发光二极管响应特性的测试系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种发光二极管响应特性的测试系统及方法。该测试系统包括：计算机调制模块，用于下发脉冲电压参数，并对接收到的光响应和电响应数据进行分析；脉冲电压产生模块，连接至计算机调制模块，用于依照计算机调制模块下发的脉冲电压参数，产生脉冲电压，并将该脉冲电压加载至待测试的发光二极管；以及数据采集模块，用于采集待测试的发光二极管的光响应和电响应数据，并将该光响应和电响应数据上传至计算机调制模块；其中，待测试的发光二极管，连接至脉冲电压产生模块，其在脉冲电压产生模块产生的脉冲电压的驱动下发光。本实施例能够实现脉冲电压下发光二极管光响应及电响应的同时快速测定。
【专利说明】发光二极管响应特性的测试系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电子器件的测量领域，具体涉及一种发光二极管响应特性的测试系统及方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管是一种能将电能转化为光能的半导体二极管，包括由无机材料组成的无机电致发光二极管(LED)及由有机材料组成的有机电致发光二极管(OLED)。发光二极管具有体积小，工作电压低，工作电流小，发光均匀稳定、响应速度快、高效节能、无污染、发光波长可调等优点。在照明及显示等领域已经被广泛应用，并且在快速响应系统中广泛的应用前景。
[0003]在显示应用领域，发光二极管的电压响应特性是一重要参数，发光二极管的光响应及电响应特性分别影响了显示器件的显示效果及寿命，从而直接决定显示器的优劣。但是，目前已有的对发光二极管的响应特性的测试方法不够系统完善，不能够很好的同时测定发光二极管的光响应及电响应特性；而分开测量发光二极管在脉冲电压下的光响应及电响应不仅效率低更会引入较大的测量误差。因此，如何同时实现对发光二极管光响应及电响应准确、快速、定量测定成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]鉴于上述技术问题，本发明提供了一种发光二极管响应特性的测试系统及方法，以实现对发光二极管光响应及电响应的同时测量。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种发光二极管响应特性的测试系统。该测试系统包括:计算机调制模块1，用于下发脉冲电压参数，并对接收到的光响应和电响应数据进行分析；脉冲电压产生模块2，连接至计算机调制模块1，用于依照计算机调制模块I下发的脉冲电压参数，产生脉冲电压，并将该脉冲电压加载至待测试的发光二极管3 ;以及数据采集模块4，用于采集待测试的发光二极管3的光响应和电响应数据，并将该光响应和电响应数据上传至计算机调制模块I ;其中，待测试的发光二极管3，连接至脉冲电压产生模块2，其在脉冲电压产生模块2产生的脉冲电压的驱动发光。
[0008]优选地，本发明发光二极管响应特性的测试系统中，数据采集模块4包括:采样电阻，与发光二极管3串联，其一端电性连接至发光二极管的输出端，另一端接地；光电探测器，其响应波长与发光二极管发射光波长相匹配，其光学探头朝向发光二极管3的出光侧；以及采样示波器，其时钟端口与脉冲电压产生模块2的时钟端口相连接，其第一输入端与光电探测器的信号输出端相连接，其第二输入端连接至发光二极管与采样电阻之间的电路节点，其信号输出端与计算机调制模块I相连接，用于实现对第一输入端和第二输入端输出信号的采样，并将采样产生的数据传送至计算机调制模块I。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种应用上述测试系统进行发光二极管响应特性测试的方法。该方法包括:步骤A:搭建测试系统并调节光路，使得待测试发光二极管3发射的光可以被数据采集模块4中的光电探测器采集；步骤B:设置计算机调制模块I输出指令，调制脉冲电压产生模块2产生具有一定波形、频率、强度、脉宽或连续变化的脉冲电压；步骤C:脉冲电压产生模块2接收计算机调制模块I的脉冲电压输出调制指令，并按计算机调制模块I的指令输出相应脉冲电压，输出的脉冲电压加载到发光二极管3，同时脉冲电压的时钟信息被数据采集模块4中的采样示波器采集记录作为校准曲线；步骤D:发光二极管3受脉冲电压产生模块2输出的脉冲电压驱动发光，并使电路中产生具有一定波形的电流；步骤E数据采集模块4中的光电探测器采集发光二极管3发射出光信号，得到发光二极管的光信号响应数据，并输入到采样示波器；同时，采样示波器采集采样电阻两端分压，得到发光二极管的电响应数据；采样示波器将采集到的光信号响应数据和电响应数据实时输入到计算机调制模块I ;以及步骤F:计算机调制模块I对应采样示波器的输出数据实时记录并处理分析，得到发光二极管3的光响应及电响应特性。
