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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer von einer Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung.
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Im Rahmen der Herstellung von Leuchtdioden (LED, Light Emitting Diode) werden üblicherweise Tests durchgeführt, in welchen die abgegebene Lichtstrahlung erfasst wird. Derartige Lichtmessungen finden zum Teil auf Waferebene statt, d.h. in einem Verfahrensstadium, in welchem sich die Leuchtdioden noch auf einem gemeinsamen Trägersubstrat (Wafer) befinden.
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Bei einem bekannten Messverfahren befindet sich ein freies Ende einer Lichtleitfaser in einem relativ großen Abstand über einem Wafer, und wird eine darunter liegende Leuchtdiode zum Abgeben einer Lichtstrahlung aktiviert. Ein Teil der Lichtstrahlung wird über das freie Ende in die Lichtleitfaser eingekoppelt und weiter zu einer geeigneten Messeinrichtung geführt. Das Vermessen sämtlicher Leuchtdioden erfolgt gruppenweise, wobei durch Positionieren des Wafers jeweils Gruppen aus Leuchtdioden an einer vorgegebenen Messposition unter dem Ende der Lichtleitfaser angeordnet, und die Leuchtdioden jeder Gruppe nacheinander aktiviert werden. Die Verwendung der Lichtleitfaser hat zur Folge, dass die von den Leuchtdioden abgegebene Lichtleistung nur in einem relativ kleinen Winkelbereich (typisch etwa 1sr) gemessen wird.
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Nach dem Vereinzeln eines Wafers in einzelne LED-Chips werden die Chips weiterverarbeitet, insbesondere in einem Vergussmaterial (beispielsweise Silikon) vergossen, und werden auf diese Weise erzeugte LED-Bauteile nachfolgend kalibriert in einer Hohlkugel mit einer diffus reflektierenden Innenseite vermessen (sogenannte Ulbricht-Kugel). Hierbei treten zum Teil relativ große Abweichungen im Vergleich zu den an einem Wafer durchgeführten Messungen auf. Je nach Bauteil können die Abweichungen zu Ausbeuteverlusten und hiermit verbundenen Kosten führen. Eine Ursache für die Abweichungen sind unterschiedliche Auskopplungen der Lichtstrahlung, was bei Messungen an einem Wafer über die Grenzfläche aus dem Dünnschichtmaterial der Leuchtdioden (beispielsweise GaN) und Luft, und im fertigen Bauteil über die Grenzfläche aus dem Dünnschichtmaterial und dem Vergussmaterial erfolgen kann.
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Eine weitere Ursache ist ein unterschiedliches Abstrahlverhalten von Leuchtdioden, beispielsweise aufgrund eines unterschiedlichen internen Schichtaufbaus und/oder einer unterschiedlichen, zum Zwecke der Lichtauskopplung vorgesehenen Aufrauung bzw. Oberflächenstrukturierung an einer Lichtaustrittsseite. Im Zusammenspiel mit dem kleinen, von der Lichtleitfaser erfassbaren Winkelbereich kann dies zu Abweichungen bzw. Messfehlern bei auf Waferebene durchgeführten Messungen führen. Weitere, mit dem kleinen Winkelbereich zusammenhängende Verfälschungen von Messungen sind beispielsweise Folge einer unterschiedlichen Position von Leuchtdioden einer Gruppe in Bezug auf die Lichtleitfaser, sowie einer unterschiedlichen Reflexion und Abschattung der Lichtstrahlung.
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Zur Lösung derartiger Probleme, insbesondere zum Vermeiden von Abweichungen aufgrund unterschiedlicher Abstrahlcharakteristiken, kann die sogenannte Teillichtstrommessung („partial flux measurement“) durchgeführt werden, bei welcher jeweils ein größerer Anteil der von Leuchtdioden eines Wafers abgegebenen Lichtstrahlung „aufgesammelt“ wird. Dies kann mit Hilfe einer Ulbricht-Kugel erfolgen, was jedoch eine entsprechende Kalibrierung derselben voraussetzt. Denn die von einer Leuchtdiode abgestrahlte Lichtstrahlung wird nicht nur vielfach innerhalb der Kugel, sondern auch vielfach am Wafer reflektiert, wodurch eine von der Umgebung der Leuchtdiode (Waferrand, dunkle Felder wie zum Beispiel Justagefelder, usw.) abhängige Beeinflussung vorliegt. Zur Korrektur der Güte kann pro Leuchtdiode eine zeitaufwendige Hilfslicht-Messung durchgeführt werden, was jedoch zu einer deutlichen Redzierung des Mess-Durchsatzes führt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Lösung zum Messen einer Lichtstrahlung einer Leuchtdiode anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Messen einer von einer Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird ein Ende einer Lichtleitfaser durch eine optische Einrichtung hindurch mit der von der Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung bestrahlt. Die Lichtleitfaser ist mit einer Messeinrichtung verbunden. Auf diese Weise wird ein Teil der Lichtstrahlung in die Lichtleitfaser eingekoppelt und zu der Messeinrichtung geführt. Die optische Einrichtung bewirkt, dass die die optische Einrichtung durchtretende Lichtstrahlung in diffuser Form in Richtung des Endes der Lichtleitfaser abgegeben wird.
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Im Unterschied zu der oben beschriebenen herkömmlichen Vorgehensweise, gemäß welcher ein freies Ende einer Lichtleitfaser direkt mit der von einer Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung bestrahlt wird, sieht das Verfahren die Verwendung einer zwischen der Leuchtdiode und dem Ende der Lichtleitfaser angeordneten optischen Einrichtung vor. Die der Lichtleitfaser somit vorgeschaltete optische Einrichtung beeinflusst die die optische Einrichtung passierende Lichtstrahlung derart, dass die Lichtstrahlung diffus von der optischen Einrichtung wieder abgegeben wird. Anders ausgedrückt, wird die von der Leuchtdiode abgegebene Lichtstrahlung mit Hilfe der optischen Einrichtung in eine diffuse Lichtstrahlung umgewandelt. Die optische Einrichtung, welche auch als „Diffusor“ oder „Diffusoreinrichtung“ bezeichnet werden kann, kann zum Beispiel derart ausgebildet sein, dass die Lichtstrahlung in unterschiedliche Richtungen (chaotisch) abgelenkt bzw. diffus gestreut wird.
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Die optische Einrichtung kann auf diese Weise dafür sorgen, dass die von der Leuchtdiode in einem entsprechenden Abstrahl- bzw. Winkelbereich abgegebene Lichtstrahlung umverteilt, insbesondere räumlich homogenisiert wird, bevor die Lichtstrahlung in die Lichtleitfaser (über deren Ende) eintritt. Es ist zum Beispiel möglich, dass die aus der optischen Einrichtung austretende Lichtstrahlung im Wesentlichen einer Lambertschen Strahlungsverteilung folgt. Möglich ist es auch, dass die Lichtstrahlung einer anderen Strahlungsverteilung folgt. Die Umverteilung hat zur Folge, dass der der Lichtleitfaser zugeführte Teil der Strahlung Anteile aus einem (wesentlich) größeren Winkelbereich umfassen kann. Dies gilt im Vergleich zu dem herkömmlicherweise durchgeführten direkten Bestrahlen einer Lichtleitfaser, gemäß welchem eine Beschränkung auf einen kleinen Winkelbereich um 0° (annähernd Delta-Funktion) vorliegt.
