LED光源电特性单工位多参数综合测试装置研发

陈伟标　刘桂雄

摘要：针对LED光源产品电特性参数测试项目多、采用人工方法、测试过程数据不可溯源的问题，提出研制LED光源电特性单工位多参数综合测试装置，利用动态数据交换（DDE）技术在线控制PLC切换测试线路，并记录电参数测量仪测量的电参数数据，实现测试自动化及测试数据可溯源。通过实验对比表明，该装置能完全按照测试规范进行LED多项电特性参数自动测试，实现机器代人与测试数据全溯源。

关键词：LED；电特性参数：自动测试：DDE

文献标志码：A

文章编号：1674-5124（2018）02-0078-05

0引言

LED光源产品是指标定有基本光电性能参数的LED模块，是照明产品中基本组件之一，对其进行质量检测十分必要。目前LED光源产品质量检测主要根据LED测试方法，将LED在不同应力环境下进行通电，获得其电气特性与光学特性，再结合电冲击实验与温度、震动等冲击实验，对产品可靠性与使用寿命进行评估。研制LED光电算一体化测试系统，但未涉及对驱动电源输出的控制，不能在测试过程中自动改变电源输出；设计线性驱动器来加速高电压LED寿命测试，但其兼容性与通用性未能满足多种规格LED测试需求，且未设计对LED电参数的实时记录；设计全自动LED测试系统，但其系统测试线路接法固定，无法进行多样化测试项目。根据《LED照明标准光组件技术规范》，LED的电特性参数测试包括额定值测试、极限值测试等7项电参数测试。由于测试项目多、时间长、数据多，且需频繁切换测试线路，人工测试存在测试难度大、测试不规范、数据不可溯源等问题。为此，本文研制了一套LED光源电特性单工位多参数综合测试装置，利用动态数据交换（dynamicdataexchange，DDE）技术在线控制PLC切换测试线路，能对LED进行多项电特性参数测试，并利用上位机软件记录电参数测量仪采集的电参数数据，实现测试数据全溯源。

1LED光源电特性参数测试原理与需求

LED电特性参数测试的所有测试项目中，最大允许脉冲高度测试所需时间最长，测试方法最复杂，下面以其为例，讨论电特测参数综合测试装置的需求。最大允许脉冲高度测试方法为：在无对流风的防风罩内连接好测量电路，如图1所示：将稳流稳压源设置为稳流模式，并调至被测LED能承受的标称最大输入脉冲电流值：闭合开关K，通入1s脉冲电流后断开K，共重复5次，每次之间应等待30min以上；调节稳流稳压源至额定电流或额定电压，闭合K，判断被测LED能否正常燃点15min以上，并分析受损情况。整个测试过程中，被测LED功率不得超出标称极限功率值范围。

由最大允许脉冲高度测试方法可知，LED电参数测试过程中，需要频繁切换测试线路、调整稳流稳压源输出，且需要对LED的电参数进行实时监测与记录。对LED进行电特性测试时，需要进行多项电特性参数测试，每项测试其流程、时间、线路接法也不相同。因此，研制LED光源电特性单工位多参数综合测试装置的需求有：

1）多功能。测试线路控制器由PLC与继电器组成，用于切换不同测试项目所需线路接法，提高装置的稳定性，并实现LED多项电特性参数测试。

2）自动化。稳流稳压源及测试线路控制器都能由上位机进行实时自动控制，实现测试过程自动化。

3）数据可溯源。LED的电参数数据需进行实时采集并传送到上位机进行处理、存储，并在测试结束后，给出测试结果与生成测试报表。

4）兼容性。采用模块化设计，方便模块替换与升级，使装置满足各种规格LED测试。

2LED光源电特性综合测试装置设计

2.1测试装置的功能结构框架

根据上述测试需求设计LED光源电特性单工位多参数综合测试装置，其硬件结构如图2所示，由上位机、稳流稳压源、电参数测量仪、测试线路控制器组成。上位机包括显示模块、输入模块、数据库，提供人机交互界面，作为整个装置的核心，与稳流稳压源、电参数测量仪、测试线路控制器进行通信与控制。测试线路控制器与稳流稳压源、电参数测量仪以及被测LED连接，能改变其电路连接方式，使被测LED以正向接法或者反向接法接通稳流稳压源，并使电参数测量仪以内接法或外接法测量LED的电参数。