[0010](三)有益效果
[0011]从上述技术方案可以看出，本发明发光二极管响应特性的测试系统及方法不仅能够实现脉冲电压下发光二极管光响应及电响应的同时快速测定，而且能够轻松实现不同脉冲电压信号下发光二极管光响应及电响应的自动化检测；通过计算机调制模块的处理分析，不仅可以得到光响应及电响应特性等信息，而且可以实现对电响应的电流的定量及光响应的相对强度测定，对进一步研究发光二极管的发光机理及应用具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为根据本发明实施例发光二极管响应特性测试系统的结构示意图；
[0013]图2为图1所示发光二极管响应特性测试系统中有机发光二极管的截面结构示意图；
[0014]图3为图1所示发光二极管响应特性测试系统中发光二极管及数据采集模块电路连接示意图；
[0015]图4为利用图1所示发光二极管响应特性测试系统进行测试获得的发光二极管光响应及电响应曲线。
[0016]【本发明主要元件符号说明】
[0017]1-计算机调制模块；2-脉冲电压产生模块；
[0018]3-发光二极管；4-数据采集模块。
【具体实施方式】
[0019]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属【技术领域】中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0020]本发明提供了一种发光二极管响应特性的测试系统及方法，能够实现对发光二极管响应特性的光响应及电响应的同时、快速、定量检测及实时数据的记录与处理分析，检测效率高，准确性高并且能够实现自动化测试。
[0021]在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种发光二极管响应特性的测试系统。图1为根据本发明实施例发光二极管响应特性测试系统的结构示意图。如图1所示，本实施例发光二极管响应特性的测试系统包括:计算机调制模块1，用于下发脉冲电压参数，并对接收到的光响应和电响应数据进行分析；脉冲电压产生模块2，连接至计算机调制模块1，用于依照计算机调制模块I下发的脉冲电压参数，产生脉冲电压，并将该脉冲电压加载至待测试的发光二极管3 ;数据采集模块4，用于采集待测试发光二极管3的光响应和电响应数据，并将该光响应和电响应数据发送至计算机调制模块I。其中，发光二极管3，连接至脉冲电压产生模块2，其在脉冲电压产生模块产生的脉冲电压的驱动下发光。
[0022]以下对本实施例发光二极管响应特性的测试系统的各个组成部分进行详细说明。
[0023]本实施例中，计算机调制模块(I)设定脉冲电压输出指令为:脉冲电压波形为矩形波形，脉冲强度为13.0V，脉冲频率为33Hz，脉冲宽度为16 μ S。
[0024]其中，计算机调制模块I通过USB数据传输线与脉冲电压产生模块2及数据采集模块4相连接。计算机调制模块I具有单独或同时调节脉冲电压产生模块2输出脉冲电压的波形、频率、强度、脉宽等参数的功能，并可通过程序设定自动输出具有一定变化规律的脉冲输出指令。此外，计算机调制模块I可实现对数据采集模块4采集数据的实时记录及处理分析。
[0025]脉冲电压产生模块2由一个能够产生可调脉冲电压的电脉冲产生器组成。该电脉冲产生器所产生的脉冲电压的强度、频率、波形及脉宽等由计算机调制模块I调制。
[0026]发光二极管3与脉冲电压产生模块2串联。发光二极管3在脉冲电压驱动下工作；发光二极管可以为无机电致发光二极管LED及有机电致发光二极管OLED中的任意一种。
[0027]图2为图1所示发光二极管响应特性测试系统中有机发光二极管的截面结构示意图。如图2所示，本实施例中的发光二极管使用的为有机电致发光二极管0LED，其组成为:IT0/Mo03/NPB/A1 q3/BCP/Alq3/LiF/Al，其中ITO为导电玻璃，MoO3为空穴注入层，NPB为空穴传输层，Btt邻NPB的Alq3为发光层，BCP为空穴阻挡层，毗邻LiF的Alq3的为电子传输层，LiF为电子注入层，Al为阴极，发射光波长为542nm。
