CN103453987B - 全光通量检测系统及全光通量的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种全光通量检测系统及全光通量的检测方法，用以检测一发光组件的全光通量，检测系统包含一收光模块、一第一光检测器及一处理模块。收光模块设于发光组件的中心法线上，并将投射光场分为一正向光场及一侧向光场，且收光模块接收正向光场内的光束而产生一正向光通量。第一光检测器设置于收光模块的一侧，以接收侧向光场内的光束，并产生一第一侧向光通量。处理模块电性连结于收光模块及第一光检测器，藉以计算出发光组件的全光通量。

Description

全光通量检测系统及全光通量的检测方法

技术领域

本发明涉及一种全光通量检测系统及全光通量的检测方法，特别涉及一种针对发光组件的场型进行校正计算，以增加全光通量的检测准确度。

背景技术

由于LED（Light emitting diode）具备有耗电量小、寿命长以及反应速度快等特性，因极具发展潜力而被喻为下一个世代的照明组件。在LED的产业链中，首先是将原料制成磊晶（外延）片后，再将磊晶片整合成LED晶圆（大圆片），接着将LED晶圆切割成多个LED芯片（LED chip die），最后才将LED芯片封装成各种型态。其中，LED的发光效率一直是各家厂商争相竞逐的指标之一，因此在LED各阶段的制造过程中，都需要利用检测装置来测量LED的光通量，以确认LED的发光效率是否合乎标准。

一般来说，现有的LED全光通量测量系统中，主要是利用积分球或太阳能板来覆盖住LED的发光方向，并依其所量得的电流值换算成LED的全光通量。这些方法虽然十分方便，但是却存在着许多问题。例如，积分球的开口大小有限，若太大会导致测量的光电流过小并使精度下降。而为了使收进积分球的光尽量包含所有自LED发出的光，必须使积分球非常靠近LED，甚至需要利用工具将LED芯片送入积分球体内进行测量，因此虽然积分球测量系统的测量精确度高，但测量时间较长且不适合对LED晶圆上尚未切割的LED芯片进行快速测量。

而太阳能板测量系统是利用太阳能电池（Photovoltaic cell,PV cell）当做收光组件，通过其大面积收光、单晶硅材料性质稳定性高、输出电流重复性佳以及反应时间快等特性，可以有效降低现今业界使用显微镜点测系统会因机构变异所带来的收光比例造成测量误差。然而，虽然太阳能板测量系统可以通过加大太阳能板面积以增加收光量，但其效率对于光入射角度的依存性却使得测量出现误差。

请参阅图1，图1显示光线的入射角度与吸收效率之间的关系示意图。如图所示，图中的入射角度是表示光线与太阳能板的法线之间的倾角。在入射角度为0时，是代表光线是垂直的入射到太阳能板，因此具有最高的吸收效率，然而当光线的入射角度越大时，效率会随之降低，这是因为光线的倾角越大时，越容易产生反射，导致太阳能板的吸收效率降低，因此当利用太阳能板作为吸光组件来检测LED全光通量时，会容易产生误差，且不同投射场型的LED之间的误差也不同。

缘此，本发明提供一种新的全光通量检测系统及全光通量的检测方法，可以有效的提高发光组件全光通量的检测准确度。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题与目的：

有鉴于现有技术中，以积分球对LED进行检测的方式仅适合于单一的LED芯片，并不适合用于检测LED晶圆，且积分球的检测时间较长，无法有效支援忙碌的生产线；另外，以太阳能板做为收光组件时，虽然有反应时间快且稳定的优点，但由于太阳能面板会有角度依存性的问题产生，导致检测结果产生误差。

综上所述，本发明主要目的是提供一种全光通量检测系统及全光通量的检测方法，以快速的对发光组件进行全光通量的检测，并有效的提高发光组件全光通量的检测准确度。

本发明解决问题的技术手段：

一种全光通量检测系统，用以检测一发光组件的全光通量，发光组件具有一投射光场与一中心法线，全光通量检测系统包含一收光模块、一第一光检测器以及一处理模块。

收光模块对应地设置于中心法线上，并将投射光场分为一正向光场以及一侧向光场，且收光模块用以接收发光组件于正向光场内所投射的光束，并据以产生一正向光通量。

第一光检测器设置于收光模块的一侧，用以接收发光组件于侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第一侧向光通量。