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Die Berücksichtigung eines größeren Winkelbereichs der Strahlung macht es möglich, den Einfluss eines unterschiedlichen Abstrahlverhaltens zu unterdrücken oder zumindest (weitgehend) zu reduzieren, wodurch die Messung der Lichtstrahlung bzw. Strahlungsleistung unempfindlicher und genauer ist. Auf diese Weise können zum Beispiel Leuchtdioden mit einer unterschiedlichen Aufrauung oder Oberflächenstrukturierung mit einer hohen Zuverlässigkeit bereits auf Waferebene direkt miteinander verglichen werden. Auch kann das Messverfahren im Rahmen der Optimierung solcher Auskoppelstrukturen auf Waferebene zum Einsatz kommen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Verfahren mit Hilfe einer bisher zur Lichtmessung verwendeten Testvorrichtung durchgeführt werden kann, welche lediglich um die optische Einrichtung erweitert wird. Eine Verwendung einer Ulbricht-Kugel, was mit Nachteilen wie einer aufwendigen Integration und zeitaufwendigen Hilfslicht-Messungen verbunden ist, kann hierbei entfallen. Sofern Effekte wie eine Rückstreuung oder eine Rückreflexion vermieden bzw. vernachlässigt werden können, ist die Messung ferner unabhängig von einer Umgebung der betreffenden Leuchtdiode.
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Mit Hilfe des Verfahrens lassen sich zwar Abweichungen, welche zwischen einer auf Waferebene gemessenen Leuchtdiode und dem späteren vergossenen Bauteil auftreten können (verursacht durch eine unterschiedliche Auskoppeleffizienz) nicht korrigieren. Allerdings ist eine verbesserte Korrelation zwischen der gemessenen Strahlungsleistung bzw. Helligkeit einer „nackten“ Leuchtdiode und der Strahlungsleistung am späteren Bauteil möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Einrichtung eine Streuscheibe auf bzw. ist die optische Einrichtung in Form einer solchen Streuscheibe ausgebildet. Hierbei kann es sich um eine relativ einfach aufgebaute, und dadurch kostengünstige Streuscheibe handeln. Die Streuscheibe ist dazu ausgebildet, die von der Leuchtdiode abgegebene Lichtstrahlung in unterschiedliche Richtungen zu streuen, um die Lichtstrahlung in diffuser Form in Richtung des Endes der Lichtleitfaser auszusenden. Zu diesem Zweck kann die Streuscheibe zum Beispiel mit einer diffus streuenden, aufgerauten Oberfläche ausgebildet sein. Eine weitere Ausgestaltung ist ein Grundkörper mit darin befindlichen Streupartikeln bzw. Streuzentren, und/oder ein Grundkörper mit einem ersten Brechungsindex und darin befindlichen kleineren Körpern mit einem zweiten Brechungsindex.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die optische Einrichtung eine Mikrolinsenanordnung auf bzw. ist in Form einer Mikrolinsenanordnung ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, dass keine oder nur eine relativ kleine Rückreflexion sowie Rückstreuung der Lichtstrahlung in Richtung der Leuchtdiode, wodurch die Lichtmessung gegebenenfalls durch die Umgebung der Leuchtdiode beeinflusst werden kann, auftritt. Die Mikrolinsenanordnung ist dazu ausgebildet, die von der Leuchtdiode abgegebene Lichtstrahlung in unterschiedliche Richtungen abzulenken, um die Lichtstrahlung in diffuser Form in Richtung des Endes der Lichtleitfaser auszusenden. Hierfür kann die Mikrolinsenanordnung einen Grundkörper aufweisen, an dessen Lichteintritts- und/oder Lichtaustrittsseite eine Vielzahl an Mikrolinsen angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform sind Mikrolinsen der Mikrolinsenanordnung in einem Raster mit einem Rastermaß im Bereich von 1 bis 100 Mikrometern angeordnet. Das Rastermaß kann abhängig sein von der lateralen Größe der Leuchtdiode (bzw. der zugehörigen, zur Lichtemission ausgebildeten Schichtenfolge), und von dem Abstand der Mikrolinsenanordnung zu der Leuchtdiode. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Mikrolinsen wesentlich kleiner sind als die Leuchtdiode, wodurch eine relativ gleichmäßige Umverteilung der von der Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung erzielt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die optische Einrichtung eine Antireflexionsschicht auf. Diese Ausgestaltung, welche insbesondere für eine Mikrolinsenanordnung in Betracht kommen kann, bietet die Möglichkeit, eine Rückreflexion der Lichtstrahlung zu der Leuchtdiode mit einer hohen Zuverlässigkeit zu unterdrücken.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die abgegebene Lichtstrahlung, welche auf die optische Einrichtung auftrifft und dadurch die optische Einrichtung durchtritt, mit einem Abstrahlwinkel im Bereich von 160° von der Leuchtdiode abgegeben. Hierdurch ist es möglich, dass die von der optischen Einrichtung diffus abgestrahlte und damit der Lichtleitfaser zugeführte Lichtstrahlung Strahlungsanteile aus (im Wesentlichen) dem gesamten Abstrahlbereich der Leuchtdiode umfasst.
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Dies kann durch eine relativ nahe Positionierung der optischen Einrichtung an der Leuchtdiode begünstigt werden. Eine weitere Ausführungsform sieht in dieser Hinsicht vor, dass die optische Einrichtung in einem Abstand von mehreren Millimetern zu der Leuchtdiode angeordnet ist. Ein möglicher Abstand ist zum Beispiel 3mm.
