TWI242638B - Color and intensity measuring module for test of light emitting components by automated test equipment - Google Patents

Description

1242638 玖、發明說明： L發明戶斤屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關於發光組件的光測試，尤係有關可配合 5 傳統的自動測試設備來光測試發光組件的測試模組。

C先前技術I 發明背景 電子裝置皆會設有許多的發光構件，主要為發光二極 體(LED)，以顯示該裝置上的功能或發生故障處。除了光之 10 外，該等裝置上之操作故障資訊亦可由該等元件所發出的 顏色來傳達。發光二極體可用的顏色涵蓋整個可見光譜以 及白光。 曾有各種方法被用來確認該等發光構件的正確操作， 其測試方法可由人工確認至使用光電檢測器來自動地進行 15 測試等不勝枚舉。 人工確認會較慢且較不可靠。雖光電檢測器能輕易地 確認所存在的光，但正確顏色的辨認已變得極為重要。使 用窄帶通濾色器的光電檢測器曾被用來測試正確的發射波 長，但其成效有限，因該光電檢測器的輸出電平變異並不 20 能區別靠近通帶邊緣的顏色強度。此在可見光譜中之非常 窄的顏色頻帶中是很重要的。 此外，該等方法需要使各光電檢測器依客戶指定地設 製才能供測試發光元件的特定波長，故會增加前置時間和 使用成本。目前的光電檢測器有許多不同的形式，有些是 1242638 將該檢卿、本練設靠伙發域件，㈣錢使用光纖 親來㈣光，再狀饋供至-設錢處的級測器。因 此’需要-種自動測試設備的職可測試發錢件並 能夠解決習知測試裝置的問題者。

