CN104111162A - 待测发光元件的光检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种待测发光元件的光检测装置及其方法，该光检测装置包括一积分球、一支撑治具及一点测针，其中该积分球为一中空球体，其壁面开设有至少一收光孔及一出光孔，该积分球的内壁均匀涂布或形成有一反射面；该支撑治具包括一支撑框体及一透光板，当该支撑框体被装设至该积分球上，能使该透光板的一侧贴靠至对应于该收光孔的位置，该透光板的另一侧供支撑及放置一待测发光元件；该点测针设置在对应于该待测发光元件的位置，并能对该待测发光元件施加电流，以使该待测发光元件所发出的光线，能透过该透光板进入该积分球，再经由该出光孔射出该积分球外，进而使设置于该出光孔外的一量测仪器能量测该待测发光元件所发出的光线。

Description

待测发光元件的光检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种待测发光元件的光检测装置及其方法，尤指一种将一支撑治具装设至对应于一积分球的一收光孔的位置，且通过一点测针的往复运动，对该支撑治具上的一待测发光元件进行检测，据此扩大该积分球的收光角度，进而提高该积分球的收光量的检测装置及其方法。

背景技术

发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）是一种于通电后能产生光亮的半导体电子元件，相较于传统的照明用具，发光二极管具有效率高、成本低、反应速度快且使用寿命长等优点，故近年来开始被大量应用在交通号志、照明器具、显示面板甚至光通讯等领域上，成为经济发展及科技研发上极具影响力的关键技术之一。

发光二极管中主要发光的元件为晶粒（crystal grain），其一般由晶圆（wafer）切割而成。由于晶粒的发光亮度、波长、色温及操作电压等特性，会因加工条件上的些微差异而有所不同，且即便由同一片晶圆所切割而成的晶粒，其发光特性也不尽相同。因此，当业者将晶圆切割成多个晶粒后，会针对个别晶粒的主波长、发光强度、光通量、色温、工作电压、反向击穿电压等特性参数进行进行检测程序，以根据各晶粒的前述的各种参数将各晶粒分级，以便能将不同等级的晶粒，分别应用至其所适合的领域。

传统上，在检测晶粒的发光特性时，多使用一积分球（Integrating Sphere）收集晶粒所发出的光线，再通过一量测装置，量测由该积分球射出的光线。积分球是一种理想的光学扩散器，其构形为一中空球体，以在其内部形成一无光害的空间，进而能确保光线投射至该积分球内后，不会受到其他光源的光害影响；此外，积分球内部通常涂布有高稳定度、高反射率的一反射层（如：硫酸钡），以通过该反射层，使射入该积分球的光线在该积分球内被均匀地反射及漫射，进而能在该积分球内形成均匀的光强分布，据此降低因光线形状、发散角度及不同检测位置的响应度所造成的检测误差，使得检测结果更为可靠。

请参阅图1所示，是一种公知的检测装置1的结构，该检测装置1包括一积分球11及一点测针12，该积分球11上设有一收光柱111及二出光柱112，该收光柱111及出光柱112分别开设有开孔，以连通至该积分球11内的空间，该出光柱112分别与一光纤13及一量测仪器14相连接；该点测针12经由一点测装置（图中未示）定位于对应该收光柱111的位置，且该点测针12下方放置有发光二极管的一晶粒10。在进行检测时，该积分球11与该点测针12会共同向下位移，以在该点测针12电气连接至该晶粒10的接脚时，令该晶粒10投射出的光线，能被投射至该积分球11内部，随后，通过该光纤13与量测仪器14量测该晶粒10所投射出的光线，进而能分析出该晶粒10的特性参数。

虽然，由于该晶粒10所投射出的光线会在该积分球11内反射与漫射，以形成均匀的光束，有效降低许多可能造成误差的干扰因素，但是，受限于公知检测装置的配置方式，实际上在进行检测时，公知检测装置1所检测出的光线数据，仍无法理想地完全反应出该晶粒10的实际特性参数。现分别详述其理由及该检测装置1的缺陷如下：

（1）晶粒10与收光柱111间的距离：由于该点测针12介于该晶粒10与该积分球11之间，该晶粒10与该收光柱111间必然存在着一间隔距离D1，因此，该晶粒10投射出的光线并无法在不受外界干扰的情况下，理想地投射至该积分球11中，且该晶粒10在投射出光线时，尚具有预定的一投射角度A，若该投射角度A较大或该间隔距离D1过长，则该光线在经过该间隔距离D1后，必然会有部分的光线无法顺利被该收光柱111收集，而影响在测量上的精准度。

