CN102630297A - 用于对发射辐射的光电子半导体器件进行分类的方法 - Google Patents

Abstract

说明一种用于对发射辐射的光电子半导体器件（20）进行分类的方法，具有如下步骤：提供发射辐射的光电子半导体器件（20），确定由发射辐射的光电子半导体器件（20）在运行中发射的光的颜色位置（8），将发射辐射的光电子半导体器件（20）划分成预先给定的颜色位置区域（6），所述颜色位置区域（6）包括所确定的颜色位置。

Description

用于对发射辐射的光电子半导体器件进行分类的方法

技术领域

说明一种用于对发射辐射的光电子半导体器件进行分类的方法。该发射辐射的光电子半导体器件可以例如是荧光二极管，也即是激光二极管或发光二极管。

背景技术

在发射辐射的光电子半导体器件的许多应用领域中，通过规范来预先给定准确定义的光颜色。取决于制造过程，在类型和制造商的发射辐射的光电子半导体器件情况下在直接比较中颜色差别可能显著。因此经常需要将发射辐射的光电子半导体器件划分为相互分层次的类别（英语：bins（仓）），也即进行分类（英语：binning（装仓））。

已经存在大量的规范的用于分类的系统。

出版物US 6，900，471B1描述了一种用于分类的方法，其中蓝色的颜色位置和不能分配有相关色温的颜色位置是不可用的。

另外一种用于分类的已知系统例如提供ANSI分类。这种分类系统的优点是，它是标准化的分类系统。此外，该划分系统的类别与普朗克曲线（也为普朗克轨迹（Planck locus）或黑体曲线（Black Body-Kurve））以及相同相关色温的等温贾德（Judd）线协调。可坚持为不利的是，在色温的整个区域上所述类别既不被集中到贾德线也不被集中到普朗克曲线。此外，用于标准LED应用的单个类别的大小过大。对于更精细的分类来说，将类别划分成相同大小的子类别是不可能的。最后，ANSI分类系统既不覆盖整个颜色位置区域并且还甚至连在其中可分配相关色温的整个颜色位置区域也不覆盖。

发明内容

要解决的任务现在在于，说明一种用于分类的方法，借助该方法可以将大量不同发射辐射的光电子半导体器件一致地划分成类别。

按照用于分类的方法的至少一种实施形式，首先提供发射辐射的光电子半导体器件。半导体器件例如是激光二极管、激光二极管芯片、发光二极管或发光二极管芯片。

在接下来的方法步骤中，确定由发射辐射的光电子半导体器件在运行中发射的光的颜色位置（Farbort）。为了确定该颜色位置例如使用分光光度计。

确定颜色位置在此可以借助任意的颜色空间来进行。原则上，每个颜色空间都适于来明确地通过其颜色位置来描述颜色。不过为了实现可比较性和可再生性，颜色位置优选在规范化的颜色空间中被确定。例如，颜色位置可以在CIE颜色空间系统中或者在DIN颜色空间系统中来确定。

在接着的方法步骤中，进行发射辐射的光电子半导体器件到预先给定的颜色位置区域（也即类别）的划分，所述颜色位置区域包括所确定的颜色位置。

所使用的颜色空间系统为此被划分为颜色位置区域的组。预先给定的颜色位置区域因此是可以将发射辐射的光电子半导体器件划分成的类别。这种划分例如通过将所确定的颜色位置与被划分为预先给定的颜色位置区域的颜色空间进行比较并且将发射辐射的光电子半导体器件分配给预先给定的颜色位置区域来实现，其中发射辐射的光电子半导体器件的所确定的颜色位置存在于该颜色位置区域中。

按照用于分类的方法的至少一种实施形式，在此预先给定的颜色位置区域从颜色位置区域的组中选择，其中来自颜色位置区域的组的颜色位置区域中的至少一个包括蓝色颜色位置。这就是说，预先给定的颜色位置区域（也即可用于划分的类别或仓）包括至少一个具有蓝色颜色位置的颜色位置区域，其中不能给所述颜色位置分配相关色温。

