WO2012120652A1 - 半導体発光素子の発光状況測定方法 - Google Patents

半導体発光素子の発光状況測定方法 Download PDF

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WO2012120652A1
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light
led
reflected
emitting element
direct
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PCT/JP2011/055403
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望月　学
昭一 藤森
浩義 廣田
美穂 市川
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パイオニア株式会社
株式会社パイオニアＦａ
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0414—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or plane beam-splitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J2001/4247—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors for testing lamps or other light sources
    • G01J2001/4252—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors for testing lamps or other light sources for testing LED's

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring a light emission state of a semiconductor light emitting element that receives light from a semiconductor light emitting element such as an LED and measures the light emission state.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a technique of measuring one place at a time in order to measure a distribution of light distribution intensity (light distribution intensity distribution), which is an intensity of light according to an angle from a light emission central axis.
  • Patent Document 3 discloses a technique for simultaneously measuring a plurality of locations in order to measure the light distribution intensity distribution.
  • Patent Document 2 in order to measure the state of light emission three-dimensionally in spherical coordinates (hereinafter simply referred to as “light emission state”), an extremely large number of times are measured. There is a disadvantage that you have to do.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an example of the object thereof is to provide a method for measuring a light emitting state of a semiconductor light emitting element capable of measuring the light emitting state of the semiconductor light emitting element with a simple configuration. That is.
  • the light emission state measuring method of the present invention is a light emission state measurement method for receiving light emitted from a semiconductor light emitting element and measuring the light emission state, and supplying power to an electrode of the semiconductor light emitting element to emit light from the semiconductor light emitting element.
  • a light emitting step a reflected light reflected by a reflecting part that reflects light emitted from the semiconductor light emitting element, and a direct light that is not reflected by the reflecting part out of the light emitted by the semiconductor light emitting element.
  • a composite light measurement process for receiving light and measuring composite light reception information, and measuring the direct light reception information by receiving only the direct light that is not reflected by the reflection portion of the light emitted by the semiconductor light emitting element by the light reception portion.
  • a direct light measurement step is a direct light measurement method for receiving light emitted from a semiconductor light emitting element and measuring the light emission state, and supplying power to an electrode of the semiconductor light emitting element to emit light from the semiconductor light emitting element.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a light emission state of the LED 101 according to the first embodiment of the present invention.
  • an LED (Light Emitting Diode) 101 emits light from a light emitting surface 101a.
  • the normal line of the light emitting surface 101a of the LED 101 is referred to as a light emission central axis (LCA).
  • a reference axis X axis
  • the counterclockwise angle from the X axis on this plane is ⁇ .
  • the angle formed with the light emission central axis when ⁇ is fixed is defined as ⁇ .
  • the intensity of the light emitted from the light emitting surface 101a of the LED 101 varies depending on the angle ⁇ from the light emission central axis, etc. (see also FIG. 2).
  • FIG. 1B a diagram as shown in FIG. 1B is used.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view at a position where the value of ⁇ is constant.
  • the light intensity at the same distance from the LED 101 is defined as the light distribution intensity.
  • the determination of this characteristic is, for example, a determination that the light distribution intensity as a whole does not satisfy a certain degree, or that the light distribution intensity at a certain ⁇ position does not satisfy a certain degree.
  • the determination of rank classification or the like is made according to the degree. Made.
  • a non-defective product is classified, a rank is classified among the non-defective products, and the like.
  • LED101 can be considered as a point substantially by measuring in the position far enough from LED101.
  • the LED 101 is assumed to be almost a dot. This is because the LED 101 is usually extremely small compared to the CCD 105 or the like, and can be assumed in this way.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the light distribution intensity distribution.
  • FIG. 2A is the same diagram as FIG. As shown in FIG. 2A, at a position where the distance r from the LED 101 is constant, the light intensity at a constant angle of ⁇ is the light distribution intensity. Then, this light distribution intensity is measured for each angle of ⁇ , and a graph of this is the light distribution intensity distribution. Further, the light distribution intensity distribution measured at each ⁇ angle and ⁇ angle and expressed in spherical coordinates is also referred to as a light distribution intensity distribution (hereinafter, such a light distribution intensity distribution in the spherical coordinates is referred to as a spherical light distribution intensity distribution).