（2）收光柱111上开孔的孔径大小：如前所述，由于该收光柱111与该晶粒10间具有该间隔距离D1，故在进行检测时，该收光柱111上的开孔必然需设计成远较该晶粒10为大，如此，才能尽可能地避免光线经该投射角度A扩散后，无法全部进入该积分球11的问题，然而，在该收光柱111的开孔与该晶粒10并不匹配的情况下，该晶粒10投射出的光线于该积分球11内反射与漫射后，尚可能会由该收光柱111射出，造成该积分球内原应完全密闭的检测环境被破坏，进而影响到检测上的精准性。

因此，如何对公知的检测装置进行改良，以解决过去在进行检测程序时，晶粒10产生的光线无法完全地进入该积分球11，且该积分球11中经反射及漫射后的光线，尚可能由该收光柱111散漏至外界的问题，即成为本发明在此亟欲解决的重要问题。

发明内容

有鉴于公知检测装置受到其配置方式的限制，以致在进行检测程序时会产生诸多问题，发明人根据其多年的实务经验，在不断地研究、测试及改良后，终于设计出一种待测发光元件的光检测装置及其方法，以期能透过本发明，解决公知检测装置的诸多问题。

本发明的目的，是提供一种待测发光元件的光检测装置及其方法，其中，所述光检测装置包括一积分球、一支撑治具及一点测针，其中，所述积分球为一中空球体，其壁面开设有至少一收光孔及一出光孔，所述收光孔及出光孔分别与所述积分球内的空间相连通，所述积分球的内壁均匀涂布或形成有一反射面，所述积分球的基本工作原理是一待测发光元件（如：发光二极管的晶粒）所产生的光线，能经由所述收光孔，射入所述积分球内，随后，光线会在所述积分球内被该反射面均匀地反射及漫射，以在所述积分球内形成均匀的光强分布，再经由所述出光孔，射出所述积分球外，因此，一量测仪器能由所述出光孔，量测到非常均匀的漫射光束，并据以对所述待测发光元件进行检测。

所述支撑治具包括一支撑框体及一透光板，所述支撑框体与所述透光板相互结合成一体，当所述支撑框体被装设至所述积分球上，能使所述透光板的一侧贴靠至对应于所述收光孔的位置，所述透光板的另一侧供支撑及放置一待测发光元件。

所述点测针设置在对应于所述待测发光元件的位置，且能相对于所述待测发光元件往复位移，以在接触所述待测发光元件的状态下，对所述待测发光元件施加电流，以使所述待测发光元件所发出的光线，能透过所述透光板进入所述积分球，再经由所述出光孔射出所述积分球外，进而使设置于所述出光孔外的一量测仪器能量测所述待测发光元件所发出的光线。

本发明提出的待测发光元件的光检测方法，其应用于如上所述的待测发光元件的光检测装置中，且所述待测发光元件的光检测方法包括以下步骤：

将所述待测发光元件放置于所述透光板的所述另一侧；

在所述积分球、支撑治具及待测发光元件间的相对位置固定的状态下，令所述点测针相对于所述待测发光元件往复位移；及

在所述点测针接触所述待测发光元件的状态下，透过所述点测针对所述待测发光元件施加电流，以使所述待测发光元件所发出的光线，能透过所述透光板进入所述积分球，再经由所述出光孔射出所述积分球外，进而使设置于所述出光孔外的一量测仪器能量测所述待测发光元件所发出的光线。

如此，由于所述透光板的一侧贴靠至所述收光孔，且所述待测发光元件直接被置放在所述透光板的所述另一侧，因此，当所述点测针对所述待测发光元件施加电流，进行点测时，所述待测发光元件在收光角度范围内所产生的所有光线，均能经由所述收光孔，射入所述积分球，且在所述积分球内被所述反射面均匀地反射及漫射，形成均匀光束后，再经由所述出光孔，射出所述积分球外，故能大幅增加所述积分球的收光角度，且大幅提高该量测仪器对所述待测发光元件的量测准确度。

