功率型LED光功率测试仪设计(精)
光功率计的设计说明
一、设计题目光功率计的功能完善二、设计要求1、设计一光电转换电路,将所收到的光信号转变为可测量的电信号。
2、测试转换后的电信号,并显示电压值。
3、使光功率计的量程、精度等方面得到完善三、分析设计1、工作原理光功率计主要用于测量光信号的强弱，其部原理如图1.1所示，光探头就是光敏感面面积较大（直径为1.10mm）的半导体ＰＩＮ光电二极管，加上Ｉ层的ＰＮ结二极管可以提高探测灵敏度和响应速度。
被测光通过光纤接口投射到光探头的光敏面上时，半导体中的价带电子激发到导带，偏置电路中便会出现光电流，通过负载电阻实现I/V变换，此电压信号再经滤波放大后，最后由数字式显示器显示。
光电流的大小是随输入射光的强度变化的，也就是说负载上电压信号的大小就反应了光强变化，所以显示器可以直接读出光功率的大小。
图1.1光功率计原理框图2、模块介绍与功能（1）光电转换、I/V变换放大将一定功率的光信号经过光电二极管转化为电流信号，再经过滤波通过一个变阻器转化为电压信号，再经过运放变为符合数模转化的电压信号。
图1.2 数字光功率计的光电转换电路图（2）模数转换与显示ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以与微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
图1.3 ADC0809的管脚图AT89C51单片机是Atmel公司的生产的一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，部除CPU外，还包括128字节RAM，4个8位并行I/O口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，片集成4K字节可改变程序Flash存储器，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，完全满足本系统设计需要。
单片机P0口作为ADC0804转换数据的输入端，P3.0接ADC0809的EOC端检测数据转换是否结束。
P0.0～P0.3则作为４个数码管的位选信号控制。
P3口有特殊的功能，P3.1用于控制ADC0804的启动，P2用于控制读取ADC0804的转换结果。
大功率LED灯具的光学特性检测系统设计
大功率LED灯具的光学特性检测系统设计摘要：LED灯具被人们看做是在白炽灯与荧光灯之后在社会中最为常用的照明光源，具有寿命使用长、污染小、体积小等优点，是在未来社会中最优潜能的光源。
就LED发光方向性具有比较强的优点，这样在一定的程度上也就限制了LED灯具在照明领域中的应用。
针对LED内部构成与灯具本身的特点，作为检测灯具光学特性的指标主要就是照度与发光均匀性的选择。
这两个方案指标的设计系统的时候应该要充分的考虑到灯具本身在发热的时候与光学特性的关系。
这个时期一般就会采用PID控制系统来对各种灯具温度的测试，这样也就能够使得测量参数之间有着可对比特性。
因此，本文主要就是笔者结合自身的经验来对大功率LED灯具的光学特性检测系统设计分析与研究。
关键词：大功率；LED灯具；光学特性；检测系统一、引言随着当前时代的发展，在一定的程度上极大的推动了LED技术的进步，而且对其生产与应用已经具有一定的规模。
并且LED自身的优点在一定的程度上也推动了LED产业的发展，并且应该的范围也在不断的扩大，发展的前景一片大好，这样面临的挑战也逐渐的增多。
LED产业能够得到相应的发展主要的由于技术的推动，而技术的进步在一定的程度上又是来自人们对其的需求，比如说对提高亮度、丰富基色等。
足以证明，在之后的LED产业发展就会根据相应的需求对亮度等方面来进行改进，这样也就推动了LED灯具在社会各个领域中的广泛应用，在半导体技术应用之后又一场照明革命的出现。
在当前社会中，LED，灯具的发光率在不断的创新，已经能够够取代了很多的传统照明灯，尤其大功率LED灯具的出现，更是加速了其取代传统照明灯具在社会应用的速度。
半导体固体本身具有节能环保的特点，这样在来发展中使得大功率的LED灯具成为在其发展的主要方向。
对于安全性与光色度等的要求也越来越高，但是LED灯具的光点、热度等与传统灯具的光源有着很大的区别，这样怎么样才能够准确的测量LED各种性能成为研究的重点。
功率型白光LED器件光色测量方法浅述
功率型白光LED器件光色测量方法浅述 随着半导体照明产业迅速发展，LED以其饱满光色、节能、光效高、电压低、寿命长等优势，已成为全球最热门、最瞩目的光源，特别是近年来LED 的发光效率和亮度正在大幅度提高，LED必将成为应用最广泛的照明光源。
如今，LED已经渗透到了大量的应用场合，尤其是白光LED技术的不断进步，LED在照明领域的应用也已经越来越普及。
普通照明LED，即白光LED。
实现白光的技术途径主要有两条：第一用LED发出的蓝光激发荧光粉，再与荧光粉发出的“黄光”进行混光，最终得到白光;第二采用红、绿、蓝三基色LED芯片组合生成白光。
LED是一种能把电能转化为光能的固体器件，它的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统等组成。