本装置选用的上位机为通用计算机，稳流稳压源为远方WY12010，电参数测量仪为横河WT210，测试线路控制器由PLC与继电器组成。系统的实物连接如图3所示。

2.2测试线路控制器控制原理

进行LED电参数极限值测试时，电压、电流强度较高，且测试时间长。利用PLC与继电器组成测试线路控制器对测试线路进行切换，稳定性强，可靠性高。测试线路控制器内部电路连接如图4所示。

上位机通过动态数据交换（DDE）技术在线控制PLC。DDE技术具有安全性好、实时性强，可靠性高的特点，本装置使用PLC为罗克韦尔公司的1766系列，其DDE服务软件为RSLinx，上位机软件与RSLinx建立DDE通信后，就可直接读写PLC内部的存储位，实现上位机远程控制PLC输出，进一步实现对测试线路的切换控制。上位机、RSLinx、PLC三者關系如图5所示。

上位机测试软件编写平台为LabWindows/CVI，测试软件控制PLC的关键代码如下所示：

2.3LED综合测试软件架构

在进行电参数测试时，LED的各项电参数需要直观展示给测试人员，并将其存储于数据库中，实现测试数据可溯源。为确保装置的通用性与易用性，上位机为安装有Windows系统的计算机，测试软件开发平台为NI公司的LabWindows/CVI，它提供功能强大的人机界面设计工具及全面的外设通信支持，十分适合测试软件开发。

图6为电参数测试软件的功能结构，包括系统初始化模块，用于装置各模块的完整性验证及建立通信连接，并完成被测LED测试所需电流、电压、测试流程等信息的输入；多测试项目控制模块，用于控制电源模块输出各个测试项目所需电流或电压，并控制PLC，使装置根据各个测试项目所需时间与流程切换测试线路控制器的电路连接方式；电参数测量模块，主要采集测试过程LED的电参数数据：数据处理模块，负责将采集的电参数数据进行显示、存储及测试结果分析。

图7为测试软件主界面，左半部分為测试控制按钮，右半部份为LED电参数信息实时显示界面，用于查看当前值与历史曲线。

图8为多电特性参数测试初始化界面，测试初始化时无需设定各项目测试过程中对稳流稳压源及测试线路控制器的操作方式，只需选择所需测试项目，输入被测LED各项测试所需电流、电压，系统即可按照测试规范自动对LED进行多电特性参数测试。

2.4自动测试流程

图9是LED光源电特性单工位多参数综合测试装置的测试流程图，具体流程为：1）选择LED多项电特测参数测试项目，输入电参数测试项目测试过程所需电流、电压；2）上位机控制测试线路控制器，将测试线路切换为测试项目所需的电路接线模式，并接入被测LED：3）上位机控制电源模块按照测试需求输出该测试项目所需电流或电压：4）电参数采集模块采集LED的电参数信息并上传至上位机进行显示，并存储于Excel表格中；5）判断是否需要改变电路接线或电压、电流大小，若是，则返回步骤2），否则执行下一步骤；6）判断是否已到测试结束时间，若是，则上位机控制测试线路控制器模块，断开被测LED与电源模块和电参数采集模块的连接，否则，执行步骤2）。

3试验与分析

使用LED光源电特性单工位多参数综合测试装置进行LED最大允许脉冲高度测试，测试过程中，装置能够完全按照《LED照明标准光组件技术规范》的测试标准进行测试，测试结束后，上位机软件能根据记录的数据自动对测试结果进行分析，如图10所示。

使用装置进行自动测试与传统人工测试对比如表1所示。可以看出，使用本装置后LED多项电特性参数测试过程中电源输出调整、测试线路切换、电参数数据记录、测试结果分析均由装置自动完成，其测试过程与测试规范要求完全一致，且测试过程中无需人工操作，节省了人力并提高了测试规范性。

4结束语

针对LED光源产品电特性参数测试项目多、测试时间长、测试过程需人工切换测试线路、抄读测试数据，工作量大且测试过程数据不可溯源的问题，设计了LED光源电特性单工位多参数综合测试装置。通过DDE技术在线控制PLC切换测试线路，并记录电参数测量仪测量的电参数数据。结果表明，该装置能完全按照测试规范进行LED电特性参数自动测试，自动得出测试结果，生成报表，实现机器代人与测试数据全溯源。