附图说明

图1是公知检测装置的示意图；

图2是本发明较佳实施例的检测装置立体示意图；

图3A是本发明的收光装置的作动示意图；及

图3B是本发明的收光装置的作动示意图。

主要元件标号说明：

检测装置………2

积分球………21

反射面………210

收光柱………211

收光孔………211a

出光柱………212

出光孔………212a

支撑治具………22

支撑框体………221

定位空间………221a

迫紧元件………221b

透光板………222

点测针………30

待测发光元件………L

透光检测区………F1

不透光反射区………F2

收光角度………θ

密封元件………M

厚度………D2

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明是一种待测发光元件的光检测装置及其方法，请参阅图2及图3A所示，在本发明的较佳实施例中，该检测装置2包括一积分球21及一支撑治具22，该积分球21的构形为一中空球体，其内壁面上均匀涂布或形成有一反射面210。在一较佳实施例中，该积分球21的外壁上凸设有一收光柱211及至少一出光柱212，该收光柱211的中央开设有一收光孔211a，各出光柱212的中央则分别开设有一出光孔212a，且该收光孔211a及出光孔212a与该积分球21内部的空间相连通，但是，本发明并不以此为限，实际施作时，亦可省略该收光柱211及出光柱212，并将该收光孔211a及出光孔212a直接开设于该积分球21的壁面，在此首先说明。在此特别一提的是，该出光柱212的数量可依业者实际的检测方式调整，且能通过一密封元件M将处于非使用状态的出光孔212a封闭。

承上，该支撑治具22包括一支撑框体221及一透光板222，该支撑框体221面向该积分球21的底侧内缘开设有一定位空间221a，该定位空间221a的构形与该收光柱211的构形相匹配，以令该支撑框体221的底侧能被套接于该收光柱211上。该支撑框体221尚设有多个迫紧元件221b，该等迫紧元件221b设置于该支撑框体221上对应于该定位空间221a的位置，以在该支撑框体221被套接至该收光柱211的状态下，令该支撑框体221与该收光柱211能紧密地结合成一体。在一较佳实施例中，该等迫紧元件221b为多个螺丝，其一端对应于该定位空间221a的位置，且该等迫紧元件221b活动地设置于该支撑框体221上，且使用者能由各迫紧元件221b的另一端转动各迫紧元件221b，以令该迫紧元件221b的该一端能迫紧至该收光柱211的周缘，进而使该支撑框体221与该收光柱211结合成一体，或转动各迫紧元件221b，以令各迫紧元件221b的该一端不会抵靠至该收光柱211的周缘，进而能将该支撑框体221自该收光柱211上卸下。该透光板222固设于该支撑框体221上，当该支撑框体221被装设至该积分球21上，能使该透光板222的一侧贴靠至对应于该收光孔211a的位置，以令外界的光线，能依序通过该透光板222及该收光孔211a，进入该积分球21中。该透光板222的另一侧供支撑及放置一待测发光元件L。

在此特别一提的是，该支撑框体221及该透光板222的定位方式并不以前述的方法为限，举例而言，在本发明的其他实施例中，该迫紧元件221b亦可为一弹性体，且设置于该支撑框体221上对应于该定位空间221a的位置，以在该支撑框体221被套接至该收光柱211的状态下，通过该迫紧元件221b的弹性，使该支撑框体221与该收光柱211弹性紧迫为一体，如此，亦可达到均等的功效，或者，该支撑框体221亦可透过嵌卡、螺合等方式，与该收光柱211结合成一体，业者得视需要自由变化。此外，在一较佳实施例中，该透光板222直接固设（如：以粘胶固定）于该支撑框体221的顶面，但是，在本发明的其他较佳实施例中，该透光板222还能以套合或嵌卡的方式，固设于该支撑框体221上，在此一并说明。

发明人根据多年来的实务经验，发现公知的检测装置之所以难以降低检测误差，其主要原因是公知检测装置的配置方式，使得在执行检测程序时，发光二极管的晶粒与收光孔间的距离过大，以致于在检测的过程中常有漏光的问题，而成为检测误差的主要来源，因此，请参阅图3A所示，本发明的检测装置2的一设计重点，在于该透光板222不仅能直接作为承载一待测发光元件L（如：发光二极管的晶粒）的支撑面，且由于该透光板222紧贴在对应于该收光孔211a的位置，因此，该待测发光元件L所发出的光线，便能透过该透光板222直接进入该积分球21中。据此，不仅能确保该待测发光元件L所发出的大部分光线均能投射至该积分球21中，且能有效避免外界的其他光源所造成的影响。在进行前述的检测程序时，业者能在各该出光柱212上分别连接装设一量测仪器（图中未示）；或在各该出光柱212上装设一密封元件M（如：密封盖或反射板），以将处于非使用状态的该出光孔212a封闭，在此一并说明。