【明内容；J 發明概要 10 15 本發明係提供-種測試模組和一種方法可精確地測試 所述發光元件_作，並提供色彩和照㈣度的參數值， 其可被自動地相較於狀值。該測試模組包含—或多個感 測器’其每一者皆含有三個光電檢測器。該三個光電檢測 益可分別過濾、以容可見光譜中的各紅、綠、藍色分量通過。 當受測的發光元件所發出的光照射於該三色感測器 時’職三個檢測器的個別輸出會將該光分成紅、綠、藍 色分量的電平。在信號調整之後，該各顏色分量被轉化成 數位值㈣提供至一預先程式化的微控制器。 該微控制器會被程式化而可使用所有顏色分量的組合 值來判定照明強度及各顏色值的比率，並依據αΕ顏色匹配 值’來將單色的輸人顏色計算匹配成波長。附加的測試會 被用來決定該各顏色分量是否全皆高於—預設的臨界值， 其代表有一白色光源存在。 該微控制器會將波長和強度值傳送至數位/類比(d/a) 轉換器，其會造成—線性正比於可見光譜之由38〇_至 7〇〇nm的類比波長值，及—線性地代表發光強度的強度輸出 值右為白光，則有一高於該等可見光之值的電壓值會被 20 1242638 輸出以顯示白光的存在。低於一預設底限的光程度將會迫 使其顏色和強度輸出形成ον。 這些電壓值會被該自動測試系統所讀取並相較於預定 值，以判斷該裝置中是否已裝設正確的發光構件，並正確 5 地操作。 上述的測試模組能提供一種低成本且容易實施的方法 以在發光裝置上進行參量顏色測試。其當被裝在測試裝置 之後，即不需再校準或設定。 圖式簡單說明 10 第1圖為本發明之光測試模組的立體示意圖； 第2圖為第1圖之模組的測試探針之詳圖； 第3圖為第1圖之測試模組的示意圖； 第4圖為一 CIE顏色匹配圖；及 第5圖為一 CIR色比匹配圖。 15 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 請參閱第1圖，本發明的光測試模組10包含一感測器總 成12，其會被供入受測發光物所發出的光。在所示實施例 中，該光會被使用以塑膠光纖連接器16連接於感測器的光 20 纖纜線14導引至該等感測器。該等感測器係被設在光罩18 底下以避免環境光進入。在該總成上的電子裝置20會調整 該等感測器的信號，並處理該光之各紅、綠、藍色分量， 而來產生波長和強度的輸出。附加的電子裝置22會被設來 選擇該模組上之η個感測器中對應於目前被測試之發光物 1242638 的某一感測器。一連接器24會被設來將該測試模組接線於 自動測試裝置，以提供操作電力於該所擇之一感測器，並 輸出測試值。該測試模組10的所有構件可被裝設在一印刷 電路板26或其它適當元件上。 5 第2圖係為該光纜14終結於受測試發光元件28的詳 圖。該可撓塑膠光纖14的一端係被包封在一硬管3〇中，俾 能精確地指向被裝在一印刷電路板32上的待測元件28。該 光纜在該硬管30的末端會被切齊，並使用背膠熱縮管來固 持於定位，而使該光纖定位在該管内。該支撐管最好是以 10下黏劑34來固裝於一板36中，而使該總成對準於受測元件 28的光學中心，並與該元件形成最小的間隔，以免損壞該 光纖或受測叙置。一連接器3 8會被設在該管3 〇的一端。該 光纖的數值孔徑（接收角度）能使一部份的發射光被該光纖 所收集’其係取決於受測之發光元件的視角，以及該光纖 15與發光元件的間隔。由於顏色的判斷係利用主色的比率來 完成，故所收集之光的總百分比對其測量並不十分重要。 雖該特定實施例係使用光纖來導接光，但其它類似的 模組亦可使用，其光感測器係被裝在受測的發光元件上， 並被電連接於該測試模組上的處理裝置。 20 現請參閱第3圖的示意圖，組成感測器42之各色光電二 極體40a、40b、40c等會被放大44，嗣會被一類比多工器46 所選擇。該等類比信號嗣會被A/D轉換器48來數位化。有二 D/A轉換器50和52會將由微處理器54所算出的波長和強度 值轉換成類比值，其可被讀回自動測試裝置56來作可//否 1242638 的比較。 該預先程式化的微處理器54會執行運算來判定入射光 的強度和波長。光強度會被算出來作為該等紅、綠、藍色 之光電二極體所捕捉之總能量的函數，其會被已完成的預 5 調整和均等化所處理。首先，會進行測試來決定是否有足 夠的光強度可供處理。若低於下限，則該處理將會終止， 且0電壓會被傳送至該強度與波長A/D轉換器，以顯示沒有 可用的信號。 若通過該下限測試，則會進行測試來檢查該全部三種 10 顏色分量的均等性，以作白光的判斷。假使該等紅、綠、 藍色分量皆相等於一預設的百分比内，則會跳過顏色運 算，而其波長輸出值會被設為一預定的輸出電壓電平，其 係代表存在一白光源。 若該測試顯示該光係為單色的，則會進行顏色處理， 15 首先會藉減少量值來決定該顏色的級數。依據此級數，用 來運算該波長的運算程式組會被召出。這些程式會以數學 操作來計算該波長，而依照如第4圖所示之人類對色彩感覺 的CIE顏色轉換值，來將該等紅、綠、藍色量值轉化成波長。 第5圖所示的圖表乃示出遍及可見光範圍之紅、綠、藍 20 色的混合比率。該等比率亦可依據提供至該等感測器的光 準來算出，並作為一進入該微處理器記憶體内之檢核表的 指數。該等檢核表會直接將紅、緣、藍的比率修正為對應 的奈米波長。該波長又會被轉化成對應的電壓，其嗣會被 D/A轉換器來輸出。 1242638 當波長決定之後，一數位值會輸出至D/A轉換器，其代 表一匹配於所算出波長的直流電壓。例如，550nm將會依比 例輸出550mv，或該值的倍數，而使該電壓更易被該自動測 試糸統所讀取。 5 對該模組的附加輸入58會被用來供所要定址之感測器 作數位選擇，以及供入電源來運作該模組。 該等感測器能夠檢測紅、綠、藍或互補之青藍、黃色、 紫紅色的含量，而利用該各種顏色的配比來判定入射光的 波長。該等感測器可為一單體的三色感測器，或各別的濾 10 光光電感測器，其具有光學構件可均等地分散該光來通過 該三個感測器。該等顏色並不限於三色，而可為任何數目 或顏色，惟其必需能有效地區分入射波長。該測試模組具 有選擇個別感測器的能力，和由所感測顏色光準來算出波 長的處理能力，及一輸出介面能以數位或類比形式來對該 15 自動測試裝置提供該波長資料。 在一實施例中，該多色感測器和放大器，或多個感測 器與放大器等，在該發光元件被測試時會被遠離地裝設， 並電連接於其餘的電子處理裝置。或者，該多色感測器或 多個感測器亦可被裝設在處理電路上，而來與可由受測發 20 光元件收集光並將光信號傳送至該等感測器的光纜一起使 用。該測試模組會使用一組依據標準顏色匹配表的預設顏 色比率，並以感測器反應來確認驗證，而不拘絕對值地比 較入射光的顏色比率來判定波長。該測試模組能依據在一 單色發光元件之輸出光中所測的顏色分量比例，而來提供 一算出的波長輸出。 10 25 1242638 該測試模組亦能在全部的顏色感測器均等地分受總輸 入光成分時’來判定該發光元件為一白光源。該測試模組 會將輸入光轉換成一類比信號，而在380nm至700nm的光言普 範圍内，直接由nm依比率轉換成mv或其倍數，並在超過該 5 可見光譜的範圍之外使用一獨特的電壓電平來轉換表示檢 測到一向光源。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明之光測試模組的立體示意圖； 第2圖為第1圖之模組的測試探針之詳圖； 10 第3圖為第1圖之測試模組的示意圖； 第4圖為一CIE顏色匹配圖；及 第5圖為一 CIR色比匹配圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 10…光測試模組 36···板 12…感測器總成 38…連接器 14…光纖纜線 40a，b，c···光電二極體 16…連接器 42…感測器 18…光罩 44···放大器 20，22…電子裝置 46···類比多工器 24…連接器 48··· A/D轉換器 26…印刷電路板 50，52···ϋ/Α轉換器 28…發光元件 54···微處理器 30…硬管 56···自動測試裝置 32…印刷電路板 58···附加輸入 34…黏劑 11

