Kuinka lämmityslevyt on suunniteltu LED- ja laserdioditestauksen lämmönhallintaan?

LED- tai laserdiodin optinen lähtö on lämpötilasta riippuvainen. Näiden laitteiden testaamiseksi niitä on pidettävä tarkassa, kiven vakaassa lämpötilassa, kun niiden valoa mitataan, ja tämä edellyttää lämmitysvaihetta. Kaikki levyn lämpötilan vaihtelut havaitaan laitteen suorituskyvyn ajautumisena, joten lämpöstabiilisuus on yksi optisten karakterisointijärjestelmien päärajoituksista.

Optoelektronisen testauksen lämpövaatimukset
Lämmityslevyn LED-laserdioditestausympäristö on kehitetty jäljittelemään aitoja käyttöolosuhteita aiheuttamatta lämpöartefakteja. Yleensä laite luonnehditaan säädellyllä lämpötila-alueella 25-100 astetta, jossa pienetkin lämpötilan muutokset voivat muuttaa aallonpituutta, hyötysuhdetta tai lähtötehoa.

Tämän herkkyyden vuoksi lämmitysvaihetta pidetään metrologian{0}}lämpövertailuna peruslämpötilalähteen sijaan.

Levyn rakenne ja lämpötilan säätöstrategiat
Optisissa testausjärjestelmissä suurin osa lämmityslevyistä on valmistettu alumiinista, jolla on korkea lämmönjohtavuus. Tämä johtaa nopeaan lateraaliseen lämmön leviämiseen ja paikallisten kuumien kohtien vähenemiseen.

Tärkeimmät suunnitteluominaisuudet ovat:

Sulautetut RTD-anturit tai tarkat termistorianturit suljetun silmukan ohjaukseen

Optimoidut moni{0}}vyöhykelämmittimet lämpösimulaatiolla

Laitteen kosketusolosuhteet ovat yhdenmukaiset, säilytä pinnan tasaisuus

Ohjausjärjestelmät on yleensä asetettu tarjoamaan ±0,1 astetta ±0,2 astetta vakautta aktiivisella alueella. Tämä tiukka määräys varmistaa, että mitattavissa oleva optinen heilahtelu on peräisin laitteesta, ei testilaitteistosta.

Optinen yhteensopivuus ja pintatekniikka
Lämmittimen pinta on usein pinnoitettu sen heijastavuuden minimoimiseksi optisten mittausten häiriöiden estämiseksi. Mustaksi anodisoituja tai pinnoitettuja pintoja käytetään usein minimoimaan hajaheijastuksia, jotka voivat vääristää fotometrisiä mittauksia.

Testattavat laitteet kiinnitetään suoraan lämmitetylle pinnalle anturiasemissa ja integroivissa pallokonfiguraatioissa. Sen on siis yhdistettävä lämpöhomogeenisuus ja optinen neutraalisuus.

Matala{0}}kaasupäästöt on myös määritelty herkkien linssien, ilmaisimien ja optisten pinnoitteiden kontaminoitumisen estämiseksi.

Sähköiset ja sähkömagneettiset näkökohdat
EMI voi aiheuttaa kohinaa erittäin herkissä optisissa mittauslaitteissa. Tämä johtaa hyvin ohjattuun lämmittimen suunnitteluun:

Tasavirtakäyttöisiä resistiivisiä lämmityselementtejä suositaan

Hakkuritehomodulaatio on eristetty tai minimoitu.

Mittauslaitteet on eristetty maadoitusstrategioiden avulla

Lämmitin on huomaamaton yhteistyökumppani jokaisessa fotometrisessa mittauksessa, joka toimii jatkuvasti vaikuttamatta sähköisiin tai optisiin signaaleihin.

Suunnittelutilanne: tavallinen LED-testilämpöistukka
Tyypillinen tarkkuuslämpöistukan kokoonpano LED- ja laserdioditestaukseen on seuraava:

Päällystetty alumiinilevy

Kaksi- tai nelivyöhykkeiset resistiiviset lämmityselementit

Platinum RTD -anturi (luokka A tai korkeampi)

PID-säädin säätämällä alle 0,1 asteen vakautta

Pintakäsittely optista neutraalisuutta varten (mustantuminen)

Vähäkaasupäästöiset eristyskerrokset ja tukirakenne

Tämä yhdistelmä mahdollistaa toistettavat ja jäljitettävät lämpöolosuhteet optisten laitteiden karakterisointia varten.

Vakaustavoitteet ja suorituskykyvaatimukset
Lämpötilan homogeenisuus pidetään normaalisti ±0,2 asteessa koko aktiivisella alueella. Tällainen valvonta on tarpeen sen varmistamiseksi, että alueelliset erot eivät muutu mittausepävarmuudeksi.

Lämpögradientteja vähentävät:

Lämmittimen etäisyys optimoitu.

Materiaali erittäin johtavalle alustalle

Usean{0}}vyöhykkeen palauteohjaus

Kaikki lämpötilan muutokset katsotaan mahdolliseksi mittausvirheeksi, ei muutokseksi prosessissa.

Yhteenveto
LED- ja laserdiodien testauksessa käytetyt lämmityslevyt ovat tarkkuuslämpöinstrumentteja, eivät vain lämmittimiä. Fotometrisen ja sähköisen karakterisoinnin tulosten luotettavuus riippuu suoraan niiden kyvystä ylläpitää poikkeuksellisen vakaat, homogeeniset ja optisesti sopivat lämpötilaolosuhteet.

Testaus- ja mittausympäristöissä lämmönsäätöjärjestelmien tulee olla paljon tarkempia kuin testattava laite, jotta mitattu suorituskyky voidaan katsoa laitteen eikä ympäristön muutosten ansioksi.