处理模块电性连结于收光模块以及第一光检测器，用以依据正向光通量以及第一侧向光通量判断投射光场的场型，藉以计算出发光组件的全光通量。

如上所述的全光通量检测系统，其还包含一第二光检测器，设置于收光模块相对于第一光检测器的另一侧，第二光检测器用以接收发光组件于侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第二侧向光通量。较佳者，上述的处理模块包含一储存单元与一处理单元，储存单元储存有一正向基准量、一第一侧向基准量、一第二侧向基准量以及多个场型校正系数。处理单元将正向光通量、第一侧向光通量以及第二侧向光通量分别与正向基准量、第一侧向基准量以及第二侧向基准量进行比较，以判断投射光场的场型，并于该些场型校正系数中选出相对应者，藉以计算出发光组件的全光通量。

此外，上述的全光通量检测系统还包含二聚光组件，其分别设置于收光模块的两侧，并将发光组件于侧向光场内所投射的光束分别聚焦于第一检测器与第二检测器。

本发明还提供一种全光通量的检测方法，首先是将一收光模块对应地设置于一发光组件的中心法线上，使发光组件的投射光场被分为一正向光场以及一侧向光场；然后，利用收光模块接收发光组件于正向光场内所投射的光束，并据以产生一正向光通量；接着，利用一第一光检测器接收发光组件于侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第一侧向光通量；最后，利用一处理模块依据正向光通量以及第一侧向光通量判断出投射光场的场型，藉以计算出发光组件的全光通量。

如上所述的全光通量检测方法，还包含一步骤，其对一标准发光组件进行检测，藉以使收光模块产生一正向基准量，并使第一光检测器产生一第一侧向基准量。

较佳者，当正向光通量与第一侧向光通量的比值相当于正向基准量与第一侧向基准量的比值时，判断投射光场的场型趋近于标准发光组件的投射场型；当正向光通量与第一侧向光通量的比值大于正向基准量与第一侧向基准量的比值时，判断投射光场的场型集中于中心法线；当正向光通量与第一侧向光通量的比值小于正向基准量与第一侧向基准量的比值时，判断投射光场的场型分散于两侧。

如上所述的全光通量检测方法，还包含一步骤，其利用一第二光检测器接收发光组件于侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第二侧向光通量，当第一侧向光通量大于第二侧向光通量时，判断投射光场的场型分布偏向其中一侧。

本发明对照现有技术的功效：

相较于现有的LED全光通量检测系统，由于本发明的全光通量检测系统及全光通量的检测方法是利用收光模块与光检测器来吸收发光组件投射光场内的光束，再将所产生的正向光通量以及第一侧向光通量与标准发光组件的光通量相比，可得知发光组件投射光场的场型，最后再依据与场型相对应的校正系数来校正发光组件的光通量，进而获得还为精准的发光组件全光通量。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1显示光线的入射角度与吸收效率之间的关系示意图；

图2为本发明的全光通量检测系统的平面示意图；

图3显示于本发明的全光通量检测系统中，收光模块区分发光组件的投射光场的平面示意图；

图4为本发明的全光通量检测系统的系统结构示意图；

图5为标准发光组件的场型分布示意图；

图6为发光组件的投射光场的场型集中于中心法线的示意图；

图7为发光组件的投射光场的场型分散于两侧的示意图；以及

图8为本发明所提供的全光通量的检测方法。

其中，附图标记

100                        全光通量检测系统

200                        发光模块

201                        发光组件

201a                       标准发光组件

1                          收光模块

2                          第一光检测器

3                        第二光检测器

4                        处理模块

41                       储存单元

42                       处理单元

5                        聚光组件

6                        聚光组件

n、n’                   中心法线

F                        投射光场

F1                       正向光场

F11                      正向光通量

F2                       侧向光场

F21                      第一侧向光通量

F3                       侧向光场

F31                      第二侧向光通量

k                        场型校正系数

S1                       正向基准量

S2                       第一侧向基准量

S3                       第二侧向基准量

具体实施方式

本发明揭示一种全光通量检测系统及全光通量的检测方法，其是利用收光模块与光检测器来吸收发光组件投射光场内的光束，并与标准发光组件的光通量相比而判断出发光组件投射光场的场型，以校正得出发光组件的全光通量。由于发光组件具有各式各样的投射光场场型，且发光组件在制造过程中具有多种型态，故以下兹列举较佳的实施例以说明本发明，然本领域技术人员均知此仅为举例，而并非用以限定发明本身。有关此较佳实施例的内容详述如下。