Claims (1)

1242638 拾、申請專利範圍： 1 · 種用來光學測量由發光元件所發出之光的顏色和強 度之測試模組，包含： 至少一感測器具有光電檢測器可過濾由該發光元 件發出的光之各顏色分量，該感測器會產生一感測信 號；及 電子裝置等可接收及處理該感測信號來造成波長 與強度的輸出信號。 2·如申請專利範圍第1項之測試模組，其中具有多數的感 測器，且各感測器皆具有三個光電檢測器分別可過濾通 過可見光的紅、綠、藍色分量。 3. 如申請專利範圍第丨項之測試模組，其中該等電子裝置 包含一微控制器係被程式化而可使用全部顏色分量的 組合值來判定各顏色值的強度和比率，並依據αΕ顏色 匹配值來將單色的輸入顏色運算匹配成波長。 4. 如申請專利範圍第2項之測試模組，更包含光纖纔線設 在受測發光元件與該等感測器之間。 5. 如申請專利範圍第4項之測試模組，其中至少有部份的 光纖繞線餘設在-管内，該f顧固裝於制試模組 中而鄰近受測的發光元件。 6·如申請專利範圍第2項之測試模組，其中該等感測器係 被設在一光罩底下。 7.如申請專利範圍第i項之測試模組，其中該等電子裝置 更包含放大器及一類比多工器。 12 1242638 8·—種可用於自動測試設備之顏色和強度測試模板 含： 感測為總成能夠檢測由一受測單元所發出之光 的顏色成分； -I置可處理該顏色成分來計算出該受測單元所 發出之光的強度和波長數據；及 一輸出介面能以數位或類比形式來將該強度和波 長數據提供給該自動測試設備。 9 ·如申請專利範圍第8項之測試模組，其中該感測器總成 係被褒設在遠離該受測單元處，並電連接於該處 置。 10·如申請專利範圍第8項之測試模組，其中該感測器總成 包含域祕可絲收⑽受測單元的光信號，並將該 等光信號傳送至該感測器總成。 η·如申請專利範圍第8項之測試模組，其中該處理裝置合 使用:組依據標準顏色匹配表的預設顏色比率，而藉比 較該受測單元所發出之光的顏色比率來決定並波長。 以如申請專利範圍第8項之測試模組，其中該處理裝置會 依據一單色發光元件被檢測之光的紅、綠、藍色成分比 例而來算出其波長。 以如申請專利範圍第8項之測試模組，其中該處理裝置在 當所有顏色的感測光準均等地組成—總輸入時，會判定 該受測單元為一白光源。 κ如申請專利範圍第8項之測試模組，其中該處理裝置更 13 1242638 會在380nm至700nm的可見光讀内，直接以nm對mv或其 倍數的比例來將一輸入光轉化成一類比信號。 15. —種用來測試一發光元件之顏色和強度的方法，包含以 下步驟： 5 以一三色感測器來檢測由該發光元件發出的光； 將該光過濾分成紅、綠、藍等各分量； 處理該各紅、綠、藍分量；

將該各分量轉化成數位值； 線性對比於可見光譜來產生一類比波長值； 10 線性對應於光強度來產生一強度值；及 讀取該等波長值和強度值，並與預定值來相比較。 16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該比較步驟係使用 一組依據標準顏色匹配表的預設顏色比率，藉比較受測 光不拘絕對值的顏色比率，而來決定其波長。 15 17.如申請專利範圍第15項之方法，其中該產生一波長值的

步驟係依據一單色發統元件被檢出的紅、綠、藍色之比 例，而來提供一算出的波長輸出。 18. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該轉化步驟會在 380nm至700nm的可見光語内，直接以nm對mv或其倍數 20 的比例，來將所檢測的光轉化成一類比信號。 19. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該等處理和過濾步 驟將會處理及過濾該等紅、綠、藍色互補顏色。 14