Jak jsou topné desky navrženy pro tepelné řízení testování LED a laserových diod?

Optický výstup LED nebo laserové diody je závislý na teplotě. Aby bylo možné tato zařízení otestovat, musí být udržována na přesné, skálostabilní teplotě, zatímco se měří jejich světlo, což vyžaduje fázi zahřívání. Jakékoli kolísání teploty destičky je pozorováno jako drift výkonu zařízení, a proto je tepelná stabilita jedním z hlavních omezení v systémech optické charakterizace.

Tepelné požadavky pro optoelektronické testování
Testovací prostředí topné desky LED laserové diody je vyvinuto tak, aby napodobovalo skutečné provozní podmínky, aniž by způsobovalo tepelné artefakty. Obvykle je zařízení charakterizováno v regulovaném teplotním rozsahu 25 stupňů až 100 stupňů, kde i nepatrné změny teploty mohou změnit vlnovou délku, účinnost nebo výstupní výkon.

Kvůli této citlivosti je ohřívací stupeň považován za tepelnou referenci metrologického -třídy namísto základního zdroje teploty.

Konstrukce desky a strategie řízení teploty
V optických testovacích systémech je většina topných desek vyrobena z hliníku, který má vysokou tepelnou vodivost. To vede k rychlému bočnímu šíření tepla a redukci lokalizovaných horkých míst.

Klíčové vlastnosti designu jsou:

Zabudované RTD nebo přesné termistorové snímače pro řízení v uzavřené smyčce

Optimalizované více{0}}zónové ohřívače s tepelnou simulací

Podmínky kontaktu zařízení jsou konzistentní, udržujte rovinnost povrchu

Řídicí systémy jsou běžně nastaveny tak, aby poskytovaly stabilitu ±0,1 stupně až ±0,2 stupně napříč aktivní oblastí. Tato přísná regulace zajišťuje, že jakékoli optické kolísání, které je měřeno, pochází ze zařízení a nikoli z testovacího zařízení.

Optická kompatibilita a povrchové inženýrství
Povrch ohřívače je často potažen, aby se minimalizovala jeho odrazivost, aby se zabránilo interferenci s optickými měřeními. Černě eloxované nebo potažené povrchy se často používají k minimalizaci rozptylových odrazů, které by mohly zkreslit fotometrická měření.

Testovaná zařízení jsou přímo připojena na vyhřívaný povrch ve stanicích sond a integrujících kulových konfiguracích. Musí tedy kombinovat tepelnou homogenitu a optickou neutralitu.

Materiály s nízkým{0}}odplyněním jsou také specifikovány, aby se zabránilo kontaminaci citlivých čoček, detektorů a optických povlaků.

Elektrické a elektromagnetické aspekty
EMI může vést k šumu ve vysoce citlivých optických měřicích zařízeních. To vede k dobře řízené konstrukci ohřívače:

Upřednostňovány jsou odporové topné články napájené stejnosměrným proudem

Spínaná modulace výkonu je izolována nebo minimalizována.

Měřicí přístroje jsou izolovány pomocí strategií uzemnění

Ohřívací stupeň je nenápadným spolupracovníkem při každém fotometrickém měření, pracuje nepřetržitě bez ovlivnění elektrických nebo optických signálů.

Snímek designu: Standardní testovací tepelné sklíčidlo LED
Typická konfigurace přesného tepelného sklíčidla pro testování LED a laserových diod je následující:

Lapovaná hliníková deska

Dvouzónové nebo čtyřzónové odporové topné články

Platinový snímač RTD (třída A nebo vyšší)

PID regulátor s laděním pro stabilitu pod 0,1 stupně

Povrchová úprava pro optickou neutralitu (černění)

Izolační vrstvy a nosná konstrukce s nízkým odvodem plynu

Tato kombinace umožňuje reprodukovatelné a sledovatelné tepelné podmínky pro charakterizaci optických zařízení.

Cíle stability a požadavky na výkon
Teplotní homogenita je normálně udržována na ±0,2 stupně po celé aktivní oblasti. Taková úroveň kontroly je nezbytná k zajištění toho, aby se prostorové rozdíly nepřeměnily na nejistotu měření.

Teplotní gradienty se snižují o:

Optimalizovaná rozteč topných těles.

Materiál pro vysoce vodivý substrát

Více{0}}zónové ovládání zpětné vazby

Jakákoli změna teploty je považována za možnou chybu měření, nikoli za změnu procesu.

Shrnutí
Topné desky používané při testování LED a laserových diod jsou přesné tepelné nástroje, nejen ohřívače. Důvěryhodnost výsledků fotometrické a elektrické charakterizace přímo závisí na jejich schopnosti udržet výjimečně stabilní, homogenní a opticky vhodné teplotní podmínky.

V testovacích a měřicích prostředích musí být systémy regulace teploty mnohem přesnější než testované zařízení, aby naměřený výkon mohl být přičítán zařízení a nikoli změnám prostředí.