在上述传统的用于分类的系统中，具有蓝色颜色位置的颜色位置区域是不可用的，因为在这些系统中仅仅存在可以被分配有相关色温的颜色位置区域。这就是说，在这些用于分类的系统中发射辐射的光电子半导体器件的划分在普朗克曲线的高温端点处、也即在蓝白色颜色位置中结束。

优选地，从跨越整个颜色空间或基本上跨越整个颜色空间的颜色位置区域的组中选择预先给定的颜色位置区域。这就是说，可以将整个所使用的颜色空间或者基本上将整个所使用的颜色空间与来自颜色位置区域的组的预先给定的颜色位置区域组合，使得每个颜色位置也可以被分配给预先给定的颜色位置区域。通过这种方式可能的是，将完全不同的半导体器件（例如诸如红色、绿色、蓝色或黄色的彩色的发光二极管，而也有白色发光二极管）一致地划分成类别。“基本上”整个颜色空间意味着：颜色空间的小的区域（例如在颜色空间的品红色区域）必要时不可用。

按照该方法的至少一种实施形式，来自颜色位置区域的组的预先给定的颜色位置区域中的至少一个、也即可以划分成的可能类别之一由扩展的普朗克曲线切割（geschnitten）或者直接与该扩展的普朗克曲线邻接。该扩展的普朗克曲线在其高温端点处继续该普朗克曲线。这就是说，在色温趋于无穷的高温端点处结束的普朗克曲线在该点处向蓝色颜色位置的区域中继续。

换句话说，所使用的颜色空间被组合的曲线穿过，该曲线由扩展的普朗克曲线和普朗克曲线组合。来自颜色位置区域的组的颜色位置区域中的至少之一、优选一些于是与组合的曲线邻接或者由该组合的曲线切割。该组合的曲线在此将所使用的颜色空间优选划分成两个分离的区域：曲线之上的区域和曲线之下的区域。该组合的曲线为此从颜色空间的一个边缘延伸到颜色空间的相对的边缘。这就是说，不同于普朗克曲线，组合的曲线不在颜色空间中间结束。

优选地，普朗克曲线通过扩展的普朗克曲线在其高温端点处至少一次连续可微地、也即平滑地继续。这就是说，组合的曲线在普朗克曲线的高温端点处是至少一次连续可微的。

也可能的是，组合的曲线在该点处是两次或者多次连续可微的。

如果该组合的曲线例如在高温端点处是两次连续可微的，那么预先给定的颜色位置区域的大小即使在颜色位置区域远离该组合的曲线也是特别均匀的。这就是说，在整个颜色空间观察，颜色位置区域的大小不或几乎不突然变换。

这里所描述的方法在此此外基于如下认识：高温端点（相关色温趋于无穷）在物理上有根据地将颜色空间分离成如下两个区域的那个点：具有相关色温的颜色位置和无相关色温的颜色位置。普朗克曲线在蓝色颜色位置方向上的扩展或者延长现在也能够实现颜色空间的区域的划分，所述区域对于传统分类系统是不可用的。

按照该方法的至少一种实施形式，该扩展的普朗克曲线在CIE u’v’颜色空间中是至少二次样条。这就是说，扩展的普朗克曲线在CIE u’v’颜色空间中是二次样条或者是更高阶的样条。二次样条表明对于扩展普朗克曲线特别适用。尤其是，二次贝塞尔（Bézier）样条表明为最简单并且最清楚的用于将普朗克曲线扩展到蓝色颜色位置的区域中的可能性。在不同于CIE  u’v’颜色空间的颜色空间中，扩展的普朗克曲线的变换于是可以通过不同于样条的函数来描述。但是至CIE u’v’颜色空间的反变换又得出了原始的样条。

