高温环境下的LED光源参数测试方法研究

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随着工业上UV(紫外)光源方面应用需求量越来越大,大功率紫外LED光源被广泛投入市场应用。由于大功率紫外LED光源能量密度高,发热量大的特点,会导致其周围环境温度很高。本文的研究对象即为工业紫外固化炉中使用的UVLED光源。为了让产品丝网印刷、PCB涂覆胶固化等相关UV应用得到更好的发展,需要对LED光源相关参数进行测量,而常规的一些电子测量仪表仪器在上述高温环境下不能很好应用。对此本文就高温下的紫外LED光源参数进行了一系列测试方法研究。基于光纤导光和光电检测原理,利用光纤作为光线传播的载体,光电二极管作为检测传感器,ARM的架构实现对LED光源参数的准确测量以及分析。针对UVLED光源固化过程中温度过高不便常规检测的情况,提出一种利用光纤导光的方案,选取涂覆耐高温聚酰亚胺的紫外石英光纤,可有效传输固化领域中常用紫外光波段。前端光源接收探头根据光源种类设计成不同的款式,利用光学仿真软件定性分析光纤和光接收器的参数特性,降低光源在传输过程中的损失,提高光纤耦合效率。针对上述光纤在导光过程中会损失大量光能量,传输到紫外光电二极管上光强度较小的情况,本文对微弱光信号采集在传统的处理方式上进行了改进,实现电流转脉冲采集和高精度电压采集融合的双采集方式,对紫外光功率密度(光辐射照度)、光能量参数进行采集。分析传统光电采集电路并做出优化改进,提高精度的同时,配合积分脉冲采集方法,通过配置可以实现低功耗模式和高精度模式融合的双采集方法,合理规避两种方法的不足之处。由于LED阵列光源由灯珠串并组合而成,在高温环境下长时间工作后会出现灯珠老化损毁,从而导致整体功率下降的情况,为检测光源在使用过程中的以上情况,提出一种精确测量电功率的方法。本文在常规互感器检测的基础上增加了专业电能芯片对LED驱动光源进行功率的检测。使用此方法结合好的PCB布局与焊接可以将采集电功率精度提高到3%以内。本文最后探究LED光源在长时间工作状态下的光源光衰寿命问题,对紫外LED光源进行应力加速长时间测试,以光功率密度参数为测量指标,查看衰减情况,并和常规的UV灯管进行比较分析。为提高测试过程中的可靠性和安全性,设计软件过温保护机制和硬件过流保护机制。通过本文以上的测试方法,可以对LED光源电功率、光功率密度、光能量、光衰参数有一个完善的测定和分析。
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