LED的基本工作原理是一个电光转换过程，当一个正向偏压施加于PN结两端，由于PN结势垒的降低，P区的正电荷将向N区扩散，N区的电子也向P区扩散，同时在两个区域形成非平衡电荷的积累。
由于电流注入产生的少数载流子是不稳定的，对于PN结系统，注入到价带中的非平衡空穴要与导带中的电子复合，其中多余的能量将以光的形式向外辐射，电子和空穴的能量差越大，产生的光子的能量就越高。
能量级差大小不同，产生光的频率和波长就不同，相应的光的颜色就不同。
但是注入LED器件的电能中，仅有约15%的电子和空穴为辐射复合，发出光子，而大约85%的电能则转化为热能。
LED的热性能直接影响其发光效率、波长、正向压降、反向击穿电流和器件的使用寿命等。
传统的Φ3mm和Φ5mm的LED器件由于驱动电流小、发热少，热性能影响不显着。
近年来，随着功率型LED器件的迅速发展，LED热性能的影响越来越明显，受到人们的普遍关注。
一、常见LED的光色参数 1.光通量 光通量是光源在单位时间内发出的光量，也即辐射功率(或辐射通量)能够被人眼视觉系统所感受到的那部分有效当量。
光通量的符号为Φ，单位为流明(lm)。
根据光谱辐射通量Φ(λ)，由下式可确定光通量。
光功率计设计
专业课程设计报告一、设计题目：光功率计的制作二、设计要求：1．利用LD激光二极管作为光源，设计电路测其光功率值大小2．用数码管显示数值3．根据数码管显示数值，通过分析，计算光功率值4．分析实验中存在误差，尽量的克服和消除。
5．记录实验数据，与LD激光二极管光功率真实值大小对照并分析误差等6．书写实习报告等三、分析设计1：光功率计设计分析过程：(a) LD激光二极管发出光信号通过光电接收器（PIN）转化为电信号（电流）。
其中光功率P与电流I存在如下关系：I=RP （R光电检测器的响应度，P为LD输出光功率值）（b）使用LD,由于光检测器（PIN）形成的是小信号电流，所以必须设计放大电路对小信号进行放大，以达到模数转换芯片所能正常工作所需电压幅值的要求.由于此实验只用到+5v直流电压，对于直流信号只需加电阻放大即可。
(c) 把此电压U的正负两端分别与数码管的31，30管脚相连，经过ICL7107A/D模数转换，用数码管将放大的电压电信号显示出来。
(d) 当光信号发生变化时，数码管所显示的数值随放大电路参数的改变而成比例变化，即设计基本正确；数码管所显示的电压值就是此时输入的光功率值的代换值。
即:P=U/（R1*R）其中R：光电检测器响应度2:光功率计的设计思想:测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤，测量光功率有热学法和光电法和其他的特殊方法。
由于我们所学知识的限制，我们通过自己所熟悉的光电法来实现功率计的制作。
光电法就是用光电检测器检测光功率，设计中使用PIN光电二极管作为光电检测器。
实质上是测量PIN在受光辐射后产生的微弱电流，根据光功率P与PIN生成电流I的关系式;I=RP此电流与入射到光敏面上的光功率成正比，R为光电检测器的响应度。
检测到的电流经过I/V变换，波长矫正后，再经过A/D转换模块，把模拟的电信号转化成数字信号通过数码管显示出来。
因此，光功率计实际上是光电检测器PIN 、I/V 变换、 A/D 转换电路、数字显示电路这四个模块的结合。
功率稳定可调LD驱动电路的设计
在精密光电检测领域中，光源的微小波动会引起被测量的较大偏移，从而产生较大的测量误差。
如在半导体薄膜特性检测中，常常需要检测薄膜反射比以求解出其它光电学参量。
由于薄膜增长的缓慢（0.1mm 级/秒），反射比变化非常小，在这种情况下，对于光源稳定性的要求非常高，达到0.1%。
稳定光源在光纤测量中像电子电路测试时用振荡器作为信号源一样，要求发出高稳定、光功率可调的光信号。
稳定光源是急待开发的光纤系统测试仪器中的一种重要的基础设备。
国内一些学者对稳定激光光源作了一些研究。
有的设计方法使激光器注入电流稳定，并配合使用温控电路。
这种方法虽然对稳定性有一定提高，但对其它影响因素缺乏考虑，不是一种闭环的控制系统。
有的对光功率的调节只使用模拟的积分调节，由于积分控制对稳态误差的消除作用是靠对误差的积累产生的，故反映不灵敏，且会使系统稳定裕量下降，超调增大，一般不单独使用。
这种方法的共同步是模拟调节。
本文设计一种对输出光功率进行闭环数字PID调节的激光二极管（LD）驱动电路。
该电路使用高精度14位A/D、D/A转换器，理论上对光功率的0.01%变化均可调节，且驱动电流最小节量<0.01m A，同时可精确设置初始驱动电流（光功率）。
驱动电路设计1 激光二极管封装及参数常见激光二极管封装有两种形式：共阳极与共阴极型（图1 (a)所示）。
LD 和监测激光器背向输出光功率的PIN光电二极管封装在一起。
这里，LD采用SANYO655nm红光激光二极管，封装形式为共阳极（LD的正极与PD（光电二极管）的负极连接在一起）。
LD最大输出光功率为30mW，阈值电流为40mA(25℃),工作电流量大为110mA。
PD的监测电流Im与激光器的输出功率P0在温度不变的情况下成线性关系（图1（b）所示），这为后面控制电路的设计提供了依据。
