厦门西门子变频器一级授权代理商

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SIEMENS  西门子变频器器技术参数

一、引言

      半导体发光二极管（LED）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、手机背光源、车载光源等场合，尤其是白光LED技术的发展，LED在照明领域的应用也越来越广泛。但是过去对于LED的测试没有较全面的国家标准和行业标准，在生产实践中只能以相对参数为依据，不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大，导致国内LED产业的发展受到严重影响。因此，半导体发光二极管测试方法国家标准应运而生。

二、LED测试方法

基于LED各个应用领域的实际需求，LED的测试需要包含多方面的内容，包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。

1、电特性

      LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。由图1可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。通过LED电特性的测试可以获得LED的允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的工作电功率。

图1 LED伏安特性曲线

      LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。

2、光特性

      类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。

      （1）光通量和光效

      有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。变角光度计法是测试光通量的Z精确的方法，但是由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光通量。如图2所示，现有的积分球法测LED光通量中有两种测试结构，一种是将被测LED放置在球心，另外一种是放在球壁。

图2 积分球法测LED光通量

      此外，由于积分球法测试光通量时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响，因此，往往引入辅助灯，如图3所示。

图3 辅助灯法消除自吸收影响

      在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。

     （2）光强和光强分布特性

图4 LED光强测试中的问题

      如图4所示，点光源光强在空间各方向均匀分布，在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果都不会改变，但是LED由于其光强分布的不一致使得测试结果随测试距离和探测器孔径变化。因此，CIE-127提出了两种推荐测试条件使得各个LED在同一条件下进行光强测试与评价，目前CIE-127条件已经被各LED制造商和检测机构引用。

图5 CIE-127推荐LED光强测试条件

      （3）光谱参数

      LED的光谱特性参数主要包括峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布等。单色LED的光谱为单一波峰，特性以峰值波长和带宽表示，而白光LED的光谱由多种单色光谱合成。所有LED的光谱特性都可由光谱功率分布表示，而由LED的光谱功率分布还可计算得到色度参数。

      光谱功率分布的测试需要通过分光进行，将各色光从混合的光中区分出来进行测定，一般可以采用棱镜和光栅实现分。

图6 白光LED光谱功率分布

  3、开关特性

       LED开关特性是指LED通电和断电瞬间的光、电、色变化特性。通过LED开关特性的测试可以获得LED在通断电瞬间工作状态、物质属性等的变化规律，由此不仅可了解通断电对LED的损耗，也可用以指导LED驱动模块的设计等。

 4、颜色特性

       LED的颜色特性主要包括色品坐标、主波长、色纯度、色温及显色性等，LED的颜色特性对白光LED尤为重要。

       现有的颜色特性测试方法有分光光度法和积分法。如图7所示：分光光度法是通过单色仪分光测得LED光谱功率分布，之后利用色度加权函数积分获得对应色度参数；积分法是利用特定滤色片配合光电探测器直接测得色度参数；分光光度法的准确性要大大高于积分法。

图7 LED颜色特性测试方法

5、热学特性

      LED的热学特性主要指热阻和结温。热阻是指沿热流通道上的温度差与通道上耗散的功率之比。结温是指LED的PN结温度。LED的热阻和结温是影响LED光电性能的重要因素。

      现有的对LED结温的测试一般有两种方法：一种是采用红外测温显微镜或微型热偶测得LED芯片表面的温度并视其为LED的结温，但是准确度不够；另外一种是利用确定电流下的正向偏压与结温之间反比变化的关系来判定LED的结温。

 6、可靠性

      LED的可靠性包括静电敏感度特性、寿命、环境特性等。

      静电敏感度特性是指LED能承受的静电放电电压。某些LED由于电阻率较高，且正负电极距离很短，若两端的静电电荷累积到一定值时，这一静电电压会击穿PN结，严重时可将PN结击穿导致LED失效，因此必须对LED的静电敏感度特性进行测试，获得LED的静电放电故障临界电压。目前一般采用人体模式、机器模式、器件充电模式来模拟现实生活中的静电放电现象。

      为了观察LED在长期连续使用情况下光性能的变化规律，需要对LED进行抽样试验，通过长期观察和统计获得LED寿命参数。

      对于LED环境特性的试验往往采用模拟LED在应用中遇到的各类自然侵袭，一般有：高低温冲击试验、湿度循环试验、潮湿试验、盐雾试验、沙尘试验、辐照试验、振动和冲击试验、跌落试验、离心加速度试验等。

 三、国家标准的制定

      总结以上测试方法，半导体发光二极管测试方法国家标准对LED电特性、光学特性、热学特性、静电特性及寿命测试都作了相应的规定。

      对于电特性测试，标准分别规定了LED正向电压、反向电压、反向电流的测试框图；对于光通量测试，标准规定采用2π立体角测试结构；对于光强测试，标准引用了CIE-127的推荐条件；此外，对光谱测试、热学特性测试、静电放电敏感度测试、寿命测试等都作了明确的规定。