请参阅图2至图3B所示，在本实施例中，该检测装置2配合一点测装置（图中未示），对该待测发光元件L进行检测，该点测装置的一点测针30定位于该检测装置2的上方，且能活动地进行往复位移，由于该点测针30并非介在该积分球21与该待测发光元件L之间，因此，该点测针30的占用空间并不会影响该检测装置2于检测上的精确度。在该点测针30电气连接至该待测发光元件L的接脚时，该待测发光元件L将能被通电驱动，并产生出光线，且该光线能经由该收光孔211a，射入该积分球21内，随后，光线会在该积分球21内被该反射面均匀地反射及漫射，以在该积分球21内形成均匀的光强分布，再经由该出光孔212a，射出该积分球21外，使得量测仪器能由该出光孔212a，量测到非常均匀的漫射光束，并据以对该待测发光元件L进行检测。

承上，在一较佳实施例中，该透光板222面对收光孔211a的一侧尚涂布有一反光层，以通过涂布有该反光层的区域，形成一不透光反射区F2，且使该透光板上未途布该反光层的区域，形成一透光检测区F1，该透光检测区F1对应于放置该待测发光元件L的位置，且其构形对应于该待测发光元件L的大小。如此，除了该透光检测区F1能供该待测发光元件L所产生的光线通过外，对应于该收光孔211a的其他位置均会被该不透光反射区F2所遮蔽，因此，在该点测针30当对该待测发光元件L施加电流，进行点测时，该待测发光元件L所产生的光线，在射入该积分球21后，将不会由该收光孔211a的其他位置射出该积分球21外，而会被该不透光反射区F2反射回该积分球21内，继续被该积分球21内的该反射面反射及漫射，直到形成均匀光强，经由该出光孔212a，射出该积分球21外为止，故能避免已进入该积分球21内的光线由该收光孔211a散失。

请参阅图1、2、3B所示，比较公知检测装置1与本发明的检测装置2后可明显看出，利用该检测装置2进行检测时，该待测发光元件L与该积分球21间的距离仅为该透光板222的厚度D2，该厚度D2不仅远较图1中的间隔距离D1为短，且由于该透光板222贴设于该收光柱211上，故该待测发光元件L产生的光线并无需先穿过外界空气，再进入该积分球21，据此，即能确保光线不会受到外界的干扰，并提升检测上的精准度与稳定度，此外，该待测发光元件L产生的光线虽具有一收光角度θ，然而，由于该透光板222紧邻该收光孔211a及该透光检测区F1，故该待测发光元件L产生的光线在进入积分球21后，会随着该收光角度θ扩散，意即，本发明的检测装置2能确保该待测发光元件L产生的光线完全地投射至该积分球21中，令该积分球21的收光量能远较公知检测装置来的理想，同时，亦能完善地解决收光角度的问题。

在此特别一提的是，图2中所绘制的积分球21，其收光孔211a开设于该收光柱211上，但是，如同前述，该收光孔211a亦能直接开设于该积分球21的壁面上，而无须于该积分球21上设置该收光柱211。业者仅需将该支撑框体221的底侧设计成与该积分球21上对应于该收光孔211a的部位相匹配（如：一弧状凹面，以贴合至该积分球21上，或使该支撑框体221能嵌设于该积分球21上的一嵌卡槽中），如此，也能使该透光板222密闭地固设于该积分球21上对应于该收光孔211a的位置。

此外，在前述实施例中，该透光板222通过反射层，区分为该透光检测区F1及不透光反射区F2，但是，业者还能直接使用不同材料制作该透光板222，意即，业者能使用透光材料制成该透光板222上透光检测区F1，并使用整块的不透光反射材料制作该不透光反射区F2，如此，亦能达成相同的效果。此外，在前述实施例中，该反射层的材质与该积分球21中反射面210的材质相同，以达成较佳的检测效果，但是，实际施作上，该反射层的材质仍可依业者的需求进行调整。