  • the purpose of this embodiment is to finally obtain the spherical light distribution intensity distribution, or to obtain data or the like that can indirectly represent the spherical light distribution intensity distribution. Since this spherical light distribution intensity distribution is shown in spherical coordinates, it is difficult to illustrate. Therefore, it is visualized by using what is represented by a plane as shown in FIGS. 3B and 4B, which will be described later (this is hereinafter referred to as a planar light distribution intensity distribution), and is perceived by human senses. Making it possible. Note that this planar light distribution intensity distribution is used for the sake of convenience only to explain the distribution state of the light distribution intensity of the LED 101, and in the present embodiment, calculating (detecting and measuring) this does not mean that not going.
  • FIGS. 11A and 13A a figure similar to the planar light distribution intensity distribution is used, but the planar light distribution intensity distribution is similar to FIGS. 11 (a) and 13 (a).
  • FIG. 11A and FIG. 13A will be described in advance.
  • FIGS. 11A and 13A only show the intensity of light received by the flat-plate CCD 105. That is, the diagrams of FIG. 11A and FIG. 13A do not represent the light intensity at a distance where r is constant.
  • the state of light is measured using the CCD 105 arranged at a certain distance from the LED 101, and the spherical light distribution intensity distribution is calculated by calculation or the like. Furthermore, normally, only the light in the range of ⁇ that is directly incident on the CCD 105 can measure and calculate the spherical light distribution intensity distribution. In the present embodiment, ⁇ that is directly incident on the CCD 105 by using the reflector 123. The spherical light distribution intensity distribution can also be measured for light in a range where the ⁇ value is larger than this range.
  • FIG. 2B shows an example of the LED 101 (cos type) having the highest light distribution intensity when ⁇ is 0 °
  • FIG. 2C shows the highest light distribution intensity when ⁇ is around 30 °.
  • This is an example of a strong LED 101 (doughnut type).
  • the angle ⁇ may be measured in the range of 0 ° to 135 °.
  • the maximum value of the measurement range of the angle of ⁇ is 180 °.
  • a donut-type LED 101 as shown in FIG. 2C is inevitably manufactured due to a manufacturing error or the like. Even if it has a cos-type light distribution intensity distribution as shown in FIG. 2B at a certain angle of ⁇ , the donut-shaped distribution as shown in FIG. There is also a possibility of light distribution intensity distribution. Further, since there may be an LED 101 having a more complicated (non-uniform) light distribution intensity distribution, the method (apparatus) for simultaneously measuring the spherical light distribution intensity distribution is the method (apparatus) of the present embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a planar light distribution intensity distribution for the cos-type LED 101.
  • the light distribution intensity distribution of the cos-type LED 101 as shown in FIG. 3A is measured for all the angles of ⁇ , and this is visualized by the method as shown in FIG. Is.
  • the LED 101 having a cos-type light distribution intensity distribution as shown in FIG. 3A has the highest light distribution intensity when the angle of ⁇ is 0 ° (the density is expressed as light). As the angle of ⁇ increases, the light distribution intensity decreases (the density is expressed deeper).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the planar light distribution intensity distribution for the donut-shaped LED 101.
  • the light distribution intensity distribution of the donut-shaped LED 101 as shown in FIG. 4A is measured for all the angles of ⁇ , and this is visualized by the method as shown in FIG. It is a planar light distribution intensity distribution.
  • the LED 101 having the cos-type light distribution intensity distribution as shown in FIG. 4A has an angle of ⁇ of 30 ° rather than the light distribution intensity when the angle of ⁇ is 0 °.
  • the light distribution intensity is highest in the vicinity (the density is expressed lightly). Then, as the angle of ⁇ increases further from the vicinity of the angle of ⁇ of 30 °, the light distribution intensity decreases (the density is expressed deeply).
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a first state of the light receiving module 1 for light emitting element for obtaining a spherical light distribution intensity distribution in the first embodiment.
  • the light receiving module 1 for a light emitting element includes a work 102 (sample mounting table), a CCD (Charge Coupled Device) 105, a holder 107, a signal line 111, an image processing unit 113, A communication line 115, a spacer 117, and a probe needle 109 are provided.
  • a work 102 sample mounting table
  • CCD Charge Coupled Device
  • the light-receiving element-use light receiving module 1 can transition between a first state having the reflecting portion 123 and a second state having the absorbing portion 124 instead of the reflecting portion 123 (see also FIG. 7). is there.
  • the absorbing unit 124 is not essential, and any method may be used as long as the reflected light does not enter the CCD 105. Further, if the measurement is performed in a certain wide space, the reflected light hardly enters the CCD 105 even without the absorber 124, and therefore the absorber 124 may be omitted.
  • LED101 is arrange
  • a holder 107 is disposed at a position facing the workpiece 102 with a space therebetween.
  • a CCD 105 is arranged inside the holder 107.