1 系统设计

    基于单片机存储器存取数据的整体结构框图如图1所示。

 
图1  整体结构框图

    图1中单片机是控制核心，存储器是控制对象，所有电路均为二者服务。由于存储器是4 Mb的，单片机的地址线已经不够用了，为了进行扩展，加入地址扩展电路。为了加快存储器中的数据导入计算机，特加入了并机接口电路。译码电路是为了增加I／O的口数量。

    1．1 ZY处理器(CPU)

    采用W78E516B单片机，内部包含有：64 kBE2PROM，可省去Z小系统，节省了并行口。

    1．2 存储器

    静态存储器的核心是存储器芯片，国内市场有2种类型：

    (1)芯片内部有自带电池的NVRAM。

    (2)自己设计掉电保护电路使用普通的SRAM，DRAM。闪速存储器是一种非易失性存储器，即使切断供电电源以后也能保持所存储的数据，在不加电的情况下存储在内的信息可长达lO年之久。闪速存储器可以随机寻址、访问时间很短，能抵抗强烈的碰撞，具有很强的环境适应性，可靠性好，平均无故障时间可达数百万小时。因此可以取代硬盘用于可移动设备、工业电子产品领域及恶劣环境中，其性能价格比很好。系统选用Atmel公司生产的闪速存储AT29C040芯片，它是国外新一代产品，容量可达4 Mb，采用分页管理方式，这种芯片的读／写与一般RAM有所不同。对芯片的基本操作如下：

    读：当CE和OE为低，WE为高时，由地址决定的存储器单元将数据输出；当CE或OE为高时，输出为高阻态。这种双线控制为设计者防止总线争用提供了灵活性。

    字节装入：用于输入要编程的128 B(一个扇区)数据或保护数据软件代码。当OE为高时，对WE加一负脉冲同时CE为低，或对CE加负脉冲同时WE为低时，将地址在CE或WE首先下降的一个下降沿锁定，数据由CE和WE首先上升的上升沿锁定。

    编程：芯片编程以扇区为单位。如果要改变扇区中的一个数据，扇区中所有的数据都要重新装入芯片，扇区中所有没有装入的字节在编程中都将被擦写为FFH。一旦一个扇区中的所有字节都装入芯片，芯片立即在编程周期中对其进行编程，在个字节装入后，后续字节以同样方式装入。每一个新装入字节的WE由高到低的跳变必须在前一个字节WE信号由低变高的150μs以内。如果在上个装入字节后150μs内没有检测到WE由高向低跳变，装入周期终止，内部编程周期开始。A7～A16确定扇区地址，在WE由高到低的变化中必须有效，A0～A6确定扇区内的字节地址，装入字节可以任意次序，不必顺序装入。

    软件数据保护：在AT29C04O中应用了软件控制保护数据的功能，一旦对芯片使用软件保护，则在芯片编程之前必须按一定算法进行操作。软件保护可以由用户启动或停止。启动软件保护由一组3个编程命令组成，对特定地址送特定数据。启动软件保护以后每次对芯片编程都必须在编程周期前送相同的3个编程命令。一旦启动软件保护，它将一直保持直到执行停止命令，上电掉电不能改变软件保护的状态。因此在电源变化期间，为防止误编程，启动保护后，没有3 B命令的写操作无效，但在twc期间，读操作为有效操作。

    硬件数据保护：AT29C040硬件防止误编程通过以下途径：

    如果电源电压低于3．8 V，禁止编程；
    电源电压上电到达3．8 V以上后，芯片自动延时5 ms后才开始编程；
    OE为低或CE为高或WE为高禁止编程周期；
    如果WE或CE是小于15 ns的脉冲则不会启动编程周期。

 1．3 接口电路设计

    通过上述分析，设计大容量存储器的接口电路如图2所示。

 
图2  接口电路图

    该接口电路图为实际工程应用中的剪切图，其中单片机采用的是华邦W78E516B，由于8位单片机I／O口数量有限，在工程应用中一般不能满足要求(图中没连线的I／O口已被用作其他用途)，因此采用74LS138进行了扩展。由于29C040为4 Mb的容量，所以单片机的16位数据线已不能满足要求，为了进行大容量存储器的扩展，采用8255来扩展存储器的地址线及访问的范围 00000～7FFFF。在此基础上，可以设计存储容量从4 Mb到数Gb的存储器。

2 软件设计

    为了增加数据存储的安全性，在读／写数据之前，要经过一定的指令才能进行读／写，其保护指令如图3、图4所示。如下程序是把存储器中的数据删除和对存储器进行写入数据的程序段。该部分程序已通过调试，是产品中程序的一部分。