器類型 | Si CCD |
視角寬度(mm) | 5‐10 mm |
像素點(diǎn)精度(μm) | 8 μm |
**輸出光功率(W) | 1W (大功率可提供ND‐filter衰減測(cè)量) |
（真空點(diǎn)亮夾盤與溫度控制模塊）
LED‐BI‐systemt 配備了一個(gè)或通過真空夾盤溫度控制器來精確控制LED的工作溫度，溫度控制范圍可根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制（‐30°C~150°C）。
模塊參數(shù)
溫度范圍（°C） | ‐30~150 |
溫控區(qū)域（mm2） | 308mm x 308mm |
溫度精度 | +/‐ 0.1 K / cm |
溫控方式 | TEC制冷、熱片/基板電阻加熱 |
LED‐BI‐SYSTEM 控制管理軟件
LED‐BI‐SYSTEM系統(tǒng)軟件可顯示出所有測(cè)試結(jié)果，軟件可檢測(cè)出各單個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電流/電壓值、溫度和光功率值。并繪制輸出LED 光功率、LIV特性曲線和色度分析CIE1931色度坐標(biāo)圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將采用CVS、PDF和SQL數(shù)據(jù)庫(kù)等多種形式存儲(chǔ)與輸出。此外軟件通過腳本生成器提供離線瀏覽功能，對(duì)測(cè)試進(jìn)行監(jiān)控。
軟件控制界面
圖6 軟件操作控制界面 | 圖7 LED驅(qū)動(dòng)工作參數(shù)動(dòng)態(tài)設(shè)置 |
圖8 LED設(shè)置和故障監(jiān)控限制 | 圖9 LED功率輸出、LIV、波長(zhǎng)曲線 |
暫無數(shù)據(jù)！
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