Kako su grijaće ploče dizajnirane za toplinsko upravljanje LED i testiranje laserskih dioda?

Optički izlaz LED ili laserske diode ovisi o temperaturi. Da bi se testirali ovi uređaji, moraju se držati na preciznoj, stabilnoj temperaturi dok se mjeri njihova svjetlost, a to zahtijeva stupanj zagrijavanja. Svaka fluktuacija temperature ploče promatra se kao pomak performansi uređaja, stoga je toplinska stabilnost jedno od glavnih ograničenja u sustavima optičke karakterizacije.

Toplinski zahtjevi za optoelektronička ispitivanja
Okruženje za testiranje LED laserske diode grijaće ploče razvijeno je da oponaša stvarne radne okolnosti bez izazivanja toplinskih artefakata. Obično se uređaj karakterizira u reguliranom temperaturnom rasponu od 25 do 100 stupnjeva, gdje čak i male promjene temperature mogu promijeniti valnu duljinu, učinkovitost ili izlaznu snagu.

Zbog ove osjetljivosti, stupanj grijanja smatra se mjeriteljskom-termalnom referencom umjesto osnovnim izvorom temperature.

Konstrukcija ploče i strategije kontrole temperature
U optičkim ispitnim sustavima većina grijaćih ploča izrađena je od aluminija koji ima visoku toplinsku vodljivost. To dovodi do brzog bočnog širenja topline i smanjenja lokaliziranih vrućih mrlja.

Ključne karakteristike dizajna su:

Ugrađeni RTD ili precizni termistorski senzori za upravljanje zatvorenom petljom

Optimiziran dizajn grijača s više-zona s toplinskom simulacijom

Uvjeti kontakta s uređajem dosljedni, održavajte ravnost površine

Upravljački sustavi obično su postavljeni da pružaju stabilnost od ±0,1 do ±0,2 stupnja u aktivnom području. Ova stroga regulacija osigurava da svaka optička fluktuacija koja se mjeri dolazi od uređaja, a ne od ispitnog uređaja.

Optička kompatibilnost i površinski inženjering
Površina grijača često je presvučena kako bi se smanjila njezina refleksija kako bi se spriječile smetnje s optičkim mjerenjima. Crno anodizirane ili presvučene površine često se koriste kako bi se smanjile zalutale refleksije koje bi mogle iskriviti fotometrijska mjerenja.

Uređaji koji se testiraju izravno su pričvršćeni na grijanu površinu u sondnim stanicama i konfiguracijama integrirajućih sfera. Stoga mora kombinirati toplinsku homogenost i optičku neutralnost.

Također su navedeni materijali s niskim-ispuštanjem plinova kako bi se izbjegla kontaminacija osjetljivih leća, detektora i optičkih premaza.

Električni i elektromagnetski aspekti
EMI može dovesti do šuma u visoko osjetljivoj optičkoj mjernoj opremi. To dovodi do dobro kontroliranog dizajna grijača:

Prednost imaju otporni grijaći elementi s istosmjernim napajanjem

Preklopna modulacija snage je izolirana ili minimizirana.

Mjerni instrumenti izolirani su pomoću strategija uzemljenja

Stupanj grijača je neprimjetan suradnik u svakom fotometrijskom mjerenju, radi neprekidno bez utjecaja na električne ili optičke signale.

Snimak dizajna: standardna LED ispitna termalna stezna glava
Tipična konfiguracija precizne termalne stezne glave za testiranje LED i laserskih dioda je sljedeća:

Preklopljena aluminijska ploča

Dvostruki ili četverozonski otporni grijaći elementi

Platinasti RTD senzor (klasa A ili viši)

PID regulator s podešavanjem za stabilnost ispod 0,1 stupnja

Obrada površine za optičku neutralnost (zacrnjenje)

Izolacijski slojevi i potporna struktura s malim ispuštanjem plinova

Ova kombinacija omogućuje ponovljive i sljedive toplinske uvjete za karakterizaciju optičkih uređaja.

Ciljevi stabilnosti i zahtjevi za performanse
Homogenost temperature normalno se održava na ±0,2 stupnja preko cijelog aktivnog područja. Takva razina kontrole je neophodna kako bi se osiguralo da se prostorne razlike ne pretvaraju u mjernu nesigurnost.

Toplinski gradijenti se smanjuju za:

Optimiziran razmak grijača.

Materijal za visoko vodljivu podlogu

Više{0}}zonska povratna kontrola

Svaka promjena temperature smatra se mogućom greškom mjerenja, a ne promjenom procesa.

Sažetak
Grijaće ploče koje se koriste u testiranju LED i laserskih dioda su precizni termalni instrumenti, a ne samo grijači. Pouzdanost rezultata fotometrijske i električne karakterizacije izravno ovisi o njihovoj sposobnosti održavanja iznimno stabilnih, homogenih i optički prikladnih temperaturnih uvjeta.

U ispitnim i mjernim okruženjima sustavi toplinske kontrole moraju biti puno precizniji od uređaja koji se testira kako bi se izmjerena izvedba mogla pripisati uređaju, a ne promjenama u okruženju.