为了构建尤其是二次样条需要三个点。

按照该方法的至少一种实施形式，选择普朗克曲线的高温端点Tu作为用于构建样条的点。通过这种方式，普朗克曲线在高温端点处连续地继续。

按照该方法的至少一种实施形式，选择在高温端点处普朗克曲线的切线上的点作为用于构建样条的点P。这能够实现组合的曲线在高温端点处连续地可微。

例如，可以选择在高温端点处普朗克曲线的切线与光谱色线的交点。光谱色线是光谱纯色线，其环绕颜色空间，例如马蹄铁形CIE颜色空间。该颜色空间的下端于是被紫色线围上。

按照该方法的至少一种实施形式，选择在光谱色线上的点作为用于构建样条的点S。为此，在光谱色线上具有至少360nm和至多410nm波长的点（例如380nm点）表明是有意义的。例如380nm点特征在于，它说明了还可由人眼察觉的具有最小波长的光谱色。

优选地，借助三个所说明的点来构建二次样条。

该样条可以在CIE u’v’颜色空间中例如如下地被给出：

其中t来自[0；1]；

从而，扩展的普朗克曲线在原点t＝0处具有值Tu并且在其端点t=1处具有值S。

点在颜色空间中的位置、也即点在颜色空间中的颜色位置和坐标取决于颜色空间系统的选择。但是这些点可以在每个颜色空间系统中明确地被说明，从而这里描述的用于分类发射辐射的光电子半导体器件的方法是与颜色空间无关的。至颜色位置区域的划分于是仅仅取决于普朗克曲线以及其通过所说明的构建点在物理上激发的向蓝色颜色位置的区域的继续。

按照该方法的至少一种实施形式，将地址分配给来自颜色位置区域的组的每个颜色位置区域。所述地址在此具有第一参数，该第一参数说明了颜色位置区域沿着组合的曲线离普朗克曲线的高温端点的路径长度或距离。这就是说，第一参数沿着组合的曲线来测量。在此，组合的曲线的相应的区域的实际长度被确定。

此外，该地址还具有第二参数，该第二参数说明了颜色位置区域沿着贾德线离组合的曲线的路径长度或距离。贾德线的构建在此以与针对普朗克曲线和针对扩展的普朗克曲线相同的构建准则来继续。在使用CIE 1960（uv）颜色空间的情况下，这些线例如垂直于组合的曲线，也即既垂直于普朗克曲线又垂直于扩展的普朗克曲线。从组合的曲线出发并且沿着该组合的曲线以及沿着贾德线，整个颜色空间可以被开拓和寻址。

基于如下事实：分类仅仅在由普朗克曲线和扩展的普朗克曲线组成的组合的曲线上建立，用于分类的方法可以变换到所有已知的和可能的颜色空间系统上并且由此也能够匹配于例如在CIE和其他规范委员会侧的可能的创新。

按照该方法的至少一种实施形式，来自颜色位置区域的组的每个颜色位置区域的大小被选择为使得观察者对于来自相同颜色位置区域的颜色察觉不到区别。

这就是说，至各个颜色位置区域的划分如此进行，即在观察者处引起相同色调感的颜色位置处于相同的颜色位置区域中。

每个颜色位置区域的大小在此优选被选择为使得其至多对应于3步MacAdam椭圆的扩张。特别优选的是，来自颜色位置区域的组的每个颜色位置区域的大小大约或者至多对应于1步MacAdam椭圆。

这例如可以通过以下方式来实现：来自颜色位置区域的组的每个颜色位置区域沿着组合的曲线的延伸在CIE u’v’颜色空间中至少为0.001并且至多为0.005。此外，来自颜色位置区域的组的每个颜色位置区域沿着贾德线的延伸在CIE u’v’颜色空间中至少为0.001并且至多为0.005。例如在CIE u’v’颜色空间中，选择在两个方向上具有0.002的延伸。

