TW201339557A - 光學量測系統 - Google Patents

Abstract

一種光學量測系統，用以量測至少一個發光元件。光學量測系統包括承載模組、第一光偵測單元及至少一個第二光偵測單元。承載模組承載並點亮發光元件。第一光偵測單元配置在發光元件的正上方，以偵測發光元件所發出的正向光。第二光偵測單元配置在發光元件的斜上方及側方之至少其中之一，以偵測發光元件所發出的斜向光及側向光之至少其中之一。一種光學量測方法亦被提出。

Description

光學量測系統

本發明是有關於一種量測系統及量測方法，且特別是有關於一種光學量測系統及光學量測方法。

發光二極體(light-emitting diode,LED)逐漸廣泛應用於顯示器之背光源、招牌、手持照明裝置、汽機車之儀表指示及信號燈等。此外，近年來發光二極體的發光亮度逐漸提升，因此發光二極體的應用領域更延伸至一般照明光源。由於發光二極體具有低功率消耗、環保、反應時間短及使用壽命長等優點，未來更有機會成為主要照明光源而取代日光燈及白熾燈泡。

為了確保出廠的發光二極體的發光品質，發光二極體製作完成後的檢測便相當重要。除基本的電性檢測如各別元件的發光亮度外，包括發光角度及各不同角度之發光強度是否符合預期，也都成為產品檢驗的一環。此外，為因應自動化生產需求，此檢測也以能夠自動化為佳。再者，當發光二極體(LED)產品應用範圍增廣後，隨使用需求的不同，有時發光二極體的發光角度範圍需較窄，而有時則需較寬。因此，製作完成後的發光角度範圍是否符合預期亦會影響發光二極體的發光品質。

然而，習知用以量測發光元件之出光強度相對於出光角度的分佈之技術是採用光偵測器掃描各個出光角度來達成，如此會使量測時間變得很長，而不適用於大量且快速的檢測。另外，現有的快速檢測技術則只是量測發光元件的正向光，因此無法檢驗發光元件的出光角度範圍是否正常。

本發明提供一種光學量測系統，其可快速確認發光元件的發光強度以及發光角度分佈是否正常。

本發明提供一種光學量測方法，其可快速確認發光元件的發光強度以及發光角度分佈是否正常。

本發明一實施例提出一種光學量測系統，用以量測至少一個發光元件。光學量測系統包括承載模組、第一光偵測單元、至少一個第二光偵測單元。承載模組承載並點亮發光元件。第一光偵測單元配置在發光元件的正上方，以偵測發光元件所發出的正向光。第二光偵測單元配置在發光元件的斜上方及側方之至少其中之一，以偵測發光元件所發出的斜向光及側向光之至少其中之一。

本發明一實施例提出一種光學量測方法，其包括下列步驟。點亮至少一個發光元件。量測發光元件所發出的正向光，以得到一第一光強度。量測發光元件所發出的斜向光及側向光之至少其中之一，以得到一第二光強度。其中，量測正向光的步驟與量測斜向光及側向光之至少其中之一的步驟同時進行。

基於上述，本發明之實施例之光學量測系統利用至少一個第二光偵測單元以及第一光偵測單元來分別偵測發光元件的斜向光及側向光之至少其中之一和正向光。如此一來，可測得發光元件的正向光以及其他方向上的光強度，進而快速確認發光元件的發光強度是否正常。此外，在本發明之實施例之光學量測方法中，由於量測正向光的步驟與量測斜向光及側向光之至少其中之一的步驟同時進行，因此可快速確認發光元件的發光角度分佈是否正常。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明之一實施例之光學量測系統的示意圖。請參照圖1，本實施例的光學量測系統100用以量測至少一個發光元件140。光學量測系統100包括承載模組110、第一光偵測單元120以及至少一個第二光偵測單元130。承載模組110可承載並點亮發光元件140，以讓第一光偵測單元120以及第二光偵測單元130接收發光元件140所發出的光線。在本實施例中，發光元件140例如為發光二極體。然而，在其他實施例中，發光元件140亦可以是其他種類的發光元件。第一光偵測單元120配置在發光元件140的正上方，以偵測發光元件140所發出的正向光L1。第二光偵測單元130配置在發光元件140的斜上方及側方之至少其中之一(在圖1中是以配置在發光元件140的斜上方為例)，以偵測發光元件140所發出的斜向光L2及側向光L3之至少其中之一(在圖1中是以偵測斜向光為例)。