2 电路原理光电二极管的监测电流经差分放大后变成一个电压量，经高精度A/D转换器采样量化后送入单片机，与单片机内监测电压参考值（在设定功率条件下，监测电流经差分放大后变成的电压量的数字表示）之间作差，产生电压偏差信号；再对偏差信号进行PID运算，运算结果经D/A转换及电压-电流（V-I）变换后，成为LD的驱动电路。
光功率测试仪原理及设计
I功率型LED光功率测试仪设计功率型LED光功率测试仪是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。
通过测量发射端机的绝对功率，一台功率型LED光功率计就能够评价光端设备的性能。
用光功率计与稳定功率型LED组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性并帮助评估光纤链路传输质量。
功率型LED光功率测试仪具有超宽的光功率测试范围、精准的测试精度和超常的使用寿命。
目前，日本安腾公司生产的AQ-1112B型，测量精度高，可达正负2%以内，但灵敏度较低;本设计采用光敏电阻达到光电转换的目的，利用高精度单片机STC12C5A60S2作数据处理和显示，精确度很高，可达到正负1%以内。
关键词：LED，光功率，测试仪目录摘要................................................................................................. 错误！未定义书签。
ABSTRACT ...................................................................................... 错误！未定义书签。
1 绪论 (1)1.1 意义 (1)1.2 国内外发展状况 (1)1.3 设计内容 (1)2 光度学理论基础 (1)2.1 定义及应用 (1)2.2 光学量 (2)2.2.1 光通量 (2)2.2.2 发光强度 (3)2.2.3 光亮度 (4)2.2.4 光出射度 (5)2.2.5 光照度 (5)3 系统设计 (6)3.1 系统设计 (6)II3.2 硬件设计 (6)3.2.1 LED光源部分 (6)3.2.2光电转换部分 (9)3.2.3 A/D转换和数据处理部分 (10)3.2.4显示部分 (13)3.2.5硬件总图 (14)3.3 软件设计............................................................................. 错误！未定义书签。
光功率计的设计
光功率计的设计四川九州电子科技股份有限公司技术中心刘学唐谢亮摘要:本文阐述了光功率计的设计方案和原理框图,通过研究和开发试验,从开发光功率计的几种思路中得到了一种实用的工程方案。
关键词:PIN二级管;对数放大器;多路模拟开关引言随着光纤通讯的成熟和普及,光功率计在电信和广电等领域的应用越来越多。
目前在已有的各种开发方案中,存在各种各样的问题,尤其在实际工程化中,存在测试误差大、成本高等问题。
如何得到一种低成本又实用的设计方案,在目前光电子技术和DSP技术日趋成熟的今天,实现此目标成为了可能。
一、光功率计的原理框图光功率计的设计原理可以用如下框图来表示:图1由PIN二极管产生的光电流很小,不能直接用于测量,所以需要通过适当的低噪声放大后,再进行数据处理。
二、PIN二极管根据结构的不同,半导体光电二极管可分为P-N结型、PIN结型、雪崩型以及肖特基结型光电二极管。
在光纤通信领域的应用中,为了克服光生载流子扩散时间长的缺点,在P-N结型光电二极管的P型层和N型层中间加入一层本征型的高阻I型层。
当管芯加上一定反向电压后,其耗尽区便可在整个I型层展开,亦即扩展了耗尽区,而光生载流子扩散区域则被压缩,这种结构的光电二极管称为PIN光电二极管。
光电二极管的输出电流为：I＝IS＋IΦ＝IS＋SΦΦ为光通量,S为光电灵敏度或响应度,IS为二极管的反向饱和电流。
若无光照时, I＝IS为光电二极管的暗电流。
输出电流(I)和输入光功率(P)大致有如下关系(图3)：图2由曲线可以看出,电流与输入功率的关系并不是线性关系,但可以通过分为若干区间,这样在每个区间里,可以近似地作为线性来处理。
这是设计光功率计的一般处理方法。
PIN二极管型号的选择主要是根据所做光功率计的测量范围来确定的。
常用的PIN二极管(如FU-15PD)都是小信号工作器件,光敏面不合适,能接收的光功率范围很有限,所以一般不用来做光功率计的探测器。
笔者做光功率计所选的PIN二极管参数如下表:图3三、放大器设计的几种思路在A/D转换器之前的放大器部分,传统的设计方案有三种:(1)PIN-TIA探测器;(2)PIN管＋运算放大器;(3)PIN管＋对数放大器。
光电器件测试仪电路设计文档
光电器件测试仪电路设计文档设计概述本文档描述了光电器件测试仪的电路设计，旨在实现对光电器件进行可靠和准确的测试。
设计目标1. 测试仪应具备稳定的电流和电压输出功能，以满足不同光电器件的测试需求。
2. 测试仪应能够测量光电器件的电流和电压输出值，并记录在测试结果中。
3. 测试仪的电路设计应简单、可靠，并能够保证测量结果的准确性和重复性。
设计原理测试仪的电路设计包括主要的电流和电压输出部分以及测量电路部分。