这些说明可以被变换到其他颜色空间中。延伸的选择在此是唯一的自由参数。然而，目前如下地在物理上有意义地选择参数，即来自颜色位置区域的组的这样撑开的颜色位置区域具有大约对应于1步MacAdam椭圆的大小。

按照该方法的至少一种实施形式，关于预先给定的颜色位置区域的信息、也即发射辐射的光电子半导体器件被划分成的类别可以被存放在存储单元中，该存储单元例如被固定在用于发射辐射的光电子半导体器件的模块载体上并且必要时被电连接。

该模块载体例如可以是电路板，例如印制电路板或者金属芯电路板，在其上也固定发射辐射的光电子半导体器件并且电连接。

附图说明

下面借助实施例和附属的图进一步阐述这里描述的用于对发射辐射的光电子半导体器件进行分类的方法。

借助图1A、1B、2A、2B、2C、3进一步阐述这里描述的方法。

借助图4的示意性俯视图进一步阐述具有借助本方法分等级的发射辐射的光电子半导体器件的光电子半导体部件。

具体实施方式

在图中，相同的、同类的或者起相同作用的元件配备有相同的参考标号。这些图以及在图中示出的元件相互间的大小关系不应被看作按比例的。更确切地说，为了更好地可描述性和/或为了更好地理解，各个元件可以被夸大地示出。

图1A示出了CIE-XY颜色空间的图形描绘。马蹄铁形颜色空间向上由光谱色线2围上并向下由紫色线3封闭。在该颜色空间中，绘入了普朗克曲线11，该普朗克曲线11由贾德线4（等温线）切割。普朗克曲线11从0 K温度处的点T0延伸到趋于无穷的温度的点Tu。该普朗克曲线11在蓝白色颜色位置区域中结束。

当前，普朗克曲线11被扩展到组合的曲线1。

为此，普朗克曲线11在高温端点Tu处紧接着扩展的普朗克曲线12。组合的曲线1在此在点Tu中优选是至少一次连续可微的。扩展的普朗克曲线12从高温端点Tu延伸至380nm波长处的点S。当前，点S是光谱色线2与紫色线3的交点。

如上面描述的，传统的用于分类例如发光二极管的方法仅仅涉及可以给其分配色温或借助贾德线4分配相关色温的颜色位置。例如蓝色颜色位置区域的其他颜色位置现在通过组合的曲线1对于分类是可用的。

在图1B中，针对不同色温描绘出黑辐射体的谱。在此显然的是，曲线对于趋于无穷的色温、也即在点Tu处收敛。对于趋于0的温度T，得到强指数上升并且“颜色匹配函数（color matching functions）”X、Y、Z的值对于波长＞800nm趋于0。

当前，高温端点Tu被选择作为用于弯曲线式坐标系的建立的起始点。也即高温端点Tu构成该坐标系的零点或原点。高温端点Tu在此有如下优点：它不取决于光是否开始（treten）或者穿过何种材料开始。尤其是所述光对于在真空中和在空气处的普朗克曲线是相同的。

借助图2A的图形描绘，现在进一步阐述这里描述的用于分类的方法。图2A示出了组合的曲线1。通过组合的曲线1和该组合的曲线1的平行线13以及通过贾德线4来撑开空间，该空间可以由两个所示的参数p、在该组合的曲线1上的路径长度和j、在贾德线4上的路径长度来参数化。

在此，路径长度p、j在其大小上优选被选择为：使得通过其撑开的预先给定的颜色位置区域6（也即发射辐射的光电子半导体器件20的颜色位置8可以被划分成的类别）具有大约对应于1步MacAdam椭圆5的大小。在预先给定的颜色位置区域6内的颜色位置8的波动于是不可由观察者察觉。

在CIE u’v’颜色空间中，在该空间中MacAdam椭圆近似是圆，p和j为此例如被选择成p＝0.002和j＝0.002。这些路径长度至其他颜色空间的变换是可能的。