[0028]图3为图1所示发光二极管响应特性测试系统中发光二极管及数据采集模块电路连接示意图。如图3所示，本实施例中的信号采集模块4包括:
[0029]采样电阻R，与发光二极管3串联，其一端电性连接至发光二极管的输出端，另一端接地；
[0030]光电探测器，其响应波长与发光二极管发射光波长相匹配，其光学探头朝向发光二极管的出光侧；
[0031]采样示波器，其时钟端口与脉冲电压产生模块2的时钟端口相连接，从而实现信号的同步触发，其第一输入端与光电探测器的信号输出端相连接，其第二输入端连接至发光二极管与采样电阻R之间的电路节点，其信号输出端通过USB数据传输线与计算机调制模块I相连接，用于实现对第一输入端和第二输入端输出信号的采样，并将采样产生的数据传送至计算机调制模块I。
[0032]本实施例中，采样电阻采用阻值为50Ω的定值电阻。光电探测器采用响应波长为460?600nm的高灵敏度光电倍增管。采样示波器可以为单线示波器加转换开关、双线/多线示波器及双踪/多踪示波器中的任意一种，其通过USB数据传输线连接至计算机调制模块I。
[0033]至此，本实施例发光二极管响应特性的测试系统介绍完毕。
[0034]在本发明的另一个实施例中，还提供了一种利用上述测试系统进行发光二极管响应特性测试的方法，该方法包括以下步骤:
[0035]步骤A:按图1所示结构示意图搭建本发明所述的测试系统并调节光路，使得发光二极管3发射的光可以被数据采集模块4中的高灵敏光电探测器采集；
[0036]步骤B:设置计算机调制模块输出指令，波形设置为矩形波形，脉冲强度为13.0V,脉冲频率为33Hz，脉冲宽度为16μ s ;
[0037]步骤C:脉冲电压产生模块接收脉冲电压输出指令并输出相应脉冲电压，脉冲电压加载到发光二极管同时被采样示波器采集记录作为校准曲线；
[0038]步骤D:发光二极管受脉冲电压驱动发光；
[0039]步骤E:光电倍增管采集发光二极管发射出的光信号，转换为电信号后输入到采样示波器；同时，采样示波器采集采样电阻两端分压；采样示波器将采集到的光信号响应数据和电响应数据实时输入到计算机调制模块；
[0040]步骤F:计算机调制模块对光响应采样示波器及电响应采样示波器输出数据实时记录并处理分析，得到发光二极管的光响应及电响应特性。
[0041]图4为利用图1所示发光二极管响应特性测试系统进行测试获得的发光二极管光响应及电响应曲线。由图4中曲线可分别得出本实验中OLED器件的光响应时间特性、光强度变化规律、电响应时间特性、电流的定量数值等响应特性。
[0042]至此，本实施例发光二极管响应特性的测试方法介绍完毕。
[0043]至此，已经结合附图对本发明两个实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明发光二极管响应特性的测试系统及测试方法有了清楚的认识。
[0044]此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换；例如:
[0045](I)采样电阻采用的是小电阻，其阻值可以介于10 Ω?100 Ω之间，而不局限于上述实施例中的50 Ω ；
[0046](2)发光二级管的波长介于380nm?700nm之间，相应的光电探测器的响应波长介于350nm?750nm之间，而不限于上述实施例中的相关内容；
[0047](3)在计算机调制模块向脉冲电压产生模块输出指令中的脉冲电压参数，例如:脉冲强度和脉冲频率等，均可以根据需要进行调整，而不限于上述实施例中所提到的数值。
[0048]综上所述，本发明发光二极管响应特性的测试系统及测试方法不仅能够实现脉冲电压下发光二极管光响应及电响应的同时快速测定，而且能够轻松实现不同脉冲电压信号下发光二极管光响应及电响应的自动化检测，在光电探测领域具有广阔的应用前景。
[0049]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发光二极管响应特性的测试系统，其特征在于，包括: 计算机调制模块(I)，用于下发脉冲电压参数，并对接收到的光响应和电响应数据进行分析； 脉冲电压产生模块(2)，连接至所述计算机调制模块(I)，用于依照所述计算机调制模块(I)下发的脉冲电压参数，产生脉冲电压，并将该脉冲电压加载至待测试的发光二极管(3);以及 数据采集模块(4)，用于采集待测试的发光二极管(3)的光响应和电响应数据，并将该光响应和电响应数据上传至所述计算机调制模块(I)； 其中，待测试的发光二极管(3)，连接至所述脉冲电压产生模块(2)，其在所述脉冲电压产生模块(2)产生的脉冲电压的驱动下发光。