电流和电压输出部分电流和电压输出部分采用稳定电源设计，以确保输出的电流和电压值的稳定性。
该部分包括稳压器和电流放大器等组件，通过合理的电路连接和参数选择，实现对光电器件的电流和电压输出控制。
测量电路部分测量电路部分负责对光电器件的电流和电压进行测量，并将测量结果反馈给测试仪。
该部分包括电流传感器和电压测量模块，通过合理的电路连接和精确的测量算法，实现对光电器件的电流和电压测量。
设计实施在设计光电器件测试仪电路时，需按以下步骤进行：1. 分析所需测试的光电器件的特性和测试需求，确定电流和电压输出的范围和稳定性要求。
2. 根据输出要求设计电流和电压输出部分，选择合适的稳压器和电流放大器，并进行电路连接和参数选择。
3. 设计测量电路部分，选择合适的电流传感器和电压测量模块，并进行电路连接和精确的测量算法编写。
4. 在完成设计后，进行电路的模拟仿真和实际测试，确保电路的设计符合需求并具备准确性和重复性。
5. 优化电路设计，确保电路的可靠性和性能达到最佳状态。
结论本文档介绍了光电器件测试仪的电路设计，通过稳压器、电流放大器、电流传感器和电压测量模块等组件的合理选择和连接，实现了对光电器件的稳定输出和精确测量。
设计过程中需要考虑测试需求、电路稳定性和准确性，并进行模拟仿真和实际测试以验证电路设计的可行性和优化性。
LED电学参数综合测试仪的设计与制作
结 制 备性 能主要 参 数 。Ｌ Ｄ 的 Ｉ Ｅ —Ｖ特 性 具 有 非
线 性 整流 性质 ：单 向导 电性 ，即外加 正偏 压表 现 低 接 触 电阻 ，反之 为高接 触 电阻 。正 向死 区 ：开 启 电压 对 于不 同 Ｌ Ｄ其 值不 同 ，Ｇ Ａ 为 １ Ｅ ａ ｓ Ｖ，红
色 Ｇ Ａ Ｐ为 １２ ａｓ ． Ｖ，Ｇ Ｐ为 １８ ａ ． Ｖ，Ｇ Ｎ 为 ２ ５ ａ ． Ｖ。
端 输 出变压 器 。
（ ）可调恒 流源 （ 机 采用 １ ｍ 二 本 ０ Ａ）
１ ．可调 恒 流 源 的 电 源 电 压 直 接 取 自 ＋１ Ｖ ２
的 输 出 ，其 电路 如 图 ２所 示
・
５ｌ・
厦 门广播 电视 大学 学报 电源变压 器 的选择 ：
２ ｌ 年 ０ １
二 极 管 的 正 向导 通 电压 小 于 Ｄ ２的 反 向击 穿 电 压 ，故 ２ Ｗ５ Ｃ ２截 止 ，此 时 ，恒 流 源 则 仅 为 被 测
集 成稳 压 电路 ７ １ ８ ２和 ７ １ ９ ２输 出端 电压 有 效 值 １ Ｖ，根据其输 人 电压 比输 出 电压 至少应 大 于 ２ ３ Ｖ，则输 入端 电压有效 值应 该 大 于 １ ｖ ５ ，再 根 据
Ｌ Ｄ管 提供 稳定 的恒 流输 入 。 Ｅ
二 、Ｌ Ｄ 电学 参 数 综 合 测 试 部 分 概 况 Ｅ
及 要 求
Ｌ Ｄ电学 特性 ：Ｉ Ｖ特 性表 征 Ｌ Ｄ芯 片 ｐ Ｅ — Ｅ ｎ
相 关全 波整 流及 滤波 电路 的设计 理论 ，应 取变 压 器 次 级 的 输 出 电 压 有 效 值 大 于 １Ｖ ÷１２： ５ ．
光功率计实验报告
一、实验目的1. 了解光功率计的工作原理及测量方法。
2. 掌握光功率计的使用方法，并能够正确测量光功率。
3. 分析光功率与光源、传输介质等因素之间的关系。
二、实验原理光功率计是一种用于测量光功率的仪器，其基本原理是通过将光功率转换为电功率，然后进行测量。
实验中，我们使用光功率计对光源发出的光功率进行测量，通过对比不同光源、不同传输介质的光功率，分析光功率与光源、传输介质等因素之间的关系。
三、实验器材1. 光功率计2. 光源（如激光器、LED灯等）3. 传输介质（如光纤、光缆等）4. 光衰减器5. 光耦合器6. 电源7. 仪器支架四、实验步骤1. 连接实验电路，将光源、传输介质、光功率计等连接好。
2. 打开电源，调节光源输出功率，使光功率计能够正常工作。
3. 使用光功率计测量光源发出的光功率，记录数据。
4. 改变光源类型、传输介质、光衰减器等参数，重复步骤3，记录数据。
5. 对比不同条件下测得的光功率数据，分析光功率与光源、传输介质等因素之间的关系。
五、实验结果与分析1. 光源类型对光功率的影响实验结果表明，不同类型的光源（如激光器、LED灯）发出的光功率不同。
激光器发出的光功率较高，LED灯发出的光功率较低。
这是由于激光器具有较好的方向性和高亮度，而LED灯具有较好的稳定性和较低的成本。
2. 传输介质对光功率的影响实验结果表明，不同传输介质（如光纤、光缆）对光功率的影响较大。
光纤传输过程中，光功率会有一定程度的衰减，而光缆的衰减相对较小。
这是由于光纤具有较低的光损耗，而光缆的光损耗较高。
3. 光衰减器对光功率的影响实验结果表明，光衰减器对光功率有明显的衰减作用。
随着光衰减器衰减量的增加，光功率逐渐减小。
这是由于光衰减器能够降低光功率，以便于进行后续的光功率测量。
4. 光耦合器对光功率的影响实验结果表明，光耦合器对光功率的影响较小。
光耦合器主要用于将光信号从一种传输介质传输到另一种传输介质，对光功率的影响主要体现在光耦合效率上。
功率型LED热阻测试仪的设计
I功率型LED热阻测试仪的设计摘要热阻测试仪已成为功率型LED不可或缺的检测设备之一，随着功率型LED在照明领域的应用和普及，对热阻测试仪的需求也不断增加，研制开发准确、高效、低成本的热阻测试仪势在必行。