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Um eine einfache Handhabung zu ermöglichen, kann das Ende der Lichtleitfaser in einem relativ großen Abstand zu der Leuchtdiode (und damit zu der optischen Einrichtung) angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist das Ende der Lichtleitfaser in einem Abstand in einem Bereich von mehreren zehn Millimetern zu der Leuchtdiode angeordnet. Ein möglicher Abstand kann zum Beispiel 80mm betragen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist im Bereich des Endes der Lichtleitfaser eine Kollimationseinrichtung angeordnet. Auf diese Weise kann das Ende der Lichtleitfaser durch die optische Einrichtung und durch die Kollimationseinrichtung hindurch mit der von der Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung bestrahlt werden. Hierbei kann die Kollimationseinrichtung die von der optischen Einrichtung in diffuser Form abgegebene Lichtstrahlung in einem relativ großen Winkelbereich auffangen und zu dem Ende der Lichtleitfaser weiterleiten. Dadurch ist es möglich, anstelle eines kleines Abstands einen relativ großen Abstand zwischen der optischen Einrichtung und der Leuchtdiode vorzusehen, wobei der Lichtleitfaser weiterhin Strahlungsanteile aus einem großen bzw. im Wesentlichen dem gesamten Abstrahlbereich der Leuchtdiode zugeführt werden können. Das Vorsehen eines großen Abstands zwischen der optischen Einrichtung und der Leuchtdiode begünstigt eine einfache Handhabung. Der Abstand kann zum Beispiel im Bereich von 10mm bis 30mm liegen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Lichtstrahlung von auf einem Träger nebeneinander angeordneten Leuchtdioden gemessen. Die Messung erfolgt gruppenweise, wobei zu vermessende Gruppen aus Leuchtdioden jeweils in einer vorgegebenen Messposition gemessen werden. Bei jeder zu vermessenden Gruppe geben die zugehörigen Leuchtdioden nacheinander eine Lichtstrahlung ab. In der Messposition können die Leuchtdioden der einzelnen Gruppen direkt unterhalb des Endes der Lichtleitfaser angeordnet sein. Des Weiteren können die Leuchtdioden der einzelnen Gruppen von einer zum Aktivieren der Leuchtdioden verwendeten Aktivierungseinrichtung kontaktiert sein, welche die Leuchtdioden einer Gruppe aufeinanderfolgend aktiviert. Die auf diese Weise nacheinander abgegebene Lichtstrahlung kann in der oben beschriebenen Weise die optische Einrichtung durchtreten und (über die gegebenenfalls vorgesehene Kollimationseinrichtung) zu der Lichtleitfaser gelangen. Im Gegensatz zur Verwendung einer Ulbricht-Kugel können die auf dem Träger angeordneten Leuchtdioden hierbei mit einem wesentlich höheren Durchsatz gemessen werden. Die mit Hilfe der optischen Einrichtung erzielbare Umverteilung bzw. Homogenisierung der Lichtstrahlung ermöglicht ferner, Messabweichungen bzw. Messfehler, beispielsweise hervorgerufen durch eine leicht unterschiedliche Position von Leuchtdioden einer Gruppe in Bezug auf die Lichtleitfaser, sowie eine unterschiedliche Abschattung und Reflexion, zu unterdrücken.
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Bei dem Träger kann es sich zum Beispiel um eine mit den Leuchtdioden versehene gemeinsame Substratscheibe bzw. um einen Wafer handeln. Dabei sind die Leuchtdioden (noch) über den Wafer miteinander verbunden. Alternativ kann es sich auch um einen anderen Träger handeln. Der Träger kann zum Beispiel eine Trennfolie sein, auf welche ein mit Leuchtdioden versehenes Substrat für einen Vereinzelungsprozess angeordnet wird. In diesem Sinne können die gruppenweise gemessenen, auf dem Träger angeordneten Leuchtdioden vereinzelte Leuchtdioden bzw. LED-Chips darstellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Messen einer von einer Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung vorgeschlagen. Mit Hilfe der Vorrichtung kann das oben beschriebene Verfahren bzw. können dessen unterschiedliche Ausführungsformen durchgeführt werden. Die Vorrichtung weist eine Aktivierungseinrichtung zum Aktivieren der Leuchtdiode zum Abgeben der Lichtstrahlung, eine Lichtleitfaser mit einem freien bzw. zur Strahlungseinkopplung vorgesehenen Ende, eine mit der Lichtleitfaser verbundene Messeinrichtung, und eine optische Einrichtung auf. Das Ende der Lichtleitfaser ist durch die optische Einrichtung hindurch mit der von der Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung bestrahlbar, so dass ein Teil der Lichtstrahlung in die Lichtleitfaser einkoppelbar und zu der Messeinrichtung führbar ist. Die optische Einrichtung ist ausgebildet, die die optische Einrichtung durchtretende Lichtstrahlung in diffuser Form in Richtung des Endes der Lichtleitfaser abzugeben.
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Der Einsatz der diffus abstrahlenden optischen Einrichtung bietet die Möglichkeit, die von der Leuchtdiode abgegebene Lichtstrahlung örtlich vor der Lichtleitfaser umzuverteilen bzw. eine Vergleichmäßigung der Strahlungsverteilung zu erzielen. Hierdurch kann der in die Lichtleitfaser eingekoppelte Teil der Lichtstrahlung Strahlungsanteile aus einem größeren Winkelbereich umfassen. Dadurch ist es insbesondere möglich, den Einfluss eines unterschiedlichen Abstrahlverhaltens von Leuchtdioden zu unterdrücken oder zu reduzieren, wodurch sich die Lichtmessung unempfindlicher gestaltet.
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In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine im Bereich des Endes der Lichtleitfaser angeordnete Kollimationseinrichtung auf, so dass das Ende der Lichtleitfaser durch die optische Einrichtung und zusätzlich durch die Kollimationseinrichtung hindurch mit der von der Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung bestrahlbar ist. In einer solchen Ausgestaltung kann die optische Einrichtung in einem relativ großen Abstand zu der zu vermessenden Leuchtdiode angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung zum gruppenweisen Vermessen von auf einem Träger (beispielsweise Wafer, oder Trennfolie) nebeneinander angeordneten Leuchtdioden ausgebildet. Hierbei weist die Vorrichtung eine Halteeinrichtung auf, mit deren Hilfe der Träger mit den Leuchtdioden gehalten werden kann. Über die Halteeinrichtung kann der Träger ferner derart positioniert werden, dass eine zu vermessende Leuchtdioden-Gruppe in einer vorgegebenen Messposition angeordnet wird. Die Halteeinrichtung kann zum Beispiel in Form eines Waferchucks ausgebildet sein oder einen solchen Waferchuck umfassen. Die Aktivierungseinrichtung der Vorrichtung ist dazu ausgebildet, die Leuchtdioden einer zu vermessenden und in einer Messposition angeordneten Leuchtdioden-Gruppe nacheinander zum Abgeben einer Lichtstrahlung zu aktivieren. Die Aktivierungseinrichtung kann zum Beispiel eine an einer Halterung befestigte Anordnung aus Messnadeln umfassen, über welche Leuchtdioden an einer Vorderseite kontaktiert werden können.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine Vorrichtung zum Messen einer von Leuchtdioden abgegebenen Lichtstrahlung, wobei die Vorrichtung eine Diffusoreinrichtung zum Umverteilen der Lichtstrahlung aufweist;
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2 in der Aufsicht einen Ausschnitt einer Anordnung von Leuchtdioden, wobei eine zu vermessende Gruppe aus Leuchtdioden mit Hilfe von Messnadeln einer Aktivierungseinrichtung kontaktiert werden;
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3 eine seitliche Darstellung einer zum Umverteilen von Lichtstrahlung einsetzbaren Mikrolinsenanordnung;
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4 Messkurven, welche auf Messungen von unterschiedlichen Leuchtdioden mit und ohne Verwendung einer Diffusoreinrichtung basieren; und
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5 eine weitere Vorrichtung zum Messen einer von Leuchtdioden abgegebenen Lichtstrahlung, welche eine zusätzliche Kollimationseinrichtung aufweist.