请参阅图2至图4，图2为本发明的全光通量检测系统的平面示意图；图3显示于本发明的全光通量检测系统中，收光模块区分发光组件的投射光场的平面示意图；图4为本发明的全光通量检测系统的系统结构示意图。如图所示，一发光模块200具有多个未切割的发光组件201，在本实施例中，发光模块200是为LED晶圆（大圆片），发光组件201为LED芯片。一全光通量检测系统100是用以检测发光组件201的全光通量，而此全光通量检测系统100包含一收光模块1、一第一光检测器2、一第二光检测器3、一处理模块4、一聚光组件5以及一聚光组件6。

收光模块1是对应地设置于发光组件201的一中心法线n上，且收光模块1将发光组件201的投射光场F分为一正向光场F1、一侧向光场F2以及一侧向光场F3。其中，收光模块1是用以接收发光组件201于正向光场F1内所投射的光束，并据以产生一正向光通量F11。在本实施例中，收光模块1可以是太阳能面板或积分球。

第一光检测器2是设置于收光模块1的一侧，用以接收发光组件201于侧向光场F2内所投射的光束，并据以产生一侧向光通量F21。其中，聚光组件5是设置于第一光检测器2与发光组件201之间，藉以使发光组件201于侧向光场F2内所投射的光束可聚焦于第一光检测器2上，使发光组件201于侧向光场F2内所投射的光束几乎都能被第一光检测器2所接收。

第二光检测器3是设置于收光模块1相对于第一光检测器2的另一侧，用以接收发光组件201于侧向光场F3内所投射的光束，并据以产生一第二侧向光通量F31。其中，聚光组件6是设置于第二检测器3与发光组件201之间，藉以使发光组件201于侧向光场F3内所投射的光束可聚焦于第二光检测器3上，使发光组件201于侧向光场F3内所投射的光束几乎都能被第二光检测器3所接收。在本实施例中，第一光检测器2与第二光检测器3例如是感光二极管（photodiode）或太阳能电池等半导体组件，而聚光组件5、6例如是透镜。

请参阅图3至图7，图5为标准发光组件的场型分布示意图；图6为发光组件的投射光场的场型集中于中心法线的示意图；图7为发光组件的投射光场的场型分散于两侧的示意图。如图所示，处理模块4电性连结于收光模块1、第一光检测器2以及第二光检测器3，且处理模块4包含一储存单元41以及一处理单元42。储存单元41内建有一正向基准量S 1、一第一侧向基准量S2、一第二侧向基准量S3以及多个场型校正系数k。处理单元42是将正向光通量F11、第一侧向光通量F21以及第二侧向光通量F31分别与正向基准量S1、第一侧向基准量S2以及第二侧向基准量S3比较，以判断投射光场的场型，并于该些场型校正系数k中选出相对应者，藉以计算出发光组件201的全光通量。如图5所示，本实施例是利用投射场型呈圆形的发光组件作为一标准发光组件201a，其具有一中心法线n’，而标准发光组件201a的场型是以中心法线n’为基准而在中心法线n’的正负90度内呈现圆形；其中，正向基准量S1、第一侧向基准量S2以及第二侧向基准量S3是为利用全光通量检测系统100测量标准发光组件201a后所储存于储存单元41内的数据。