在图2A中也示出了ANSI类别9。显然的是，这些类别9具有不同的大小，关于普朗克曲线11不居中。此外，分类仅仅在颜色空间的受限制的区域中是可能的。

图2B示出了具有组合的曲线1的CIE u’v’颜色空间的放大的片段。

借助图2C的图形描绘，进一步描述扩展的普朗克曲线12的构建。扩展的普朗克曲线12借助构建点Tu、P、S在CIE u’v’颜色空间中被构建为贝塞尔样条，如其在上面进一步说明的。这就是说，该样条可以在CIE u’v’颜色空间中例如如下地给出：

，其中t来自[0;1];

第一构建点是普朗克曲线11的高温端点Tu，其在CIE u’v’颜色空间中具有坐标 u’＝0.1801；v’=0.3953。

第二构建点S这里是以下点，在所述点处，光在光谱色线2上具有380nm波长。点S具有如下坐标：u’＝0.2568；v’=0.0165。

作为第三构建点P，这里选择光谱色线2与在高温端点Tu中的切线14的交点。该点Ps的坐标是u’＝0.1412；v’=0.1559。

这些构建点的选择不取决于所使用的颜色空间系统并且因此特别好地适于继续普朗克曲线11。但是也可以设想普朗克曲线的其他的、有意义的继续。这里所描述的用于分类的方法也可以应用于其他组合的曲线。

在图2C中也绘入贾德线4，所述贾德线4在CIE–(u,v)颜色空间中垂直于组合的曲线。在变换的 u’-v’颜色空间中，该正交性不再存在。

借助图3进一步阐述预先给定的颜色位置区域的寻址。预先给定的颜色位置区域的地址空间如上所述地通过路径长度p和j撑开。

当前选择如下的术语：沿着普朗克曲线11，离高温端点Tu的路径长度p被计算为正的并且用pXXX来点数，其中X在1处开始。

沿着扩展的普朗克曲线12用nXXX来编号这些距离。

相应地，在组合的曲线1之上用jXX来对沿着贾德线4的距离点数并且在组合的曲线1之下用kXX点数。

绘入的预先给定的颜色位置区域6因此具有地址p004j03，其中发射辐射的半导体器件的颜色位置8处于该预先给定的颜色位置区域6中。预先给定的颜色位置区域6处于多个颜色位置区域的较大的组7中，其地址空间可以如下地说明：p002k03－p004j03。

这就是说，这里描述的用于分类发射辐射的光电子半导体器件的方法不仅能够实现将任意的颜色空间划分成预先给定的颜色位置区域，而且也能够实现每个颜色位置区域、也即每个类别的一致的寻址。因此，可以通过明确的术语来说明单个颜色位置区域6或颜色位置区域7的组合。

图4以示意性俯视图示出了具有模块载体22的光电子半导体部件。模块载体22例如是电路板、如金属芯电路板或印制电路板。在模块载体22上施加壳体23，例如陶瓷载体，该陶瓷载体承载三个发射辐射的光电子半导体器件20、例如发光二极管芯片。

半导体器件20分别用这里描述的方法被划分成预先给定的颜色位置区域。例如，由半导体器件20在运行中发射的光分别具有落入相同类别的颜色位置。

对半导体器件20确定的测量值，也即例如半导体器件20被划分成的预先给定的颜色位置区域的地址，被存放在电子存储单元21中，该存储单元同样被固定在模块载体22上并且被电连接。该部件可以通过连接位置24从外部被接触。通过连接位置24也可以从存储单元21读出颜色位置信息。

总之，这里说明了用于分类发射辐射的半导体器件的特别灵活的方法。该方法可以匹配于不同的颜色空间系统。此外，该方法可以与普朗克曲线是在真空中还是在空气中被确定无关地执行。此外，还可能的是，该方法也可以应用于其他产生光的部件，例如荧光灯、放电灯或电致发光灯。