  • the LED 101, the workpiece 102, and the CCD 105 are arranged in parallel to each other.
  • the probe needle 109 is in contact with the electrode of the LED 101 and applies a voltage to the LED 101 when measuring the spherical light distribution intensity distribution and measuring the electrical characteristics.
  • the probe needle 109 may move while the workpiece 102 and the LED 101 are fixed, and the probe needle 109 and the LED 101 may contact each other.
  • the workpiece 102 and the LED 101 may move while the probe needle 109 is fixed, and the probe needle 109 and the LED 101 may come into contact with each other. Further, the probe needle 109 is connected to the electrical characteristic measuring unit 119.
  • the probe needles 109 extend radially in a direction perpendicular to the normal line of the LED 101 substantially parallel to the light emitting surface 101 a of the LED 101.
  • the holder 107 has a cylindrical side surface portion 107b.
  • the CCD 105 is disposed in a hollow space formed by the inner peripheral surface of the side surface portion 107b.
  • a circular opening 107c is formed at the center of the shielding part 107a.
  • the circular opening 107c forms a substantially frustoconical hollow part upside down.
  • the hollow space formed by the inner peripheral surface of the shielding part 107a is formed by an inclined surface 107d.
  • the hollow space formed by the inclined surface 107d has a substantially truncated cone shape that is upside down. It has a shape in which the diameter increases from the LED 101 side toward the CCD 105 side.
  • the reason why the substantially truncated cone shape is upside down is that the parabolic reflector 123 is inserted into the hollow space, and strictly, the parabolic shape has a curvature.
  • the reflecting surface 123a that forms the reflecting portion 123 has a shape of a rotating body obtained by rotating a parabola 360 ° around the light emission central axis. That is, the reflecting portion 123 has a parabolic shape in cross section.
  • the parabola is formed so that the LED 101 is at the focal position (or near the focal position). That is, it has such a shape that the diameter increases from the LED 101 side toward the CCD 105 side.
  • the reflecting part 123 has a parabolic shape and the LED 101 is arranged at the focal position of the parabola (or in the vicinity of the focal position), all the light reflected by the reflecting part 123 is centered on the emission center axis. Go straight in parallel.
  • the reflection part 123 may be comprised from metal materials, such as stainless steel, aluminum, and silver, and may reflect itself. Furthermore, a reflective material such as aluminum or silver may be coated on the surface of the material that reflects or does not reflect.
  • FIG.5 (b) is an enlarged view of the vicinity of LED101 of Fig.5 (a).
  • the workpiece 102 has a truncated cone shape, and the LED 101 is disposed on the upper surface of the truncated cone.
  • the reflection portion 123 is formed to extend to a position on the opposite side of the LED 101 from the CCD 105 side.
  • the reflecting portion 123 is formed to extend to a position opposite to the CCD 105 side of the LED 101, the light emitted to the range where the angle ⁇ is 90 ° or more is also reflected on the reflecting surface of the reflecting portion 123. It can be reflected by 123a.
  • the light that is emitted in the direction in which the angle ⁇ is 90 ° or more and is reflected by the reflection surface 123a on the opposite side to the CCD 105 side of the LED 101 is emitted in the direction in which the angle ⁇ is 90 ° or less and is reflected by the reflection surface 123a. Similar to the reflected light, the light travels parallel to the emission center axis.
  • the light emitted from the LED 101 and not reflected by the reflecting surface 123a also enters the CCD 105.
  • FIG. 6 is an explanatory view from the side of FIG. 5 (b).
  • the reflecting portion 123 has a slit portion 123b.
  • the probe needle 109 is inserted into the slit portion 123b, and a voltage or the like is applied to the surface of the LED 101. Since the slit portion 123b and the probe needle 109 are formed to be relatively small, the light from the LED 101 disposed on the workpiece 102 is only slightly inhibited.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a second state of the light receiving module 1 for light emitting element.
  • the light-receiving element light-receiving module 1 includes an absorption unit 124 instead of the reflection unit 123.
  • the absorber 124 has an absorption surface 124a on the surface thereof, and absorbs light emitted from the light emitting surface 101a of the LED 101 at this portion.
  • the absorber 124 has a cylindrical shape.
  • a bottom surface portion 125 is provided on the LED 101 side.
  • the bottom surface portion 125 also has a bottom surface absorption portion 125a, and incident light is absorbed.
  • the absorption unit 124 is provided to absorb light other than light that is directly incident on the CCD 105 without reflection from the light emitted from the light emitting surface 101 a of the LED 101.