承上所述，当正向光通量F11与第一侧向光通量F21的比值（F11/F21）接近于正向基准量S1与第一侧向基准量S2的比值（S1/S2），发光组件201的投射场型相当于标准发光组件201a的场型，意即在本实施例中发光组件201的投射光场F的场型趋近于圆形。其中，由于发光组件201通常是呈对称分布，因此利用上述的比值（F11/F21）与（S1/S2）即可有效的判断出发光组件201的投射场型。此外，当正向光通量F11与第二侧向光通量F31的比值（F11/F31）接近于正向基准量S1与第二侧向基准量S3的比值（S1/S3）时，还可提升投射光场F的场型趋近于圆形的判断准确度。

当正向光通量F11与第一侧向光通量F21的比值（F11/F21）大于正向基准量S1与第一侧向基准量S2的比值（S1/S2）时，发光组件201的投射光场F的场型是如图6所示的集中于中心法线n。

当正向光通量F11与第一侧向光通量F21的比值（F11/F21）小于正向基准量S1与第一侧向基准量S2的比值（S1/S2）时，发光组件201的投射光场F的场型是如图7所示的分散于两侧。

以此类推，当第一侧向光通量F21大于第二侧向光通量F31（F21>F31）时，在本发明技术领域中具有通常知识者应可理解，投射光场F的场型分布是偏向侧向光场F2。

如上所述，当处理单元42判断完发光组件201的投射光场F的场型时，便以适当的校正系数去修正正向光通量F11、第一侧向光通量F21以及第二侧向光通量F31，藉以使发光组件201的全光通量测量数据更为精准。

请参阅图3、图4、图5、图8，图8为本发明所提供的全光通量的检测方法。如图所示，本发明所提供的全光通量的检测方法的步骤S110是将收光模块1对应地设置于发光组件201的中心法线n上，发光组件201的投射光场F被分为正向光场F1以及侧向光场F2、F3。

然后，步骤S120是利用收光模块1接收发光组件201于正向光场F1内所投射的光束，并据以产生正向光通量F11。

接着，步骤S130是利用第一光检测器2以及一第二光检测器3分别接收发光组件201于侧向光场F2、F3内所投射的光束，并据以产生第一侧向光通量F21以及第二侧向光通量F31。

之后，步骤S140是对标准发光组件201a进行检测，藉以使收光模块1产生正向基准量S1，并使第一光检测器2与第二光检测器3分别产生第一侧向基准量S2与第二侧向基准量S3。然后正向基准量S1、第一侧向基准量S2与第二侧向基准量S3是储存于储存单元41内。在本实施例中，标准发光组件201a是为一Lambertian光源，其具有均匀的场型分布，致使投射场型呈圆形。此外，在其他实施例中，步骤S140也可在步骤S110之前实施，并不限定于步骤S130之后。

最后，步骤S150是利用处理模块4依据正向光通量F11、第一侧向光通量F21以及第二侧向光通量F31判断出投射光场F的场型，藉以计算出发光组件201的全光通量。

综上所述，相较于现有技术的LED全光通量检测系统，由于本发明的全光通量检测系统及全光通量的检测方法是利用收光模块与光检测器来吸收发光组件投射光场内的光束，再将所产生的正向光通量、第一侧向光通量以及第二侧向光通量与标准的光通量相比，因此可判断出投射光场的场型。在判断出投射光场的场型后，即可利用与场型相对应的校正系数来校正得出发光组件的全光通量，有效的提高检测的准确度。

在其他实施例中，如上所述的第一/第二光检测器也可直接对准发光组件而吸收第一/第二侧向光场内的光束，而不需要另外设置聚光组件，此时处理单元是依据第一/第二光检测器的收光角度来计算发光组件的全光通量。

此外，由于一般发光组件的场型通常是对称的设计，因此本发明的全光通量检测系统即使只有收光模块与第一光检测器也可以对称的计算测得发光组件的大致场型，并据以计算出全光通量；而同时利用第一光检测器与第二光检测器则可以还准确的测定发光组件的场型，并据以校正计算出全光通量。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种全光通量检测系统，用以检测一发光组件的全光通量，该发光组件具有一投射光场与一中心法线，其特征在于，该全光通量检测系统包含：

一收光模块，对应地设置于该中心法线上，并将该投射光场分为一正向光场以及一侧向光场，该收光模块用以接收该发光组件于该正向光场内所投射的光束，并据以产生一正向光通量；

