Tấm gia nhiệt được thiết kế như thế nào để quản lý nhiệt khi kiểm tra điốt LED và Laser?
Để lại lời nhắn
Đầu ra quang của đèn LED hoặc diode laser phụ thuộc vào nhiệt độ. Để kiểm tra các thiết bị này, chúng phải được giữ ở nhiệt độ chính xác, ổn định như đá trong khi đo ánh sáng của chúng và điều này đòi hỏi phải có giai đoạn gia nhiệt. Bất kỳ biến động nào của nhiệt độ tấm đều được quan sát là sự thay đổi hiệu suất của thiết bị, do đó độ ổn định nhiệt là một trong những hạn chế chính trong hệ thống mô tả đặc tính quang học.
Yêu cầu về nhiệt đối với thử nghiệm quang điện tử
Môi trường thử nghiệm điốt laser LED dạng tấm gia nhiệt được phát triển để mô phỏng các tình huống vận hành thực tế mà không gây ra hiện tượng nhiệt. Thông thường, thiết bị được đặc trưng trong phạm vi nhiệt độ quy định từ 25 độ đến 100 độ, trong đó ngay cả những thay đổi nhỏ về nhiệt độ cũng có thể thay đổi bước sóng, hiệu suất hoặc công suất đầu ra.
Do độ nhạy này, giai đoạn gia nhiệt được coi là tham chiếu nhiệt- cấp đo lường thay vì nguồn nhiệt độ cơ bản.
Chiến lược xây dựng và kiểm soát nhiệt độ của Platen
Trong các hệ thống kiểm tra quang học, hầu hết các tấm gia nhiệt đều được làm bằng nhôm, có tính dẫn nhiệt cao. Điều này dẫn đến sự lan truyền nhiệt nhanh chóng và giảm các mảng nóng cục bộ.
Các tính năng thiết kế chính là:
RTD nhúng hoặc cảm biến nhiệt điện trở chính xác để điều khiển vòng kín
Thiết kế bộ sưởi đa vùng được tối ưu hóa với mô phỏng nhiệt
Điều kiện tiếp xúc thiết bị nhất quán, quản lý độ phẳng bề mặt để duy trì
Hệ thống điều khiển thường được thiết lập để cung cấp độ ổn định từ ± 0,1 độ đến ± 0,2 độ trên toàn khu vực hoạt động. Quy định nghiêm ngặt này đảm bảo rằng mọi dao động quang học được đo đều là từ thiết bị chứ không phải từ thiết bị thử nghiệm.
Khả năng tương thích quang học và kỹ thuật bề mặt
Bề mặt lò sưởi thường được phủ để giảm thiểu độ phản xạ của nó nhằm tránh nhiễu với các phép đo quang học. Các bề mặt được anot hóa hoặc phủ màu đen thường được sử dụng để giảm thiểu phản xạ tản lạc có thể làm lệch các phép đo trắc quang.
Các thiết bị được thử nghiệm được gắn trực tiếp trên bề mặt được làm nóng trong các trạm thăm dò và tích hợp các cấu hình hình cầu. Do đó, nó phải kết hợp tính đồng nhất nhiệt và tính trung hòa quang học.
Các vật liệu có-thoát khí thấp cũng được chỉ định để tránh làm nhiễm bẩn các thấu kính, máy dò và lớp phủ quang học nhạy cảm.
Các khía cạnh điện và điện từ
EMI có thể dẫn đến nhiễu trong các thiết bị đo quang có độ nhạy cao. Điều này dẫn đến thiết kế lò sưởi được kiểm soát tốt:
Các bộ phận làm nóng bằng điện trở chạy bằng DC được ưa chuộng
Điều chế nguồn ở chế độ chuyển mạch được cách điện hoặc giảm thiểu.
Thiết bị đo lường được cách ly bằng cách sử dụng chiến lược nối đất
Giai đoạn gia nhiệt là một cộng tác viên kín đáo trong mọi phép đo trắc quang, hoạt động liên tục mà không ảnh hưởng đến tín hiệu điện hoặc quang.
Ảnh chụp thiết kế: Mâm cặp nhiệt thử nghiệm LED tiêu chuẩn
Cấu hình điển hình của mâm cặp nhiệt chính xác để kiểm tra diode LED và laser như sau:
Tấm nhôm hoàn thiện
Các bộ phận làm nóng điện trở kép hoặc bốn vùng
Cảm biến RTD bạch kim (Loại A trở lên)
Bộ điều khiển PID có khả năng tinh chỉnh để đạt độ ổn định dưới 0,1 độ
Xử lý bề mặt để trung hòa quang học (làm đen)
Các lớp cách nhiệt và cấu trúc hỗ trợ thoát khí thấp
Sự kết hợp này cho phép các điều kiện nhiệt có thể tái tạo và theo dõi được để mô tả đặc tính của thiết bị quang học.
Mục tiêu ổn định và yêu cầu hiệu suất
Độ đồng nhất nhiệt độ thường được duy trì ở mức ± 0,2 độ trên toàn bộ khu vực hoạt động. Mức độ kiểm soát như vậy là cần thiết để đảm bảo rằng sự khác biệt về không gian không chuyển thành độ không đảm bảo đo.
Độ dốc nhiệt được giảm bằng cách:
Khoảng cách giữa các lò sưởi được tối ưu hóa.
Vật liệu cho chất nền có tính dẫn điện cao
Kiểm soát phản hồi đa vùng
Bất kỳ sự thay đổi nào về nhiệt độ đều được coi là lỗi đo lường có thể xảy ra, không phải là sự thay đổi trong quy trình.
Bản tóm tắt
Các tấm gia nhiệt được sử dụng trong thử nghiệm điốt LED và laser là những dụng cụ nhiệt chính xác, không chỉ là thiết bị làm ấm. Độ tin cậy của các kết quả đo đặc tính quang và điện phụ thuộc trực tiếp vào khả năng duy trì các điều kiện nhiệt độ cực kỳ ổn định, đồng nhất và phù hợp về mặt quang học.
Trong môi trường thử nghiệm và đo lường, hệ thống kiểm soát nhiệt phải chính xác hơn nhiều so với thiết bị được thử nghiệm để hiệu suất đo được có thể được quy cho thiết bị chứ không phải do những thay đổi của môi trường.