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Auf der Grundlage der folgenden Figuren werden Ausgestaltungen eines Messverfahrens und einer dazugehörigen Messvorrichtung 100 beschrieben, mit deren Hilfe Lichtmessungen an Leuchtdioden 210, beispielsweise Strahlungsleistungs- und Lichtstrommessungen, mit einem hohen Durchsatz durchgeführt werden können. Es ist insbesondere möglich, den Einfluss unterschiedlicher Abstrahl- bzw. Richtcharakteristiken von Leuchtdioden 210 auszulöschen bzw. zu reduzieren, wodurch sich die Messungen mit einer höheren Messgenauigkeit durchführen lassen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform einer Vorrichtung 100, mit deren Hilfe auf einem Träger 200 nebeneinander angeordnete Leuchtdioden 210 vermessen werden können. Die Vorrichtung 100, welche auch als „Prober“ bzw. „Cluster-Prober“ bezeichnet werden kann, ist für ein gruppenweises Messen ausgebildet, d.h. dass jeweils Gruppen 220 aus Leuchtdioden 210 in einer vorgegebenen Messposition einer Lichtmessung unterzogen werden können (vgl. 2).
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Bei dem Träger 200 kann es sich zum Beispiel um eine Substratscheibe bzw. um einen Wafer 200 handeln, wobei die Leuchtdioden 210 an einer Vorderseite des Wafers 200 angeordnet sind. Hierbei sind die Leuchtdioden 210 (noch) über den Wafer 200 miteinander verbunden. Die Vorrichtung 100 kann in dieser Hinsicht dahingehend verwendet werden, Lichtmessungen auf Waferebene durchzuführen, also in einem Stadium vor einer Vereinzelung des Wafers 200 in separate LED-Chips.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist die Vorrichtung 100 eine Halteeinrichtung 160 auf, auf welcher der Wafer 200 angeordnet und gehalten werden kann. Über die Halteeinrichtung 160 kann der Wafer 200 in eine für eine Lichtmessung vorgesehene Position bewegt werden. Auf diese Weise kann eine Gruppe 220 aus Leuchtdioden 210 in die vorgegebene Messposition gebracht werden. Die Aufsichtsdarstellung von 2, in welcher die Vorderseite des Wafers 200 ausschnittsweise gezeigt ist, veranschaulicht dies anhand einer gestrichelt angedeuteten Leuchtdioden-Gruppe 220. Wie in 2 gezeigt ist, kann eine solche Gruppe 220 mehrere (vorliegend zum Beispiel sechs) nebeneinander auf einer Linie angeordnete Leuchtdioden 210 aufweisen. Nach einem Vermessen einer Leuchtdioden-Gruppe 220 kann der Wafer 200 mit Hilfe der Halteeinrichtung 160 bewegt bzw. verschoben werden, wodurch eine weitere (insbesondere benachbarte) Gruppe 220 in die Messposition gebracht, und vermessen werden kann. Zum Vermessen sämtlicher Leuchtdioden 210 des Wafers 200 wird dieser Vorgang vielfach wiederholt. Für eine solche Funktionsweise kann die Halteeinrichtung 160 insbesondere in Form eines verfahrbaren Waferchucks ausgebildet sein oder einen solchen Waferchuck umfassen.
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Wie in 1 angedeutet ist, weist die Vorrichtung 100 des Weiteren eine Aktivierungseinrichtung 110 auf, mit deren Hilfe Leuchtdioden 210 zum Abgeben einer Lichtstrahlung 300 kontaktiert und durch Bestromen aktiviert werden können. Die Aktivierungseinrichtung 110 ist dazu ausgebildet, Leuchtdioden 210 einer in die Messposition gebrachten Gruppe 220 nacheinander zum Abgeben einer Lichtstrahlung 300 zu aktivieren.
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Für die mit der Vorrichtung 100 messbaren Leuchtdioden 210 kann vorgesehen sein, dass die Leuchtdioden 210 sowohl von einer Vorderseite, als auch von einer Rückseite her kontaktierbar sind. In Bezug auf die Rückseite kann die Kontaktierung über die Halteeinrichtung 160 bzw. über eine hier vorgesehene Anschlussstruktur erfolgen, welche den Wafer 200 an einer der Vorderseite entgegen gesetzten Rückseite kontaktiert. Zum vorderseitigen Kontaktieren weist die Aktivierungseinrichtung 110 wie in 2 gezeigt mehrere, zum Kontaktieren von Vorderseitenkontakten der Leuchtdioden 210 vorgesehene Messnadeln 111 auf, welche auf einer kreisringförmigen Halterung 112 angeordnet sind. Die Anordnung aus Halterung 112 und Messnadeln 111 kann zum Beispiel von einer sogenannten „Nadelkarte“ oder „Nadelspinne“ umfasst sein. Entsprechend der Anzahl der Leuchtdioden 210 einer Gruppe 220 sind bei der gezeigten Ausgestaltung sechs Messnadeln 111 vorgesehen. Mit Hilfe der Messnadeln 111 können die Leuchtdioden 210 einer in die Messposition gebrachten Gruppe 220 separat kontaktiert, und nacheinander zum Abgeben einer Lichtstrahlung 300 bestromt werden. Die Messnadeln 111 erstrecken sich von der Seite her zu den betreffenden Leuchtdioden 210, um eine Lichtmessung, bei welcher die Leuchtdioden 210 eine Lichtstrahlung 300 über die Vorderseite (bzw. eine hier vorliegende Lichtaustrittsfläche) abgeben, möglichst wenig zu beeinträchtigen.
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Die Vorrichtung 100 weist des Weiteren, wie in 1 dargestellt ist, eine Lichtleitfaser 120 und eine mit der Lichtleitfaser 120 verbundene bzw. an die Lichtleitfaser 120 angekoppelte Messeinrichtung 130 auf. Die Lichtleitfaser 120 kann zum Beispiel in Form einer Glasfaser ausgebildet sein. Möglich ist auch eine Ausgestaltung in Form einer lichtleitenden Kunststofffaser. Die Messeinrichtung 130, mit deren Hilfe die von den Leuchtdioden 210 einer Gruppe 220 nacheinander abgegebenen Lichtstrahlung 300 erfasst wird, kann zum Beispiel ein Spektrometer, insbesondere ein Gitterspektrometer, umfassen. Die Messeinrichtung 130 kann insbesondere für Strahlungsleistungs- und Lichtstrommessungen ausgebildet sein.
