一种多通道LED灯珠的测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及一种光电性能测试的技术解决方案，尤其涉及一种针对led灯带中任意或所有led灯珠能够易于进行电学性能和光亮度测试的装置及其方法。

背景技术：

led灯带、led灯条（以下统称led灯带）是将多个led灯珠焊接在柔性线路板或pcb硬板上，其在各种节能环保行业以及各种装饰行业中广泛被应用，如家具、汽车、广告、照明、轮船、酒吧等。由于led灯珠存在同样封装而各种参数不一样的情况，比如led的亮度不同；抗静电能力不一致，其使用寿命不一致；灯珠波长不一致，导致颜色不一致等的情况。当工厂生产led灯带时，常发生混料或购买的灯珠参数不符合设计要求的情况，在焊接完成之后，得不到全面的测试，导致影响产品品质的后果。例如，led灯珠漏电电流过大，导致灯珠寿命减少，发光不均匀；或者不同批次的led灯珠混合使用，如果参数不一样，导致发光颜色存在色差；又或者led灯珠焊接过程中，存在虚焊、漏焊的情况，导致部分灯珠不亮等等。

led灯带由多个led灯珠焊接而成，一般采取灯珠串联或并串联组合焊接的方式；其成品测试一般采取以下两种方式进行测试：一、使用恒压源为led灯带供电，然后使用电流表和大功率电阻串入电路中，获得整条led灯带或led灯条的输出电流值，然后综合目视检查每个灯珠亮度，得到led灯带成品是否合格的结果。但该测试方案需要将整根led灯带通电，由于led灯带大多为非标定制产品，当led灯带或led灯条比较长时，需要一定的空间长度展开才能测试；而且需要使用电流表和大功率电阻串入电路中，由于产品量大，电流表和大功率电阻使用频次多，电流表使用寿命会大打折扣，大功率电阻持续使用，发热损耗大量的电能，以及大功率电阻发热导致自身内阻发生变化，也会导致测试产生误差，再者使用目视检查每个灯珠亮度，虽然有护目滤镜，但长时间观察灯珠亮度，仍会对人的眼睛产生不良反应。

二、使用恒压源为led灯带，然后使用光谱分析仪测试led的发光强度和光谱，测试成本过于高昂。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的旨在提出一种多通道led灯珠的测试装置及其测试方法，以解决有限空间场景下对led灯带中任意led灯珠或灯组进行电学性能及光亮度检测的可操作性和成本问题。

本发明实现上述一个目的的技术解决方案是，一种多通道led灯珠的测试装置，其特征在于：由mcu、模拟开关模块、检测模块和三套以上的测试组件装接构成，每套测试组件对应测试对象中任一单个led灯珠配套设置，且包含一个光敏电阻、一个遮光罩和一对抵接led灯珠正负极焊盘的探针，所述光敏电阻贴设于遮光罩内壁顶部，所述遮光罩全覆盖于led灯珠；所有探针接入模拟开关模块的输出端并受控通断相连接的led灯珠供电，所述检测模块接入mcu与模拟开关模块之间并交互包括模拟开关控制信号、led灯珠工作电流采样信号、光敏电阻反馈信号，所述mcu为可编程处理器并预设有工作电流及对应光敏电阻反馈信号判断灯珠亮度合格与否的阈值。

本发明实现上述另一个目的的技术解决方案是，一种多通道led灯珠的测试方法，基于权利要求1至6中任一项所述测试装置操作实施，其特征在于包括步骤：

s1，利用测试装置中预设套数的测试组件逐一与测试对象分段中的各led灯珠相对接，包括探针抵接正负极焊盘、内设有光敏电阻的遮光罩全覆盖led灯珠的发光范围；

s2，由mcu输出模拟开关控制信号接通恒流/恒压电路、电流采样电路与单个led灯珠或灯组，并驱动点亮连接范围内的各个led灯珠，由电流采样电路接收各个led灯珠电流性的第一反馈信号、转换并向mcu传递；

s3，由mcu驱动电阻测量电路对各个led灯珠所覆盖遮光罩内的光敏电阻阻值变化进行测量，并将第二反馈信号回传mcu；

s4，通过mcu预设工作电流及对应光敏电阻反馈信号判断灯珠亮度合格与否的阈值，对两部分反馈信号进行数值化比对，对各个led灯珠得出性能评估结果。

应用本发明多通道led灯珠测试的技术解决方案，具备突出的实质性特点和显著的进步性：测试装置无需借助其它成品仪器、护目滤镜等，降低了测试成本；测试过程为通过mcu量化比对，无需测试人员目视判断，结果呈现更直观、健康，有利于保护视力及统一测试标准；通过受控于mcu的模拟开关模块开关点位切换，能实现自由选择led灯珠测试的数量，突破了测试空间的限制；当led灯珠品目、性能参数发生变化时，通过对mcu调整阈值及开关点位的控制设置满足测试要求，体现了相关测试解决方案的通用性。