LED的结温变化影响其光通量、颜色、主波长以及正向电压等光度、色度和电气参数。
因此，开展功率型LED热阻测试影响因素研究，对热阻进行准确快速的测试就显得十分必要，可对功率LED进行有效的热管理。
基于电学参数法原理，设计热阻测试仪方案，实现了热阻测试仪的整体功能和各个子功能的硬件搭建和控制软件编程，最终研制成功热阻测试仪。
最后对所做研究成果进行了总结并对今后测试仪的改进和完善提出了自己一些看法和意见。
关键词：功率型LED，热阻，电学参数法，热阻测试仪II Design of Power-type LED Thermal Resistance TesterABSTRACTThermal resistance testing system has been one of the equipments that power-type LED (PTLED) indispensable. With the development and popularization of PTLED in solid state lighting application, the demand for thermal resistance tester is increasing. The change of LED junction temperature affects the luminous flux, color, forward voltage, dominant wavelength, brightness, etc. Therefore, quick and accurate measurement of PTLED thermal resistance and other thermal properties has becoming necessary for LED packaging and heat sink design.Based on the electrical test method, I design the project of thermal resistance tester, which can achieve the whole function and the sub-function of a single thermal resistance tester. Then build the hardware and the control program software, make out a monolithic thermal resistance tester. Finally I concluded the achievements I have done and expressed my opinion and vision on the improvement and modification of resistance tester in the future.KEY WORDS: power-type LED, thermal resistance, electrical test method, thermal resistance testerIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究背景与意义 (1)1.2 LED光源的发展和趋势 (1)1.2.1 LED光源的发展状况 (1)1.2.2 LED光源的发展趋势 (2)1.3 概述 (2)2 功率型LED热参数与其测试技术 (3)2.1 LED发光原理 (3)2.2 功率型LED的结温和热阻 (3)2.2.1 功率型LED的结温 (4)2.2.2 功率型LED的热阻和测量方法 (6)2.3 测试原理的选择 (7)2.3.1 电学参数法的测试原理 (7)2.3.2 设计中各个参数的选取 (8)2.4 本文研究的主要内容 (9)3 功率型LED热阻测试仪的开发 (10)3.1 设计中硬件的选择和功能介绍 (10)3.1.1 单片机STC89C52 (10)3.1.2 ADC0809转换器 (12)3.1.3 LM324运算放大器 (13)3.2 热阻测试仪的设计思路 (13)3.3 热阻测试仪各个子功能介绍 (14)3.3.1 恒流源 (14)3.3.2 信号放大模块 (14)3.3.3 A/D转换器 (15)3.3.4 单片机 (15)3.3.5 数码显示管 (16)3.4 热阻测试仪的硬件搭建 (16)3.5 热阻测试仪的软件编程 (17)3.6 热阻测试仪的工作流程 (19)IV4 实验结果及分析 (20)4.1 实验结果 (20)4.2 误差分析 (21)4.3 实验小结 (22)5 毕业设计的讨论与总结 (23)5.1 系统的改进 (23)5.1.1 减小环境温度所产生的误差 (23)5.1.2 减小器件间热传导所产生的误差 (23)5.1.3 增加对K值校准的模块 (23)5.2 影响LED器件热阻值的探讨 (23)5.3 总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)功率型LED热阻测试仪的设计 11 绪论1962年由GaAsP材料制作而成红色发光二极管(1ight emitting diode, LED) 问世。