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Die Lichtleitfaser 120 weist ein in einem Abstand D1 über dem Wafer 200 (bzw. dessen Vorderseite) angeordnetes freies Ende 121 auf, über welches ein (kleiner) Teil der Lichtstrahlung 300 einer Leuchtdiode 210 in die Lichtleitfaser 120 eingekoppelt werden kann. Die auf diese Weise eingekoppelte Lichtstrahlung 300 kann über die Lichtleitfaser 120 weiter zu der Messeinrichtung 130 geführt werden. Für die Lichtmessung befindet sich eine in die Messposition gebrachte Leuchtdioden-Gruppe 220 direkt unterhalb des Endes 121 der Lichtleitfaser 120, wie in 1 angedeutet ist.
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Anstatt das dem Wafer 200 gegenüberliegende freie Ende 121 der Lichtleitfaser 120 direkt mit der von Leuchtdioden 210 nacheinander abgegebenen Lichtstrahlung 300 zu bestrahlen, findet das Bestrahlen des Endes 121 bei der Vorrichtung 100 wie in 1 gezeigt durch eine optische Einrichtung 140 hindurch statt, durch welche die Lichtstrahlung 300 (bzw. ein Teil derselben) transmittiert werden kann. Die optische Einrichtung 140 ist zu diesem Zweck zwischen dem Wafer 200 und dem Ende 121 der Lichtleitfaser 120 angeordnet, und befindet sich in einem gegenüber dem Abstand D1 kleineren Abstand D2, beispielsweise relativ nah, über dem Wafer 200.
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Die optische Einrichtung 140, welche im Folgenden als Diffusoreinrichtung 140 bezeichnet wird, kann in Form eines ebenen flächigen Körpers ausgebildet sein. Abweichend von der schematischen Darstellung in 1 kann die Diffusoreinrichtung 140 kleinere laterale Abmessungen als der Wafer 200 aufweisen. Bei einer Lichtmessung wird die Diffusoreinrichtung 140 an einer dem Wafer 200 gegenüberliegenden Eintrittsseite 141 mit der Lichtstrahlung 300 bestrahlt, und kann die transmittierte Lichtstrahlung 300 die Diffusoreinrichtung 140 an einer entgegen gesetzten und dem Ende 121 der Lichtleitfaser 120 gegenüberliegenden Austrittsseite 142 verlassen. Es ist möglich, dass die Diffusoreinrichtung 140 zum Beispiel auf der die Messnadeln 111 tragenden Nadelkarte integriert ist, und zum Beispiel auf der Halterung 112 angeordnet oder an dieser befestigt ist.
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Die der Lichtleitfaser 120 vorgeschaltete Diffusoreinrichtung 140 ist dazu ausgebildet, die durchtretende Lichtstrahlung 300 derart zu beeinflussen, dass die Lichtstrahlung 300 in diffuser Form in Richtung der Lichtleitfaser 120 abgegeben wird. Dies kann durch ein (chaotisches) Ablenken der Lichtstrahlung 300 in unterschiedliche Richtungen und/oder ein diffuses Streuen erfolgen. Wie weiter unten näher ausgeführt wird, kann die Diffusoreinrichtung 140 zu diesem Zweck beispielsweise in Form einer Streuscheibe, oder in Form einer Mikrolinsenanordnung (vgl. 3) vorliegen.
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Der Einsatz der Diffusoreinrichtung 140 macht es möglich, die von einer Leuchtdiode 210 in einem Abstrahl- bzw. Winkelbereich abgegebene Lichtstrahlung 300 aufzufangen und relativ gleichmäßig umzuverteilen, bevor die Lichtstrahlung 300 (bzw. ein Teil derselben) zu der Lichtleitfaser 120 gelangen, und von dieser zu der Messeinrichtung 130 geführt werden kann. Der Abstrahlbereich einer Leuchtdiode 210 ist in 1 anhand eines sich auf eine Flächennormale des Wafers 200 beziehenden seitlichen Abstrahlwinkels A2 angedeutet. Vorzugsweise bewirkt die optische Einrichtung 140 eine möglichst räumliche Homogenisierung der Lichtstrahlung 300. Hierbei kann die von der Diffusoreinrichtung 140 abgegebene Strahlung 300 im Wesentlichen einer Lambertschen Strahlungsverteilung, oder auch einer anderen Strahlungsverteilung folgen.
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Durch diese Funktionsweise kann erreicht werden, dass der der Lichtleitfaser 120 und damit der Messeinrichtung 130 zugeführte Teil der Lichtstrahlung 300 bzw. des Fernfelds Anteile eines relativ großen Winkelbereichs der von einer Leuchtdiode 210 abgestrahlten Lichtstrahlung 300, insbesondere im Wesentlichen des gesamten Abstrahlbereichs einer Leuchtdiode 210, umfassen kann. Dies kann durch eine relativ nahe Positionierung der Diffusoreinrichtung 140 an dem Wafer 200 begünstigt werden. Der erfassbare Winkelbereich ist wesentlich größer als bei einem direkten Bestrahlen der Lichtleitfaser 120 (mit einem Winkelbereich um 0°).
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Ein möglicher, maximal detektierbarer Winkelbereich der Strahlung 300 wird im Folgenden anhand einer beispielhaften geometrischen Betrachtung näher erläutert. Für die Lichtleitfaser 120 kann zum Beispiel eine numerische Apertur NA von etwa 0,22 angenommen werden. Hieraus resultiert gemäß A1 = sin–1NA ein halber Öffnungswinkel A1 der Lichtleitfaser 120 von etwa 13°, wie in 1 angedeutet ist.
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Die Lichtleitfaser 120 bzw. deren Ende 121 kann aus Handlinggründen in einem Bereich von beispielsweise mehreren zehn Millimetern (oder auch mehr) beabstandet zu dem Wafer 200 angeordnet sein. Vorliegend wird ein Abstand D1 im Bereich von 80mm angenommen. Die Diffusoreinrichtung 140 bzw. deren Eintrittsseite 141 kann relativ nah, beispielsweise im Bereich von mehreren Millimetern, zu dem Wafer 200 angeordnet sein. Vorliegend wird ein Abstand D2 von 3mm zugrunde gelegt.
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Ein halber Bestrahlungsbereich B (Sichtfeld) auf der Diffusoreinrichtung 140 ist in folgender Weise mit den anderen Größen verknüpft: B = (sinA1/cosA1)·(D1 – D2) ~ 18mm
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Hieraus folgt für den seitlichen bzw. halben Abstrahlwinkel A2 gemäß A2 = tan–1(B/D2) ~ 80°.
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Von der Diffusoreinrichtung 140 kann somit derjenige Teil der von einer Leuchtdiode 210 stammenden Lichtstrahlung 300 aufgefangen werden, welcher von der Leuchtdiode 210 mit einem Abstrahlwinkel im Bereich von 160° (2·A2) abgegeben wird. Hierbei kann (im Wesentlichen) der gesamte Abstrahlbereich der Leuchtdiode 210 erfasst werden.