  • the absorber 124 simply needs to be capable of absorbing light other than light that is directly incident on the CCD 105 without reflection from light emitted from the light emitting surface 101a of the LED 101, and thus has a cylindrical shape. There is no need. That is, the absorbing portion 124 may have a parabolic shape like the reflecting portion 123 or may have another shape. Further, the bottom portion 125 may not be provided. Further, for example, a portion where ⁇ is 0 ° to 180 ° may be the reflecting portion 123, and a portion where ⁇ is 180 ° to 360 ° may be the absorbing portion 124. Further, a part that absorbs light may be formed by coating or the like on a part (a certain angle range) of the reflection part 123, and that part may be used as the absorption part 124.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of an outline of the light-emitting element inspection apparatus 3.
  • the light emitting element inspection device 3 includes an electrical characteristic measuring unit 119, a tester 151, and a storage unit 152.
  • the light receiving module 1 for the light emitting element includes a work 102 (sample mounting table), a CCD 105, a holder 107, a signal line 111, an image processing unit 113, a communication line 115, and a spacer 117 ( (See Fig. 5).
  • the electrical characteristic measurement unit 119 includes an HV unit 153, an ESD unit 155, a switching unit 157, and a positioning unit 159.
  • Each light receiving element of the CCD 105 receives light emitted from the LED 101. Then, the light receiving element outputs an electrical signal of the intensity (information) of the received light as an analog signal to the image processing unit 113.
  • the image processing unit 113 converts this analog signal into a digital signal.
  • the light reception information for each light receiving element converted into a digital signal by the image processing unit 113 is output to the tester 151 via the communication line 115.
  • the probe needle 109 has a function of applying a voltage for causing the LED 101 to emit light by physically contacting the surface of the LED 101.
  • the probe needle 109 is positioned and fixed by a positioning unit 159. If the positioning unit 159 is of a type in which the workpiece 102 moves, the positioning unit 159 has a function of holding the tip position of the probe needle 109 at a fixed position. Conversely, if the positioning unit 159 is of a type in which the probe needle 109 moves, the tip position of the probe needle 109 is moved to a predetermined position on the workpiece 102 on which the LED 101 is placed, and then the position is reached. Has the function of holding.
  • the HV unit 153 has a role of detecting various characteristics of the LED 101 with respect to the rated voltage by applying the rated voltage. Normally, the CCD 105 measures the light emitted from the LED 101 in a state where the voltage from the HV unit 153 is applied. Various characteristic information detected by the HV unit 153 is output to the tester 151.
  • the ESD unit 155 is a unit that inspects whether or not the LED 101 is electrostatically discharged by applying a large voltage to the LED 101 for a moment to cause electrostatic discharge.
  • the electrostatic breakdown information detected by the ESD unit 155 is output to the tester 151.
  • the switching unit 157 switches between the HV unit 153 and the ESD unit 155. That is, the voltage applied to the LED 101 via the probe needle 109 is changed by the switching unit 157. And by this change, the inspection item of LED101 is each changed to the detection of the various characteristics in a rated voltage, or the presence or absence of an electrostatic breakdown.
  • the tester 151 receives input of light reception information output from the image processing unit 113, various electrical characteristic information detected by the HV unit 153, and electrostatic breakdown information detected by the ESD unit 155. Then, the tester 151 analyzes and sorts the characteristics of the LED 101 from these inputs. In particular, in the present embodiment, the tester 151 calculates a spherical light distribution intensity distribution of light emitted from the LED 101. A specific method for calculating the spherical light distribution intensity distribution will be described later. Then, based on the calculation result of the spherical light distribution intensity distribution, the individual LEDs 101 are classified. For example, the tester 151 performs the classification that the LED 101 that does not have a certain performance should be discarded.
  • separation is performed for each light intensity (light quantity). Note that the tester 151 performs similar classification from various electrical characteristic information detected by the HV unit 153 and electrostatic breakdown information detected by the ESD unit 155. The physical separation is performed in a step after the inspection by the light emitting element inspection apparatus 3.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for measuring the spherical light distribution intensity distribution.
  • the spherical light distribution intensity distribution is measured by the following method.
  • the probe needle 109 is brought into contact with the electrode of the LED 101, and electric power (voltage, current) is supplied to the LED 101. Thereby, the LED 101 is caused to emit light.
  • the CCD 105 is used to receive light for each light receiving element that is received by the CCD 105 in the first state (the state using the reflection unit 123) and processed by the image processing unit 113.
  • this light reception information is referred to as “composite light reception information”.
  • the tester 151 receives this composite light reception information.