还请参阅图1、2、3B所示，相较于公知检测装置1，透过本发明的检测装置2对该待测发光元件L进行检测时，其检测方法尚具备下列特点：（1）该透光板222的一侧紧贴至该积分球21上对应于该收光孔211a的位置，且该待测发光元件放置于该透光板的另一侧；（2）在该积分球21、支撑治具22及待测发光元件L间的相对位置固定的状态下，该点测针30会相对于该待测发光元件L往复位移；（3）在该点测针30接触该待测发光元件L的状态下，该点测针30会对该待测发光元件L施加电流，以使该待测发光元件L所发出的光线，能透过该透光板222进入该积分球21，再经由该出光孔212a射出该积分球21外，进而使设置于该出光孔212a外的一量测仪器（如图1所示）能量测该待测发光元件L所发出的光线。在本发明的检测方法中，仅需使该点测针30往复位移，即可针对该待测发光元件L进行检测，较公知检测装置1须使该积分球11与该点测针12共同位移，本发明的方法显然简便许多。

以上所述仅为本发明的若干较佳实施例，但是，本发明的技术方案并不局限于此，凡相关技术领域的人士，在参酌本发明的技术内容后所能轻易思及的等效变化，均应不脱离本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种待测发光元件的光检测装置，其特征在于，所述待测发光元件的光检测装置包括：

一积分球，为一中空球体，其壁面开设有至少一收光孔及一出光孔，所述收光孔及出光孔分别与所述积分球内的空间相连通，所述积分球的内壁均匀涂布或形成有一反射面；

一支撑治具，其包括一支撑框体及一透光板，所述支撑框体与所述透光板相互结合成一体，当所述支撑框体被装设至所述积分球上，能使所述透光板的一侧贴靠至对应于所述收光孔的位置，所述透光板的另一侧供支撑及放置一待测发光元件；及

一点测针，设置在对应于放置所述待测发光元件的位置，且能相对于所述待测发光元件往复位移，以在接触所述待测发光元件的状态下，对所述待测发光元件施加电流。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透光板的一侧还涂布有一反光层，通过涂布有所述反光层的区域，形成一不透光反射区，且使所述透光板上未途布所述反光层的区域，形成一透光检测区，所述透光检测区对应于放置所述待测发光元件的位置，且所述透光检测区构形对应于所述待测发光元件的大小，所述不透光反射区用以将所述积分球内反射来的光线再次反射回所述积分球内。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述积分球尚设有一收光柱，所述收光孔开设于所述收光柱的中央部位。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支撑框体的底侧开设有一定位空间，所述定位空间的构形与所述收光柱相匹配，以令所述支撑框体的底侧能被套接至所述收光柱。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述支撑框体尚设有多个迫紧元件，所述迫紧元件设置于所述支撑框体上对应于所述定位空间的位置，以在所述支撑框体被套接至所述收光柱的状态下，令所述支撑框体与所述收光柱能紧密地结合成一体。

6.如权利要求2、3、4或5所述的装置，其特征在于，所述透光板上反光层的材质与所述积分球内壁上的反射面的材质相同。

7.一种待测发光元件的光检测方法，应用至一光检测装置，所述光检测装置包括一积分球、一支撑治具及一点测针，其中所述积分球为一中空球体，所述积分球壁面开设有至少一收光孔及一出光孔，所述收光孔及出光孔分别与所述积分球内的空间相连通，所述积分球的内壁均匀涂布或形成有一反射面，所述支撑治具包括一支撑框体及一透光板，所述支撑框体与所述透光板相互结合成一体，当所述支撑框体被装设至所述积分球上，能使所述透光板的一侧贴靠至对应于所述收光孔的位置，所述透光板的另一侧供支撑及放置一待测发光元件，所述点测针设置在对应于放置所述待测发光元件的位置，该方法包括下列步骤：

将所述待测发光元件放置于所述透光板的所述另一侧；

在所述积分球、支撑治具及待测发光元件间的相对位置固定的状态下，令所述点测针相对于所述待测发光元件往复位移；及

在所述点测针接触所述待测发光元件的状态下，透过所述点测针对所述待测发光元件施加电流，以使所述待测发光元件所发出的光线，能透过所述透光板进入所述积分球，再经由所述出光孔射出所述积分球外，进而使设置于所述出光孔外的一量测仪器能量测所述待测发光元件所发出的光线。