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Die mit Hilfe der Diffusoreinrichtung 140 erzielbare Erfassung von Lichtstrahlung 300 aus einem großen Abstrahl- bzw. Winkelbereich bietet eine Reihe von Vorteilen. Insbesondere kann der Einfluss unterschiedlicher Abstrahlprofile bzw. Richtcharakteristiken von Leuchtdioden 210 unterdrückt oder zumindest reduziert werden. Auf diese Weise können Leuchtdioden 210 mit einem unterschiedlichen Abstrahlverhalten, wobei die Leuchtdioden 210 zum Beispiel auf unterschiedlichen zu vermessenden Trägern bzw. Wafern 200 angeordnet sind, miteinander verglichen werden. Ein unterschiedliches Abstrahlverhalten kann insbesondere von einer unterschiedlichen Aufrauung oder Oberflächenstrukturierung der Lichtaustrittseite der Leuchtdioden 210 herrühren. Derartige Strukturen, welche zum Beispiel durch Ätzen oder ein lithographisches Strukturierungsverfahren erzeugt werden können, dienen einer effizienten Auskopplung der Lichtstrahlung 300 aus den Leuchtdioden 210.
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In gleicher Weise kann die mit der Diffusoreinrichtung 140 ausgestattete Vorrichtung 100 beispielsweise zu dem Zweck verwendet werden, um im Rahmen einer Optimierung die Effizienz solcher Auskoppelstrukturen an Leuchtdioden 210 eines Trägers bzw. Wafers 200 auf zuverlässige Weise zu testen. Bei einem direkten Bestrahlen der Lichtleitfaser 120 ist dies aufgrund des vergleichsweise kleinen erfassbaren Winkelbereichs nicht oder nur bedingt möglich, bzw. kann nur eine unzureichende Aussage über die Effizienz einer Auskoppelstruktur getroffen werden.
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Das Umverteilen bzw. Homogenisieren der Lichtstrahlung 300 bietet des Weiteren die Möglichkeit, eine verbesserte Korrelation zwischen einer gemessenen Strahlungsleistung bzw. Helligkeit einer „nackten“ Leuchtdiode 210 und der Strahlungsleistung am späteren LED-Bauteil zu erzielen. Auch können mit der Vorrichtung 100 Messungen mit einem relativ hohen Durchsatz durchgeführt werden. Dies liegt daran, dass aufwendige Kalibrierungsmessungen an einzelnen Leuchtdioden 210, wie sie beispielsweise bei Verwendung einer Ulbricht-Kugel durchzuführen sind, entfallen können.
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Eine mit der Vorrichtung 100 durchgeführte Lichtmessung kann im Wesentlichen unabhängig sein von der Umgebung einer gemessenen Leuchtdiode 210 oder Gruppe 220, was insbesondere der Fall ist bei einer vernachlässigbaren Rückstreuung oder Rückreflexion der Lichtstrahlung 300 an der Diffusoreinrichtung 140. Doch selbst wenn solche oder auch andere Effekte, wie im Folgenden beschrieben, auftreten, kann über die mit Hilfe der Diffusoreinrichtung 140 erzielbare Umverteilung der Strahlung 300 ein hiervon ausgehender Einfluss auf eine Lichtmessung unterdrückt oder reduziert werden.
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Die Leuchtdioden 210 einer in der Messposition befindlichen Gruppe 220 weisen zum Beispiel jeweils eine leicht unterschiedliche Position in Bezug auf die ortsfest zu der Gruppe 220 angeordnete Lichtleitfaser 120 auf. Ferner können die Messnadeln 111 bei dem nacheinander durchgeführten Aktivieren von Leuchtdioden 210 einer Gruppe 220 eine unterschiedliche Abschattung und Licht-Reflexion bewirken. Derartige Effekte können bei einem direkten Bestrahlen der Lichtleitfaser 120 zu Verfälschungen einer Lichtmessung führen. Beispielsweise kann ein ohne Einsatz der Diffusoreinrichtung 140 gewonnenes Messbild, welches die Strahlungsleistung sämtlicher Leuchtdioden 210 des Wafers 200 abbildet, streifenförmige Messartefakte aufweisen. Dies kann von Messfehlern herrühren, welche bei der Messung von Leuchtdioden 210 am Rand einer Messgruppe 220 auftreten können. Durch die Diffusoreinrichtung 140 kann der Einfluss solcher Effekte verhindert oder reduziert werden.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Diffusoreinrichtung 140 auf relativ einfache Weise in bisherig genutztes Mess-Equipment integriert werden kann. In dieser Hinsicht kann die gezeigte Vorrichtung 100 beispielsweise eine herkömmliche Messvorrichtung sein, welche mit der (zum Beispiel austauschbar gestalteten) Diffusoreinrichtung 140 bestückt ist. Die Diffusoreinrichtung 140 kann hierbei zum Beispiel, wie bereits oben angegeben, auf der Nadelkarte angeordnet sein.
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Bei der Diffusoreinrichtung 140 kann es sich zum Beispiel um eine Streuscheibe 140 handeln, welche ein diffuses Streuen der Lichtstrahlung 300 bewirken kann. Hierbei kann es sich um eine relativ einfach aufgebaute, und dadurch kostengünstige Streuscheibe 140 handeln. Die Streuscheibe 140 kann ein für die Lichtstrahlung 300 durchlässiges Material, insbesondere Glasmaterial, aufweisen, und zum Hervorrufen der Streuung zum Beispiel eine aufgeraute Oberfläche an der Eintrittsseite 141 und/oder der Austrittsseite 142 aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Streuscheibe 140 einen durchlässigen Grundkörper mit darin befindlichen Streupartikeln bzw. Streuzentren aufweisen. Möglich ist auch ein Grundkörper mit einem ersten Brechungsindex, in welchem kleinere Körper bzw. Streukörper mit einem sich von dem ersten Brechungsindex unterscheidenden zweiten Brechungsindex angeordnet sind.
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3 zeigt ausschnittsweise eine weitere mögliche Ausgestaltung einer bei der Vorrichtung 100 verwendbaren Diffusoreinrichtung 140, welche in Form einer Mikrolinsenanordnung 145 (auch als „Mikrolinsen-Array“ bezeichnet) ausgebildet ist. Die Mikrolinsenanordnung 145, welche ein für die Lichtstrahlung 300 durchlässiges Material, insbesondere Glasmaterial, aufweist, liegt in Form eines flächigen Körpers vor, an dessen Austrittsseite 142 eine Vielzahl an konvexen Mikrolinsen 147 angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Lichtstrahlung 300 in unterschiedliche Richtungen abgelenkt bzw. gestreut werden, bevor die Lichtstrahlung 300 (bzw. ein Teil derselben) zu der Lichtleitfaser 120 gelangt. Gegenüber einer Streuscheibe kann der Einfluss von Rückstreuungen, und damit Reflexionseigenschaften in der Umgebung einer Leuchtdiode 210, weitgehend vermieden werden.