附图说明

图1是本发明测试装置优选实施例的电路拓扑及信号流向示意图。

图2是本发明测试装置优选实施例的实物化结构示意图。

图3是本发明测试装置中模拟开关模块相对前后的接线示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，从而对本发明的保护范围做出更为清晰的界定。

本发明设计者针对现有面向led灯带的多种测试方案在实际操作中所暴露出的诸多缺点进行深入分析，并对测试所需达到的目标要求进行原理性探索、设备研发，创新提出了一种多通道led灯珠的测试装置及其测试方法，以获得实用性更强、无人员视力伤害、成本更节省的体验。

为理解本发明技术方案的创新实质，以下从测试装置的结构特征和对led灯带不同测试方法的实施细节分别说明如下。

如图1和图2所示，该多通道led灯珠的测试装置在结构组成的特点：其由微处理器1（即英文简称的mcu）、模拟开关模块2、检测模块3和三套以上的测试组件装接构成。这里，检测模块3为若干功能性电路的总称，其接入mcu与模拟开关模块之间，主要用于测试装置前端检测组件和后端mcu之间的控制信号传输及反馈信号回传，交互包括模拟开关控制信号、led灯珠工作电流采样信号、光敏电阻反馈信号。而每套测试组件则是对应测试对象中任一单个led灯珠52配套设置的，且各包含一个光敏电阻42、一个遮光罩41和一对抵接led灯珠正负极焊盘的探针43。其中光敏电阻贴设于遮光罩内壁顶部，并通过线缆8布线接入检测模块3，以此实现对遮光罩内点亮的单个led灯珠进行亮度测量；遮光罩全覆盖于led灯珠，所有探针接入模拟开关模块的输出端并受控通断相连接的led灯珠供电。这里测试组件的套数是测试装置根据测试规模可以自由选定设置的。如图示实施例，其测试组件为六套，能对led灯带进行六个为一组的分段批量测试。该mcu为可编程处理器并预设有工作电流及对应光敏电阻反馈信号判断灯珠亮度合格与否的阈值，这是装置能实现自动化测试的数字信号基础，且可人为编辑设定。

以上概述方案中，设测试对象为含有n个led灯珠的灯带5，为一定数量个led灯珠52线性或矩阵式焊接于柔性基带51上的成品，其中对应每个led灯珠52各有一对正负极焊盘53。上述测试装置配设有m套测试组件，且满足n=（k-1）m+j，其中m、n为大于3的自然数，k为灯带使用所述测试装置分段测试的次数，j为灯带使用所述测试装置进行k-1次分段测试剩余的led灯珠零头个数且小于m。结合假设和实施例图示可知，若该灯带设有100个led灯珠，且测试组件为6套，则需要进行总共k=17次的分段测试，而最后一次分段测试仅需将测试组件对接j=4个led灯珠。

如图1中部虚线框所示的检测模块，其中设有恒流/恒压电路、电流采样电路、运放电路和电阻测量电路，并直接面向模拟开关模块传递mcu输出的模拟开关控制信号。该恒流/恒压电路受控于mcu向模拟开关模块单向发送信号并通过探针对led灯珠供电，而电流采样电路接收得自于探针的第一反馈信号，并通过运放电路接入mcu。这里使用恒流/恒压电路和电路采样电路相结合的方式替代传统电流表，一方面便于测试装置的系统集成，另一方面也可实现降低测试成本。并且电阻测量电路在mcu和模拟开关模块之间接设为传递发送信号及接收第二反馈信号的回路，旨在面向光照后光敏电阻的变化进行采集，便于信号分析led灯珠光亮程度并量化，有利于替代人工目视观察和光谱分析仪，既保护了测试人员的又优化了测试成本。

从更进一步的连接关系细节来看，如图3所示，上述检测模块通过恒流/恒压电路面向每个探针输出电压信号，并通过电流采样电路面向每个探针接收第一反馈信号，且各条支路上分别设有受控于mcu启闭通断的各一个开关点位k1~k8，即两个电路对应每个探针各设有一条独立控制通断的支路。此外，该检测模块通过电阻测量电路面向每个探针分别输出电压信号或接收第二反馈信号，且各条支路上分别设有受控于mcu启闭通断的各一个开关点位k9~k16。从图示可见，其中右侧虚线框所示的开关点位集合21主要用于切换面向led灯珠工作电流及漏电流测试，而左侧虚线框所示的开关点位集合22则主要用于切换面向led灯珠相对应的光敏电阻阻值测量，两者共同构成了该测试装置的模拟开关模块。