光功率计课程设计
目录摘要 (1)第1章概述 (2)1.1 引言 (2)第2章光功率计的基本原理 (4)2.1光功率计键位及功能 (4)2.2光功率探头结构 (5)2.3 A/D转换器及89S52单片机在光功率计中应用 (6)第3章设计结果 (9)3.1分析工作过程 (9)3.2改进方法 (9)第4章心得体会 (10)参考文献 (11)光功率计测试仪改良设计摘要:光功率检测是光的最基本测量技术之一，广泛应用于光通信设备、光电武器装备的测试和光器件的生产中。
所谓光功率计（PM——optical power meter），即用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器，由光电探测器、电子设备和显示器构成。
其在光纤领域内的重要性就像数字万用表在电子工业中一样。
本次课程设计即围绕光纤通信中功率的测试工具——光功率计作一定探究。
关键词: 光功率计；功率测量；PIN光电二极管第1章概述1.1 引言目前光功率测量方法有两种，一种是热转换型方式，利用黑体吸收光功率后温度的升高来计算光功率的大小，这种光功率计的优点是光谱响应曲线平坦、准确度高，缺点是成本高，响应时间长，因此，一般被用来作为标准光功率计；另一种是半导体光电检测方式，利用半导体PN结的光电效应，目前，适合于光纤通信系统应用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管。
ADP具有雪崩放大作用、响应度高，但附加噪声大、偏置电压高、温度稳定性差、结构复杂且价格高，因此光功率检测的仪器一般采用PIN光电二极管作为光电转换器件，所以通用光功率计一般是采用PIN 光电二极管作为光探测器件的。
光功率计的基本工作原理是被测光投射到PIN光探测器上变为电流，再经I/V 变换电路和程控放大电路得到电压信号。
这个信号送到程控低通滤波器及响应度补偿放大电路，得到与功率值相对应的直流电压，经A/D转换得到表示功率大小的数字量，控制处理部分进行数据处理和判断后，送至显示器进行功率显示或给出超量程或欠量程指示并发出量程转换命令进行量程的自动控制。
小功率LED测试及实验方法
小功率LED测试及实验方法注：针对小功率LED，所有测试及实验条件均采用20mA驱动（即：采用电流供电，保证通过LED的电流为20mA）;使用LED均采用电流驱动工作，电流大小控制在16-20mA.。
概念说明：标签上标明的VF为LED的正向电压，该值是在通过LED电流为20 mA下测试两端的电压读数。
一般情况：红、黄、橙、黄绿色LED的正向电压为1.8-2.0 V，2.0-2.2V；蓝、绿、白色LED3.0-3.2 V，3.2-3.4V 一、led使用一般电路：（1）、恒流驱动：保证通过支路的电流为20mA或者为20mA左右。
如有其他电路视电路设计而定，但需要遵循的核心条件就是要求保证通过LED的电流大小为20mA。
（2）、稳压供电：一样保证通过支路的电流为20mA或者为20mA左右。
稳压供电时电阻阻值匹配计算方法：若稳压源输出电压为Vout, LED的正向电压为Vf,所要匹配电阻R=(Vout-Vf)/0.02实例说明：当稳压源输出电压为5V, 黄色LED的正向电压为2.0V,所要匹配电阻R=(5-2)/0.02=150欧姆，另外其他颜色及稳压供电电路的计算方法均一样，核心条件就是要求保证通过LED的电流大小为20mA。
二、测试：当在客户端生产过程中，需要点亮测试看是否能正常发光，难以实现恒流驱动点测，一般采用稳压点测，如电路在ab两点间加上电压，红、黄、橙、黄绿色LED一般用2.0V；蓝、绿、白色LED一般用3.2 V 。
千万不要统一用3V或5V去点测，很容易造成烧死PN节而不发光了。
三、试验测试对比一般比较LED亮度满意度，电压，常温老化，高温老化，电流冲击。
如没有相应仪器，可做以下试验对比。
（1）、亮度目视比较：焊接同类１５－３０颗LED成面光源，点亮用肉眼感光，感觉刺眼的亮度高。
（２）、高温老化：任选一定数量的LED，对其７０度加热１分钟后，在２０MA电流的老化板上点亮正常老化４小时后，看其有无异常，然后重复７０度加热１分钟并老化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
I功率型LED 光功率测试仪设计摘要功率型LED 光功率测试仪是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。
通过测量发射端机的绝对功率，一台功率型LED 光功率计就能够评价光端设备的性能。
用光功率计与稳定功率型LED 组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性并帮助评估光纤链路传输质量。
功率型LED 光功率测试仪具有超宽的光功率测试范围、精准的测试精度和超常的使用寿命。
目前，日本安腾公司生产的AQ-1112B 型，测量精度高，可达正负2%以内，但灵敏度较低; 本设计采用光敏电阻达到光电转换的目的，利用高精度单片机STC12C5A60S2作数据处理和显示，精确度很高，可达到正负1%以内。