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Die Mikrolinsen 147 der Mikrolinsenanordnung 145 sind von ihren lateralen Abmessungen her wesentlich kleiner als die zu vermessenden Leuchtdioden 210. Auf diese Weise kann eine relativ gleichmäßige Umverteilung der Lichtstrahlung 300, zum Beispiel das Erzielen einer Lambertschen Strahlungsverteilung, begünstigt werden. In dieser Hinsicht können die Mikrolinsen 147 in einem Raster mit einem Rastermaß im Bereich von 1 bis 100 Mikrometern, beispielsweise 25 Mikrometern, zueinander angeordnet sein. Das Rastermaß ist dabei abhängig von der lateralen Größe der Leuchtdioden 210 und von dem Abstand der Mikrolinsenanordnung 145 zu den Leuchtdioden 210 bzw. dem Wafer 200.
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Die Mikrolinsenanordnung 145 weist des Weiteren vorzugsweise eine Antireflexionsschicht 150 auf, welche wie in 3 gezeigt insbesondere beidseitig, d.h. sowohl an der (hier flachen) Eintrittseite 141, als auch an der Lichtaustrittsseite 142 ausgebildet sein kann. Die Antireflexionsschicht 150, welche eine an die Wellenlängen der Lichtstrahlung 300 der gemessenen Leuchtdioden 210 angepasste Dicke aufweist, ermöglicht, eine Rückreflexion der Lichtstrahlung 300 zu einer gemessenen Leuchtdiode 210 mit einer hohen Zuverlässigkeit zu unterdrücken. Auf diese Weise kann die Lichtmessung relativ genau und insbesondere unabhängig von der Umgebung der Leuchtdiode 210 durchgeführt werden. Anstelle einer beidseitigen Ausgestaltung kann die Antireflexionsschicht 150 auch nur an einer der beiden Seiten 141, 142 vorgesehen sein.
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Neben der in 3 gezeigten Mikrolinsenanordnung 145 sind auch andere Ausgestaltungen einer Mikrolinsenanordnung möglich. Beispielsweise können Mikrolinsen 147 an der Eintrittsseite 141 vorliegen, wohingegen die Austrittsseite 142 flach ist, was beispielsweise durch eine umgedrehte Verwendung der gezeigten Mikrolinsenanordnung 145 verwirklicht werden kann. Möglich ist ferner eine Ausgestaltung, bei welcher Mikrolinsen 147 sowohl an der Eintrittsseite 141 als auch an der Austrittsseite 142 vorliegen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass anstelle der gezeigten konvexen Mikrolinsen 147 konkave Mikrolinsen (ein- oder beidseitig) vorgesehen sind. Für derartige Ausgestaltungen können oben genannte Details (beispielsweise Größe eines Rastermaßes, ein- oder beidseitige Antireflexionsschicht) in analoger Weise zutreffen.
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Zur Verdeutlichung des durch Verwendung einer optischen Diffusoreinrichtung erzielbaren positiven Effekts zeigt 4 Messkurven, welche auf Lichtmessungen von drei unterschiedlichen Leuchtdioden mit und ohne Verwendung einer Diffusoreinrichtung basieren. Die Diffusoreinrichtung war zwischen den Leuchtdioden und einer bei der Messung verwendeten Lichtleitfaser angeordnet. Als Diffusoreinrichtung wurde eine relativ einfache, und eine gekrümmte Kontur aufweisende Streuscheibe verwendet. Die drei gemessenen Leuchtdioden wiesen unterschiedlich ausgebildete Oberflächen bzw. hier vorgesehene Auskoppelstrukturen auf.
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Dargestellt ist jeweils eine relative Abweichung R von einem idealen Lambertschen Strahler in Abhängigkeit eines Abstrahlwinkels W. Der Winkel W bezieht sich auf eine Flächnormale der Leuchtdioden und damit auf eine Hauptstrahlrichtung. Der „Verlauf“ des Lambertschen Strahlers ist in 4 anhand einer bei R = 1 konstant verlaufenden Linie angedeutet. Für die Messung wurde die Lichtleitfaser halbkeisförmig um die Dioden bewegt, um die in unterschiedlichen Winkeln W abgegebene Lichtstrahlung zu messen.
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Die Messkurven 310, 320, 330 basieren auf Messungen ohne die Diffusoreinrichtung, und die Messkurven 311, 321, 331 basieren auf Messungen unter Verwendung dieser Einrichtung. Dabei beziehen sich die Messkurven 310, 311 auf eine erste Diode, die Messkurven 320, 321 auf eine zweite Diode, und die Messkurven 330, 331 auf eine dritte Diode. Insbesondere die ohne Diffusoreinrichtung gewonnenen Messkurven 320, 330 weichen relativ stark vom Lambertschen Strahler ab. Mit Einsatz der Diffusoreinrichtung wird die Abweichung R, erkennbar anhand der Messkurven 321, 331, (deutlich) kleiner. Die gebogene Form der Messkurven 311, 321, 331 ist auf die gekrümmte Form der verwendeten Diffusoreinrichtung zurückzuführen.
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5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform, welche im Wesentlichen den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise wie die Vorrichtung 100 von 1 besitzt. Es wird darauf hingewiesen, dass in Bezug auf bereits beschriebene Details, welche sich auf gleichartige oder übereinstimmende Komponenten und Merkmale, mögliche Vorteile usw. beziehen, auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen wird.
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Die Vorrichtung 100 von 5 weist zusätzlich eine im Bereich des Endes 121 der Lichtleitfaser 120 angeordnete Kollimationseinrichtung 190 auf. Die Kollimationseinrichtung 190 ist in einem relativ kleinen Abstand zu dem Ende 121 der Lichtleitfaser 120 angeordnet oder mit diesem verbunden. Auf diese Weise findet das Bestrahlen des Endes 121 der Lichtleitfaser 120 durch die Diffusoreinrichtung 140 und zusätzlich durch die Kollimationseinrichtung 190 hindurch statt.
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Über die beabstandet zu der Diffusoreinrichtung 140 angeordnete Kollimationseinrichtung 190 kann die von der Diffusoreinrichtung 140 abgegebene Lichtstrahlung 300 in einem relativ großen Winkelbereich erfasst, und zu dem Ende 121 der Lichtleitfaser 120 weitergeleitet bzw. kollimiert werden. Die Kollimationseinrichtung 190 kann zum Beispiel eine oder mehrere Linsen umfassen. Der mit der Kollimationseinrichtung 190 erfassbare Winkelbereich ist in 5 anhand eines (halben) Öffnungswinkels A3 angedeutet. Der Öffnungswinkel A3 der Kollimationseinrichtung 190 ist (wesentlich) größer als der in 1 angedeutete Öffnungswinkel A1 der Lichtleitfaser 120.