一第一光检测器，设置于该收光模块的一侧，该第一光检测器用以接收该发光组件于该侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第一侧向光通量；以及

一处理模块，电性连结于该收光模块以及该第一光检测器，该处理模块用以依据该正向光通量以及该第一侧向光通量判断该投射光场的场型，藉以计算出该发光组件的全光通量；

一第二光检测器，设置于该收光模块相对于该第一光检测器的另一侧，该第二光检测器用以接收该发光组件于该侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第二侧向光通量；

其中，该处理模块包含：

一储存单元，储存有一正向基准量、一第一侧向基准量、一第二侧向基准量以及多个场型校正系数；以及

一处理单元，将该正向光通量、该第一侧向光通量以及该第二侧向光通量分别与该正向基准量、该第一侧向基准量以及该第二侧向基准量进行比较，以判断该投射光场的场型，并于该些场型校正系数中选出相对应者，藉以计算出该发光组件的全光通量。

2.根据权利要求1所述的全光通量检测系统，其特征在于，还包含：

二聚光组件，其分别设置于该收光模块的两侧，并将该发光组件于该侧向光场内所投射的光束分别聚集于该第一光检测器与该第二光检测器。

3.一种全光通量的检测方法，其特征在于，包含：

(a)将一收光模块对应地设置于一发光组件的中心法线上，使该发光组件的投射光场被分为一正向光场以及一侧向光场；

(b)利用该收光模块接收该发光组件于该正向光场内所投射的光束，并据以产生一正向光通量；

(c)利用一第一光检测器接收该发光组件于该侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第一侧向光通量；以及

(d)利用一处理模块依据该正向光通量以及该第一侧向光通量判断出该投射光场的场型，藉以计算出该发光组件的全光通量；

(e)对一标准发光组件进行检测，藉以使该收光模块产生一正向基准量，并使该第一光检测器产生一第一侧向基准量；

其中，于步骤(d)，当该正向光通量与该第一侧向光通量的比值相当于该正向基准量与该第一侧向基准量的比值时，判断该投射光场的场型趋近于该标准发光组件的投射场型。

4.根据权利要求3所述的全光通量的检测方法，其特征在于，还包含：

(f)，利用一第二光检测器接收该发光组件于该侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第二侧向光通量，当该第一侧向光通量与该第二侧向光通量大小不同时，判断该投射光场的场型分布是偏向其中一侧。

5.一种全光通量的检测方法，其特征在于，包含：

(a)将一收光模块对应地设置于一发光组件的中心法线上，使该发光组件的投射光场被分为一正向光场以及一侧向光场；

(b)利用该收光模块接收该发光组件于该正向光场内所投射的光束，并据以产生一正向光通量；

(c)利用一第一光检测器接收该发光组件于该侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第一侧向光通量；以及

(d)利用一处理模块依据该正向光通量以及该第一侧向光通量判断出该投射光场的场型，藉以计算出该发光组件的全光通量；

(e)对一标准发光组件进行检测，藉以使该收光模块产生一正向基准量，并使该第一光检测器产生一第一侧向基准量；

其中，于步骤(d)，当该正向光通量与该第一侧向光通量的比值大于该正向基准量与该第一侧向基准量的比值时，判断该投射光场的场型集中于该中心法线。

6.一种全光通量的检测方法，其特征在于，包含：

(a)将一收光模块对应地设置于一发光组件的中心法线上，使该发光组件的投射光场被分为一正向光场以及一侧向光场；

(b)利用该收光模块接收该发光组件于该正向光场内所投射的光束，并据以产生一正向光通量；

(c)利用一第一光检测器接收该发光组件于该侧向光场内所投射的光束，并据以产生一第一侧向光通量；以及

(d)利用一处理模块依据该正向光通量以及该第一侧向光通量判断出该投射光场的场型，藉以计算出该发光组件的全光通量；

(e)对一标准发光组件进行检测，藉以使该收光模块产生一正向基准量，并使该第一光检测器产生一第一侧向基准量；

其中，于步骤(d)，当该正向光通量与该第一侧向光通量的比值小于该正向基准量与该第一侧向基准量的比值时，判断该投射光场的场型是分散于两侧。