关键词：LED ，光功率，测试仪II The Design of The Optical Power Meter of Power Tipe’s LED ABSTRACTOptical power meter of power type’s LED is used to measure the absolute optical power or a relative loss of optical power through a length of optical fiber . By measuring the absol- ute power of the transmitter unit, an optical power meter of power type’s LED is able to eval- uate the performance of light-side equipment. Using an optical power meter with the combi- nation of stable power type’s LED, you can measure the connection loss, test continuity and evaluate the link transmission quality of optical fiber. Optical power meter of power type’s LED has a wide range of optical power test, accurate test precision and extraordinary life. Currently, Japanese company Itanium produces a model AQ-1112B , with high accuracy up to plus or minus 2% or less. However, its sensitivity is too low; This design uses a photo- sensitive resistor to achieve the purpose of photoelectric conversion and a high precision MCU STC12C5A60S2 for data processing and display, with high accuracy up to plus or minus 1% or less.KEY WORDS: LED，optical power，optical power meterIII目录摘要 . (I)ABSTRACT . (II)1 绪论 . (1)1.1 意义 . (1)1.2 国内外发展状况 . (1)1.3 设计内容 . (1)2 光度学理论基础 . (2)2.1 定义及应用 . (2)2.2 光学量 . (2)2.2.1 光通量 . (2)2.2.2 发光强度 . (4)2.2.3 光亮度 . (5)2.2.4 光出射度 . (6)2.2.5 光照度 . (6)3 系统设计 . (7)3.1 系统设计 . (7)3.2 硬件设计 . (7)3.2.1 LED光源部分 (7)3.2.2光电转换部分 . (9)3.2.3 A/D转换和数据处理部分 (11)3.2.4显示部分 . (14)3.2.5硬件总图 . (14)3.3 软件设计 . ............................................................................ 错误！未定义书签。
3.3.1 主流程 . ...................................................................... 错误！未定义书签。
3.3.2 A/D流程 .................................................................... 错误！未定义书签。
3.3.3 程序 . .......................................................................... 错误！未定义书签。
4 测试结果与分析 . .......................................................................... 错误！未定义书签。
4.1 理论数据表 . ........................................................................ 错误！未定义书签。
4.2 结果分析 . ............................................................................ 错误！未定义书签。
5 总结 . .............................................................................................. 错误！未定义书签。