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Die Verwendung der Kollimationseinrichtung 190 macht es möglich, den Abstand D2 zwischen der Diffusoreinrichtung 140 und dem Wafer 200 relativ groß zu wählen, wodurch sich eine einfache(re) Handhabung erzielen lässt. Der Abstand D2 kann größer sein als bei der in 1 gezeigten Ausführungsform. Beispielsweise kann der Abstand D2 im Bereich zwischen 10mm und 30mm liegen.
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Das Vorliegen eines größeren Abstands D2 führt zu einem größeren (halben) Bestrahlungsbereich B auf der zur Strahlungshomogenisierung verwendeten Diffusoreinrichtung 140. Dies ist der Fall, wenn die Diffusoreinrichtung 140 wie in 5 angedeutet erneut mit Lichtstrahlung 300 des (im Wesentlichen) gesamten Abstrahlbereichs (Abstrahlwinkel A2) einer Leuchtdiode 210 bestrahlt wird. In diesem Zusammenhang kann in Betracht kommen, die Diffusoreinrichtung 140 gegenüber der Ausführungsform von 1 mit größeren lateralen Abmessungen auszubilden. Aufgrund der Verwendung der Kollimationseinrichtung 190 mit dem zur Verfügung stehenden großen Öffnungswinkel A3 kann Lichtstrahlung 300 aus dem größeren Bestrahlungsbereich B erfasst, und in das Ende 121 der Lichtleitfaser 120 eingekoppelt werden.
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Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zur Messung einer Lichtstrahlung bzw. Strahlungsleistung von Leuchtdioden dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können.
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Insbesondere können oben angegebene Materialien sowie oben angegebene Zahlenwerte durch andere Angaben ersetzt werden. Dies betrifft zum Beispiel die anhand von 1 aufgezeigte Geometrie bzw. Angaben zu den Abständen D1, D2, den Winkeln A1, A2, dem Bestrahlungsbereich B, usw. Auch kann zum Beispiel das Rastermaß einer Mikrolinsenanordnung eine andere Größe aufweisen. Des Weiteren kann eine Vorrichtung 100 dahingehend ausgebildet sein, dass eine Gruppe 220, welche in einer Messposition gemessen wird, eine andere Anzahl an Leuchtdioden 210 umfasst. In dieser Hinsicht kann ferner eine Nadelkarte eine andere Anzahl an Messnadeln 111 umfassen.
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Der Abstand D1 zwischen dem Ende 121 einer Lichtleitfaser 120 und einer gemessenen Leuchtdiode 210 (bzw. einem dazugehörigen Träger 200) kann beispielsweise in einem Bereich von 50mm bis 200mm liegen. Ein möglicher Abstand D1 ist wie oben angegeben zum Beispiel 80mm, oder auch zum Beispiel 100mm. Der Abstand D2 zwischen einer Diffusoreinrichtung 140 und einer Leuchtdiode 210 (bzw. einem Träger 200) kann beispielsweise in einem Bereich von 2mm bis 30mm liegen. Ein möglicher Abstand D2 ist wie oben angegeben zum Beispiel 3mm, oder auch zum Beispiel 5mm. Bei Verwendung einer Kollimationseinrichtung 190 kann der Abstand D2 größer sein. Des Weiteren kann eine Diffusoreinrichtung 140 mit Lichtstrahlung 300 bestrahlt werden, welche unter einem Winkel in einem Bereich von zum Beispiel 40° bis 170° von einer Leuchtdiode 210 abgegeben wird.
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Das Verfahren bzw. eine dazugehörige Vorrichtung 100 (sowie Abwandlungen hiervon) können des Weiteren zur Messung von Leuchtdioden 210 herangezogen werden, welche auf einem anderen Träger 200 als einem Wafer angeordnet sind. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine bei einer Vereinzelung von Leuchtdioden 210 verwendete Trennfolie 200 handeln. Die mit der Vorrichtung 100 messbaren und auf der Trennfolie 200 angeordneten Leuchtdioden 210 können daher (bereits) vereinzelte Leuchtdioden 210 bzw. LED-Chips darstellen. Die obigen Ausführungen können in analoger Weise für eine Trennfolie 200 mit Leuchtdioden 210 zur Anwendung kommen.
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Darüber hinaus kann eine Vorrichtung 100 auch zur Lichtmessung von Leuchtdioden 210 verwendet werden, welche abweichend von der obigen Beschreibung ausschließlich über die Vorderseite kontaktierbar sind. Hierbei können die Leuchtdioden 210 jeweils zwei Vorderseitenkontakte aufweisen. Dies kann zum Beispiel auf Leuchtdioden 210 zutreffen, welche auf einer Trennfolie 200 angeordnet gemessen werden. Zur Kontaktierung derartiger Leuchtdioden 210 kann in gleicher Weise eine Aktivierungseinrichtung 110 mit einer Messnadeln 111 umfassenden Nadelkarte zum Einsatz kommen. Eine Leuchtdiode 210 kann hierbei von zwei Messnadeln 111 oder von „Doppelnadeln“ vorderseitig kontaktiert werden.
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Im Hinblick auf eine Diffusoreinrichtung 140 ist es denkbar, dass diese anstelle der in den 1 und 5 gezeigten ebenen bzw. planaren Form eine gekrümmte Form aufweist. Möglich ist es ferner, dass eine als Streuscheibe vorliegende Diffusoreinrichtung 140 (ein- oder beidseitig) mit einer Antireflexionsschicht 150 ausgebildet ist.
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Des Weiteren wird auf die Möglichkeit hingewiesen, dass eine von einer Diffusoreinrichtung 140 diffus abgegebene, und dadurch umverteilte Lichtstrahlung anstelle einer Lambertschen Strahlungsverteilung auch einer anderen Strahlungsverteilung folgen kann, um Unterschiede im Abstrahlprofil von Leuchtdioden zu unterdrücken oder zumindest zu reduzieren.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch mögliche oder bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 110
- Aktivierungseinrichtung
- 111
- Messnadel
- 112
- Halterung
- 120
- Lichtleitfaser
- 121
- Ende
- 130
- Messeinrichtung
- 140
- Diffusoreinrichtung
- 141
- Eintrittsseite
- 142
- Austrittsseite
- 145
- Mikrolinsenanordnung
- 147
- Mikrolinse
- 150
- Antireflexionsschicht
- 160
- Halteeinrichtung
- 190
- Kollimationseinrichtung
- 200
- Wafer / Trennfolie
- 210
- Leuchtdiode
- 220
- Gruppe
- 300
- Lichtstrahlung
- 310, 311
- Messkurve
- 320, 321
- Messkurve
- 330, 331
- Messkurve
- A1
- Öffnungswinkel
- A2
- Abstrahlwinkel
- A3
- Öffnungswinkel
- B
- Bestrahlungsbereich
- D1
- Abstand
- D2
- Abstand
- R
- Relative Abweichung
- W
- Winkel