在了解到上述mcu为可编程处理器的基础上，为实现本发明预期的测试功能，需要对通过外部输入设备对mcu进行一定的编程及参数设定。具体包括数值化比对的判定程序和工作电流及对应光敏电阻反馈信号判断灯珠亮度合格与否的相关阈值设定。这里所述判定程序为根据测试需求编辑设定的，其逻辑算法核心为公知常用，非本申请要求保护的技术内容，故省略实例性的详细描述。只需当由检测模块反馈的测试信号均在阈值范围内的led灯珠则判定为合格，反之则不合格。为更好地与测试人员人机交互，该mcu一方面可以外接lcd显示屏6、测试按钮7或用于编程的键盘，则led灯珠的测试结果交互呈现于lcd显示屏；另一方面也可以通过无线通信网络与平板电脑（未图示）相连接，并通过平板电脑对mcu编程及阈值设定，且led灯珠的测试结果交互呈现于平板电脑。

在测试装置结构完整展示的基础上，以下从利用该装置进行测试作业的具体方法过程，进一步理解其创新功能。其概述步骤包括以下四部分：s1，利用测试装置中预设套数的测试组件逐一与测试对象分段中的各led灯珠相对接，包括探针抵接正负极焊盘、内设有光敏电阻的遮光罩全覆盖led灯珠的发光范围；s2，由mcu输出模拟开关控制信号接通恒流/恒压电路、电流采样电路与单个led灯珠或灯组，并驱动点亮连接范围内的各个led灯珠，由电流采样电路接收各个led灯珠电流性的第一反馈信号、转换并向mcu传递；s3，由mcu驱动电阻测量电路对各个led灯珠所覆盖遮光罩内的光敏电阻阻值变化进行测量，并将第二反馈信号回传mcu；s4，通过mcu预设工作电流及对应光敏电阻反馈信号判断灯珠亮度合格与否的阈值，对两部分反馈信号进行数值化比对，对各个led灯珠得出性能评估结果。

从检测模块的工作原理来看，当探针接触正负极焊盘后按下测试按钮，mcu输出模拟开关控制信号，使模拟开关相关测试通道闭合，然后控制恒流/恒压电路输出匹配当前测试单个led灯珠或灯组的额定电压，将待测led灯珠点亮；同时模拟开关模块将电流性的第一反馈信号导入电流采样电路中，并由电流反馈信号进一步转换为对应的电压信号，再经过运放电路后，得一组滤波和放大后的信号，经过mcu的adc处理后获得最终的测试电流值。另一方面，灯罩内的光敏电阻由于受到led灯珠的灯光照射，发生阻值变化，mcu通过电阻测量电路获得当前光敏电阻的阻值，综合测试工作电流值和光敏电阻的阻值，依据设定阈值智能判断当前单个led灯珠或灯组是否合格，并把测试结果反馈显示在lcd显示屏上，若存在不良灯珠，还会显示不良灯珠的点位，方便下一步的维修或记录。

从模拟开关模块的工作原理来看，电路布局考虑测试点位的灵活性及通用性，将所有的功能点位输出合并共用，即通过模拟开关的不同开关组合可以获得想要的测试效果。例如测试led灯珠发光电流时，正极测试点位在探针pin1，负极测试点位在探针pin2，此时可以把开关点位k1和开关点位k4闭合，这样就可以实现探针pin1输出电压信号，探针pin2回传第一反馈信号的功能；若想把探针pin3、pin4作为光敏电阻测量电路，则可以把点位13和点位16闭合，可测试相关光敏电阻阻值。同理，若测试探针pin1、探针pin2所对接的led灯珠的漏电流，led灯珠相较上述描述的正负极相反，此时可以把开关点位k2和开关点位k3闭合，无需移动待测灯条或灯带即可完成测试点位探针pin1、pin2的正负输出互换；同理也可以将光敏电阻测量点位加载到探针pin1、pin2上，大大提高了电路的使用灵活性。再者，也可以对以串联方式连接的led灯珠构成灯组对闭合点位进行选择，即可以同时测量多个led灯珠，提高测试效率。由于模拟开关模块的输出点位组合可以在一定范围内任意选择，这样就大大提高了整个测试装置的通用性。

综合对比现有led灯带的测试方案，本发明技术解决方案具备多方面的设计优势。概述如下：

1、该测试装置使用了模拟开关模块，可以任意选择单个灯珠或者灯组进行测试，大大提高了非标定制产品的适用率，且突破了空间对测试作业的限制。

2、同样，采用模拟开关模块，可以对单个灯珠或者灯组进行反向漏电流测试，无需手动操作切换探针的对接方向，尤其对于相对较小的正负极焊盘。

3、由于使用电流采样电路测试单个灯珠或者灯组的电流，相较于点亮整条led灯带的电流小很多，可以避免电阻发热导致自身内阻发生变化而影响电流测试精度。

4、该测试装置使用恒流/恒压电路和电流采样电路相结合替代电流表，可降低测试成本。且当led灯珠品目、性能参数发生变化时，通过对mcu调整阈值及开关点位的控制设置满足测试要求，体现了测试方案的通用性。

5、该测试装置使用遮光罩和光敏电阻相结合的方式替代人工目视观察或使用光谱分析仪，可以对灯珠的亮度进行阈值设定，智能判定灯珠焊接是否合格；既保护了测试人员的视力又有利于统一测试标准、降低测试成本。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。