致谢 . ................................................................................................ 错误！未定义书签。
参考文献 . .......................................................................................... 错误！未定义书签。
11 绪论1.1 意义功率型LED 光功率测试仪是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。
通过测量发射端机的绝对功率，一台功率型LED 光功率计就能够评价光端设备的性能。
用光功率计与稳定功率型LED 组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性并帮助评估光纤链路传输质量。
功率型LED 光功率测试仪具有超宽的光功率测试范围、精准的测试精度和超常的使用寿命。
1.2 国内外发展状况目前，测量光功率的方法有热学法和光学法。
热学法在波长特性，测量精度等方面较好，但响应速度慢，灵敏度低，设备体积大。
光学法有较快的响应速度，良好的线性特性而且灵敏度高，测量范围大但其波长特性和测量精度方面不如热学法。
因此，根据热学法制成的光功率计一般均为标准光功率计，做的比较好的是日本安腾公司生产的AQ-1112B 型，它的传感器采用热电堆，测量精度高，可达正负2%以内，但灵敏度较低，只能测量10uW 以上的光功率。
1.3 设计内容本设计采用光敏电阻达到光电转换的目的，利用高精度单片机STC12C5A60S2作数据处理和显示，该单片机集成八通道A/D转换器，精确度很高，可达到正负1%以内，显示部分采用四位一体的七段码共阴数码管，使得硬件电路简单，从而达到经济、实惠且高精度的目的。
22 光度学理论基础2.1 定义及应用光度学是1760年由朗伯建立的，且定义了光通量、发光强度、照度、亮度等主要光学光度学参量，并用数学阐明了它们之间的关系和光度学几个重要定律，如照度的叠加性定律、距离平方比定律、照度的余弦定律等，这些定律一直没用至今，实践已证明是正确的。
在可见光波段内，考虑到人眼的主观因素后的相应计量学科称为光度学。
光度学除了要定义一些物理量并确定相应的测量单位外，还要研究测量仪器的设计、制造和测量方法。
对各种光源进行光度的特性测量广泛应用于光学工业、照明工业、遥感遥测、色度学和大气光学等领域。
对各种光敏和热敏探测器也需要运用光度的测量技术来确定其灵敏度及响应特性。
2.2 光学量光度学是研究光度测量的一门科学，光度量是光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小的度量。
光度量是具有标准人眼视觉特性的人眼所能接收到辐射能的度量。
光度学通常引进下述光学量来进行描述：2.2.1 光通量在光度学中，光通量明确的被定义为能够被人的视觉系统所感受到的那部分光辐射功率的大小的度量。
辐射通量以光谱光视函数V （λ）（即视见函数，见可见光）为权重因子的对应量。
设波长为λ的光的辐射通量为Φe （λ）。
对应的光通量为Φv（λ）=Km * V（λ）*Φe（λ）（2-1）式中Km 为比例系数，是波长为555nm 的光谱光视效能，也叫最大光谱光视效能，由Φe 和Φv 的单位决定。
光通量的SI 单位为流明，Km ＝683lm/W。
复色光的光通量需对所有波长的光通量求和。
这个量是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，与光功率等价。
光源的光通量越大，则发出的光线越多。
对于各向同性的光（即光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则 F =4πI 。
也就是说，若光源的I 为1cd ，则总光通量为4π =12.56lm。
与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。
要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。
要知道，光通量也是人为量，对于其它动物可能就不一样的，更不是完全自然的东西，因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。
3人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。
对于人眼最敏感的555nm 的黄绿光，1W = 683 lm ，也就是说，1W 的功率全部转换成波长为555nm 的光，为683lm 。
这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm 的光最敏感。
对于其它颜色的光，比如650nm 的红色，1W 的光仅相当于73流明，这是因为人眼对红光不敏感的原因。
对于白色光，要看情况了，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。