在本實施例中，承載模組110可進一步的包括承載平台112以及一組探針114。探針組114可接觸發光元件140，並藉由施加電流至發光元件140以點亮發光元件140。然而本發明不限於此，在其他實施例中，承載平台112亦可採用其他方式施加能量給發光元件140，以使發光元件140發光，而省去探針組114的配置。在本實施例中，發光元件140具有一光軸Z。此外，在本實施例中，除了第一光偵測單元120之外，光學量測系統100更包括配置不同於第一光偵測單元120之位置的第二光偵測單元130，因此相較於習知的技術來說，光學量測系統100擁有更大的收光角度範圍，能夠量測發光元件140的發光角度之範圍更廣。

請繼續參照圖1，第一光測單元120接收發光元件140所發出之與發光元件140的光軸Z夾0度至θ度的光，其中2.5≦θ≦85，較佳為30≦θ≦60。以另一角度來看，第一光測單元120具有收光面S，此收光面S相對於發光元件140的中心P的張角形成一收光角度β，使得第一光測單元120可收集收光角度β範圍內的光線，其中收光角度β為5度至170度，較佳為60度至120度。在本實施例中，光學量測系統100具有兩個第二光偵測單元130，此兩個第二光偵測單元130分別位於光軸Z的兩側且對稱於光軸Z。此外，每一第二光偵測單元130與發光元件140之連線與發光元件140之光軸Z的夾角α落在2.5度至90度的範圍內，較佳者α落在30度至90度的範圍內，意即第二光偵測單元130可隨著位置的設定的不同而收集到與光軸Z的夾2.5度至90度的範圍內的光線。然而本發明不限於此，相對於光軸Z兩側的第二光偵測單元130之數目可依設計者的需求而有所調整，例如在不同夾角α上配置多個第二光偵測單元130。

基於上述之第一光測單元120與兩個第二光偵測單元130的配置狀態，本實施例之光學量測系統100可同時收集到發光元件140的正向光L1和斜向光L2，然後透過測量這兩部分的光的光參數(例如光強度、光波長)並相互比較，便可得知發光元件140的光形分佈及其他光學特性。若是品質良好的發光元件140，其光形分佈應有好的對稱性，因此本實施例之對稱型式分佈的兩個第二光偵測單元130可進一步的檢驗發光元件140的光形之對稱程度。相對的，若發光元件140的光形分佈在斜向光L2的部分出現不對稱的情形時，也可懷疑是承載平台112的水平出現問題。因此使用者可將承載平台112的水平調整至使所量測到的斜向光L2的光形分佈對稱。如此一來，光學量測系統100能夠確認承載平台112的穩定性，增加檢測發光元件140的正確性。

另外一方面，圖1中所繪示的發光元件140是以一個為代表，實際而言，承載平台112可承載多個發光晶片140，例如是具多個發光晶片的晶圓。圖2繪示出承載平台上多個發光元件、探針組以及第一光偵測單元的相對位置。請同時參照圖1及圖2，藉著承載平台112二維的移動或者是探針組114、第一光偵測單元120與第二光偵測單元130的移動，探針組114接觸而點亮這些發光元件140，其中當這些發光元件140在不同的時間點分別相對第一光偵測單元120移動至第一光偵測單元120的正下方時，探針組114分別點亮這些發光元件140，同時，第一光偵測單元120與第二光偵測單元130分別偵測這些發光元件140。如此使得多個發光晶片140可以被快速的檢查其發光強度和光形分佈，減少習知技術在檢驗時所花費的時間和成本。

在本實施例中，第一光偵測單元120以及第二光偵測單元130例如為積分球、光電二極體、光敏電阻、光電晶體或其組合。舉例而言，本實施例之第一光偵測單元120為積分球，而第二光偵測單元130為光電二極體、光敏電阻或光電晶體。

圖3為本發明另一實施例之光學量測系統示意圖。具體而言，本實施例之光學量測系統100A包括第一光偵測單元120和兩個第二光偵測單元130A，這三個光偵測單元皆為積分球。舉例而言，第一光偵測單元120和兩個第二光偵測單元130A的收光面S相對於發光元件140的中心P的張角分別形成收光角度θ1、θ2與θ3在本實施例中，θ1+θ2+θ3例如等於180度，如此光學量測系統100A的收光範圍便能夠涵蓋發光元件140之上半側的所有角度。舉例而言，收光角度θ1、θ2與θ3例如各為60度。然而本發明不以此為限，第一光偵測單元120和第二光偵測單元130A的總數目可依設計這而調整，第一光偵測單元120和第二光偵測單元130A的收光角度也可任意調整，只要能收集發光元件的正向光L1和對稱於光軸Z的側向光L3及斜向光L2即可。此外，關於第一光偵測單元120及第二光偵測單元130A的詳細描述可參考圖1之實施例的內容。