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述数据采集模块(4)包括: 采样电阻，与所述发光二极管(3)串联，其一端电性连接至发光二极管的输出端，另一端接地； 光电探测器，其响应波长与发光二极管发射光波长相匹配，其光学探头朝向所述发光二极管(3)的出光侧；以及 米样不波器，其时钟端口与所述脉冲电压产生模块(2)的时钟端口相连接，其第一输入端与所述光电探测器的信号输出端相连接，其第二输入端连接至所述发光二极管与采样电阻之间的电路节点，其信号输出端与计算机调制模块(I)相连接，用于实现对第一输入端和第二输入端输出信号的采样，并将采样产生的数据传送至计算机调制模块(I)。
3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述的采样电阻为10Ω?100Ω的定值电阻。
4.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述发光二极管的发射光波长为380nm?700nm ;所述光电探测器为响应波长为350nm?750nm的光电倍增管。
5.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述采样示波器为单线示波器加转换开关、双线/多线示波器及双踪/多踪示波器中的任意一种； 该采样示波器通过USB数据传输线连接至所述计算机调制模块(I)，以将待测试的发光二极管(3)的光响应和电响应数据上传至所述计算机调制模块(I)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的测试系统，其特征在于，所述脉冲电压产生模块(2)由能够产生可调脉冲电压的电脉冲产生器组成； 该电脉冲产生器所产生的脉冲电压的强度、频率、波形及脉宽由所述计算机调制模块(I)下发的脉冲电压参数决定。
7.根据权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述计算机调制模块(I)通过USB数据传输线连接至所述电脉冲产生器，以下发所述的脉冲电压参数。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的测试系统，其特征在于，所述发光二极管为无机电致发光二极管LED或有机电致发光二极管OLED。
9.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述发光二极管为有机电致发光二极管 OLED，其组成为依次沉积的 IT0/Mo03/NPB/Alq3/BCP/Alq3/LiF/Al ； 其中，ITO为导电玻璃，MoO3为空穴注入层，NPB为空穴传输层，Btt邻NPB的Alq3为发光层，BCP为空穴阻挡层，Btt邻LiF的Alq3的为电子传输层，LiF为电子注入层，Al为阴极。
10.一种利用权利要求2至5中任一项所述测试系统进行发光二极管响应特性测试的方法，其特征在于，包括: 步骤A:搭建测试系统并调节光路，使得待测试发光二极管(3)发射的光可以被数据采集模块(4)中的光电探测器采集； 步骤B:设置计算机调制模块(I)输出指令，调制脉冲电压产生模块(2)产生具有一定波形、频率、强度、脉宽或连续变化的脉冲电压； 步骤C:脉冲电压产生模块⑵接收计算机调制模块⑴的脉冲电压输出调制指令，并按计算机调制模块(I)的指令输出相应脉冲电压，输出的脉冲电压加载到发光二极管(3)，同时脉冲电压的时钟信息被数据采集模块(4)中的采样示波器采集记录作为校准曲线；步骤D:发光二极管(3)受脉冲电压产生模块(2)输出的脉冲电压驱动发光，并使电路中产生具有一定波形的电流； 步骤E:数据采集模块(4)中的光电探测器采集发光二极管(3)发射出光信号，得到所述发光二极管的光信号响应数据，并输入到采样示波器；同时，采样示波器采集采样电阻两端分压，得到所述发光二极管的电响应数据；采样示波器将采集到的光信号响应数据和电响应数据实时输入到计算机调制模块(I);以及 步骤F:计算机调制模块(I)对应采样示波器的输出数据实时记录并处理分析，得到发光二极管(3)的光响应及电响应特性。
【文档编号】G01R31/26GK104181450SQ201410443019
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】牛立涛, 关敏, 楚新波, 李弋洋, 曾一平 申请人:中国科学院半导体研究所