本发明不通过借助实施例的描述而被局限于此。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的每种组合，这尤其包含在权利要求中的特征的每种组合，即使该特征或该组合本身没有明确地在权利要求或实施例中被说明。

该专利申请要求德国专利申请102009056665.1的优先权，其公开内容通过引用被容纳于此。 

Claims (15)

1.用于对发射辐射的光电子半导体器件（20）进行分类的方法，具有步骤：

－提供发射辐射的光电子半导体器件（20），

－确定由发射辐射的光电子半导体器件（20）在运行中发射的光的颜色位置（8），

－将发射辐射的光电子半导体器件（20）划分成预先给定的颜色位置区域（6），所述颜色位置区域（6）包括所确定的颜色位置，其中

－从颜色位置区域的组（7）中选择预先给定的颜色位置区域（6）并且来自颜色位置区域的组的颜色位置区域中的至少一个包括蓝色颜色位置和/或包括不能被分配有相关色温的颜色位置。

2.根据前述权利要求所述的方法，其中，来自颜色位置区域的组（7）的颜色位置区域中的至少一个由扩展的普朗克曲线（12）切割或者与该扩展的普朗克曲线（12）邻接，其中该扩展的普朗克曲线在普朗克曲线（11）的高温端点（Tu）处继续该普朗克曲线（11）并且与该普朗克曲线（11）构成组合的曲线（1）。

3.根据上述权利要求所述的方法，其中，扩展的普朗克曲线（12）在普朗克曲线（11）的高温端点（Tu）处至少一次连续可微地继续该普朗克曲线（11）。

4.根据上述权利要求所述的方法，其中，该扩展的普朗克曲线（12）在CIE u’v’颜色空间中是至少二次样条。

5.根据上述权利要求所述的方法，其中，该扩展的普朗克曲线在CIE u’v’颜色空间中是二次贝塞尔样条。

6.根据权利要求4和5之一的方法，其中用于构建样条的点（Tu）是普朗克曲线（11）的高温端点。

7.根据权利要求4至6之一所述的方法，其中，用于构建样条的点（P）是在高温端点（Tu）处普朗克曲线（12）的切线（14）上的点。

8.根据权利要求4至7之一所述的方法，其中，用于构建样条的点（S）处于光谱色线（2）上。

9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中

－给来自颜色位置区域的组（7）的每个颜色位置区域分配地址，

－地址具有第一参数（P），该第一参数说明颜色位置区域沿着组合的曲线（1）与普朗克曲线（12）的高温端点（Tu）的距离，以及

－地址具有第二参数（j），该第二参数说明颜色位置区域沿着贾德线（4）与组合的曲线（1）的距离。

10.根据上述权利要求之一所述的方法，其中来自颜色位置区域的组（7）的每个颜色位置区域的大小被选择为使得观察者对于来自相同颜色位置区域的颜色察觉不到区别。

11.根据上述权利要求之一所述的方法，其中来自颜色位置区域的组（7）的每个颜色位置区域的大小至多对应于3步MacAdam椭圆。

12.根据上述权利要求之一所述的方法，其中来自颜色位置区域的组（7）的每个颜色位置区域的大小大约相等或相等地对应于1步MacAdam椭圆（5）。

13.根据上述权利要求之一所述的方法，其中来自颜色位置区域的组（7）的每个颜色位置区域沿着组合的曲线的延伸（p）在CIE u’v’颜色空间中适当地至少为0.001并且至多为0.005。

14.根据上述权利要求之一所述的方法，其中来自颜色位置区域的组（7）的每个颜色位置区域沿着贾德线（4）的延伸（j）在CIE u’v’颜色空间中适当地至少为0.001并且至多为0.005。

15.根据上述权利要求之一所述的方法，其中用于预先给定的颜色位置区域（6）的测量值被存放在存储单元（21）中，该存储单元被固定在发射辐射的光电子半导体器件（20）的模块载体（22）上并且被电连接。

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