圖4A為本發明又一實施例之光學量測系統示意圖。圖4B為圖4A中第一光偵測單元、第二光偵測單元以及發光元件的上示圖。請同時參照圖4A及圖4B，本實施例之光學量測系統100B包括第一光偵測單元120以及多個第二光偵測單元130B，而且這些第二光偵測單元130B環繞發光元件的光軸Z配置。圖4中以四個第二光偵測單元130B作為示範性的示意。進一步來說，在本實施例中，多個第二光偵測單元130B可配置在同一平面上，因此每一第二光偵測單元130B接收與光軸Z夾相同角度的光線，如此本實施例之光學量測系統100B可進一步的偵測發光元件140在環繞於光軸Z方向上的光強度分佈。然而本發明不限於此，在其他實施例中，多個第二光偵測單元130B可配置在不同平面上。此外，關於第一光偵測單元120及第二光偵測單元130A的詳細描述可參考圖1之實施例的內容。

圖5為本發明再一實施例之光學量測系統示意圖。本實施例之光學量測系統100C包括第一光偵測單元120以及第二光偵測單元130C，其中第二光偵測單元130C為環繞發光元件140之光軸Z的環狀光偵測單元。在本實施例中，環狀的第二光偵測單元130C與發光元件140的中心P之連線構成一立體角錐，而立體角錐之頂角Λ落在從5度至180度的範圍內。如同圖4之實施例，本實施例之光學量測系統100C可進一步的偵測發光元件140在環繞於光軸Z方向上的光強度分佈，而且偵測得更加完整。

圖6為本發明另一實施例之光學量測系統示意圖。圖6之光學量測系統100D與圖1之光學量測系統100類似，因此相同之元件以相同的標號表示。本實施例之光學量測系統100D與圖1實施例之光學量測系統100的主要差異在於：在本實施例中，兩個第二光偵測單元130配置在發光元件140的側方且對稱於光軸Z。以下就此相異處做說明，二者相同之處便不再重述。

進一步來說，光學量測系統100D的第二光偵測單元130可接收與光軸Z的夾90度左右的光線。因此光學量測系統100D得以偵測發光元件140所發出的側向光L3。

透過上述的內容，可提供一良好的光學量測方法。圖7為本發明一實施例之光學量測方法流程圖。請參照圖1與圖7，本實施例之光學量測方法包括下列步驟。首先，點亮至少一個發光元件140(步驟S110)。接著，量測發光元件140所發出的正向光L1，以得到第一光強度，並同時量測發光元件所發出的斜向光L2及側向光L3之至少其中之一(步驟S120)，以得到第二光強度。

請參照圖1，舉例而言，所量測到的正向光L1為與發光元件140之光軸Z夾0度至θ度的光，其中2.5≦θ≦85。此外，所量測到的斜向光L2與側向光L3之任一與發光元件140之光軸Z夾角落在2.5度至90度的範圍。因此，所測得的第一光強度與第二光強度是分別與光軸Z夾不同角度上的光幅照度。

進一步來說，請參照圖1及圖7，步驟120中的量測斜向光L2及側向光L3之至少其中之一可以是在發光元件140的光軸Z之相對兩側的兩個位置上量測斜向光L2及側向光L3之至少其中之一。或者，請參照圖4A與圖4B，在環繞發光元件140的光軸之多個位置量測斜向光L2及側向光L3之至少其中之一，亦或者在環繞發光元件140的光軸Z之一環狀量測區中量測斜向光L2及側向光L3之至少其中之一。如此一來，正向光L1以及對稱於光軸Z的斜向L2或側向光L3可被同時且分別的收集並量測其強度和波長，進而可檢測發光元件140的光形，以判斷發光元件140的發光效率和品質，甚至藉由光形的對稱程度來判別承載發光元件140之載體的穩定性，例如是一般用於點測發光晶片的點測機台。

此外，本實施例之光學量測方法可應用在量測多個發光元件之情形，換言之，在多個不同的時間點分別點亮及量測這些發光元件，以分別得到多個第一光強度與多個第二光強度。如此可縮短在量測多個發光元件之發光品質所需的時間。

綜上所述，本發明之實施例之光學量測系統利用至少一個第二光偵測單元以及第一光偵測單元來分別偵測發光元件的斜向光及側向光之至少其中之一和正向光。如此一來，可測得發光元件的正向光以及其他方向上的光強度，進而快速確認發光元件的發光角度分佈是否正常。此外，在本發明之實施例之光學量測方法中，由於量測正向光的步驟與量測斜向光及側向光之至少其中之一的步驟同時進行，因此可快速確認發光元件的發光角度分佈是否正常。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、100A、100B、100C．．．光學量測系統

110．．．承載模組

112．．．承載平台

114．．．探針組

120．．．第一光偵測單元

130、130A、130B、130C．．．第二光偵測單元

140．．．發光元件

L1．．．正向光

L2．．．斜向光

L3．．．側向光

P．．．中心

S．．．收光面

Z．．．光軸

α、θ．．．夾角

β．．．收光角度

S110、S120．．．步驟

θ1、θ2、θ3．．．角度

Λ．．．頂角

圖1為本發明一實施例之光學量測系統示意圖。

圖2繪示出承載平台上多個發光元件、探針組以及第一光偵測單元的相對位置。

圖3為本發明另一實施例之光學量測系統示意圖。

圖4A為本發明又一實施例之光學量測系統示意圖。

圖4B為圖4A中第一光偵測單元、第二光偵測單元以及發光元件的上示圖。

圖5為本發明再一實施例之光學量測系統示意圖。

圖6為本發明另一實施例之光學量測系統示意圖。

圖7為本發明一實施例之光學量測方法流程圖。

100．．．光學量測系統

110．．．承載模組

112．．．承載平台

114．．．探針組

120．．．第一光偵測單元

130．．．第二光偵測單元

140．．．發光元件

L1．．．正向光

L2．．．斜向光

L3．．．側向光

P．．．中心

S．．．收光面

Z．．．光軸

α、θ．．．夾角

β．．．收光角度

Claims (18)

1. 一種光學量測系統，用以量測至少一發光元件，該光學量測系統包括：一承載模組，承載並點亮該發光元件；第一光偵測單元，配置在該發光元件的正上方，以偵測該發光元件所發出的正向光；以及至少一第二光偵測單元，配置在該發光元件的斜上方及側方之至少其中之一，以偵測該發光元件所發出的斜向光及側向光之至少其中之一。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測系統，其中該第一光偵測單元以及該第二光偵測單元為積分球、光電二極體、光敏電阻、光電晶體或其組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測系統，其中該第一光偵測單元接收該發光元件所發出之與該發光元件的光軸夾0度至θ度的光，其中2.5≦θ≦85。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測系統，其中該至少一第二光偵測單元為二個第二光偵測單元，該些第二光偵測單元分別配置於該發光元件的光軸之相對兩側。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學量測系統，其中該第一光偵測單元與該些第二光偵測單元皆為積分球。
6. 如申請專利範圍第4項所述之光學量測系統，其中該第一光偵測單元為積分球，而該些第二光偵測單元為光電二極體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測系統，其中該第二光偵測單元與該發光元件之連線與該發光元件之光軸的夾角落在2.5度至90度的範圍內。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測系統，其中該至少一第二光偵測單元為多個第二光偵測單元，該些第二光偵測單元環繞該發光元件的光軸配置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測系統，其中該第二光偵測單元為環繞該發光元件之光軸的環狀光偵測單元。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測系統，其中該至少一發光元件為多個發光元件，且該承載模組包括：一承載平台，承載該些發光元件，其中該些發光元件在多個不同的時間點分別相對該第一光偵測單元移動至該第一光偵測單元的正下方，以使該第一光偵測單元與該第二光偵測單元在該些不同的時間點分別偵測該些發光元件。
11. 如申請專利範圍第9項所述之光學量測系統，其中該承載模組更包括：一組探針，接觸而點亮該些發光元件，其中當該些發光元件在該些不同的時間點分別相對該第一光偵測單元移動至該第一光偵測單元的正下方時，該組探針在該些不同的時間點分別點亮該些發光元件。
12. 一種光學量測方法，包括：點亮至少一發光元件；量測該發光元件所發出的正向光，以得到一第一光強度；以及量測該發光元件所發出的斜向光及側向光之至少其中之一，以得到一第二光強度，其中，量測該正向光的步驟與量測該斜向光及該側向光之至少其中之一的步驟同時進行。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光學量測方法，其中所量測到的該正向光為與該發光元件之光軸夾0度至θ度的光，其中2.5≦θ≦85。
14. 如申請專利範圍第12項所述之光學量測方法，其中所量測到的該斜向光與該側向光之任一與該發光元件之光軸夾角落在2.5度至90度的範圍。
15. 如申請專利範圍第12項所述之光學量測方法，其中量測該斜向光及該側向光之至少其中之一的步驟包括在該發光元件的光軸之相對兩側的兩個位置上量測該斜向光及該側向光之至少其中之一。
16. 如申請專利範圍第12項所述之光學量測方法，其中量測該斜向光及該側向光之至少其中之一的步驟包括在環繞該發光元件的光軸之一環狀量測區中量測該斜向光及該側向光之至少其中之一。
17. 如申請專利範圍第12項所述之光學量測方法，其中量測該斜向光及該側向光之至少其中之一的步驟包括在環繞該發光元件的光軸之多個位置量測該斜向光及該側向光之至少其中之一。
18. 如申請專利範圍第12項所述之光學量測方法，其中該至少一發光元件為多個發光元件，且該光學量測方法包括在多個不同的時間點分別點亮及量測該些發光元件，以分別得到多個第一光強度與多個第二光強度。