  • information of direct light not reflected by the reflection unit 123 and information of reflected light reflected by the reflection unit 123 are superimposed (FIGS. 11 and 12). (See also the description section).
  • the tester 151 stores the composite light reception information in the storage unit 152.
  • the light reception information for each light receiving element that the CCD 105 receives in the second state (the state using the absorption unit 124) and the image processing unit 113 processes (Hereinafter, this light reception information is referred to as “direct light reception information”).
  • the tester 151 receives this direct light reception information.
  • the direct light reception information is light reception information for each light receiving element of only direct light that is not reflected by the reflecting portion 123.
  • the tester 151 subtracts the direct light reception information from the composite light reception information stored in the storage unit 152 for each light receiving element, and receives the light reception information (hereinafter, this light reception information). (Referred to as “reflected light reception information”). Note that this reflected light reception information is light reception information for each light receiving element that includes only the information of the reflected light reflected by the reflection unit 123.
  • the tester 151 distributes the light distribution intensity distribution in spherical coordinates (hereinafter, this light distribution intensity) at each ⁇ value in the range of ⁇ that becomes direct light from the direct light reception information for each light receiving element.
  • the distribution is referred to as “direct light spherical light distribution intensity distribution”).
  • the tester 151 uses a light distribution intensity distribution in spherical coordinates for each ⁇ value in the range of ⁇ that is reflected light from the reflected light reception information for each light receiving element (hereinafter, this light distribution intensity is referred to as “reflected light spherical light distribution intensity” Distribution ").
  • step ST07 spherical light distribution intensity distribution calculating step, adding step
  • the direct light spherical light distribution intensity distribution and the reflected light spherical light distribution intensity distribution are integrated to obtain a spherical surface that is a spherical light distribution intensity distribution.
  • the light distribution intensity distribution is calculated.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of another measurement method.
  • the composite light reception information is obtained by superimposing the information of the direct light not reflected by the reflection unit 123 and the information of the reflection light reflected by the reflection unit 123 on the composite light reception information. It is not necessary to obtain the direct light reception information that is the information of the direct light that is obtained first and then is not reflected by the reflection unit 123. That is, as shown in FIG. 10, it goes without saying that the direct light reception information may be obtained first and then the composite light reception information may be obtained thereafter. Further, subtraction for obtaining reflected light reception information, calculation of light distribution intensity, etc. are not necessarily performed in this order, and can be changed as appropriate. In addition, this method measured and calculated the entire range of ⁇ from 0 ° to 360 ° at a time, but measured and calculated the entire range of ⁇ from 0 ° to 360 ° by measuring multiple times for each part. You may do it.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the state of light incident on the CCD 105 in the first state (when there is a reflecting portion 123).
  • FIG. 12 is an explanatory diagram further supplementing
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of the state of light incident on the CCD 105 in the second state (when the absorber 124 is present).
  • the CCD 105 In the first state where there is the reflecting portion 123, as shown in FIG. 11B, the CCD 105 combines both the direct light not reflected by the reflecting portion 123 and the reflected light reflected by the reflecting portion 123. Composite light is incident.
  • the direct light to point A is represented as DLA
  • the reflected light to point A is represented as RLA.
  • the RLA to point A is a reflection of light emitted in the direction of ⁇ within 90 °.
  • the direct light to the point B is represented as DLB
  • the reflected light to the point B is represented as RLB. Note that the RLB to the point B is a reflection of light emitted in a direction where ⁇ is 90 ° or more.
  • ⁇ 1 is a value of ⁇ of a straight line drawn from the radiation surface of the LED 101 to the outermost peripheral portion of the CCD 105.
  • ⁇ 2 is the angle of the side surface of the truncated cone-shaped workpiece 102. That is, at an angle ⁇ greater than this, since the work 102 shields the light, the light does not enter the reflecting portion 123 and is not reflected, so that the light with an angle greater than ⁇ 2 is not received by the CCD 105.
  • ⁇ 2 is the maximum measurable range.
  • the reflection part 123 since the reflection part 123 has a parabolic shape, all the light reflected by this reflection part 123 goes straight in parallel with the light emission central axis. As a result, light having a different angle of ⁇ does not enter each light receiving element of the CCD 105 except that direct light and reflected light are superimposed. For example, the light incident on the point A is only direct light having ⁇ of ⁇ A1 and reflected light having ⁇ of ⁇ A2, and other light having an angle of ⁇ does not enter the point A. In this embodiment, it is possible to calculate the light distribution intensity at each ⁇ angle from the information on the intensity of the light received by the CCD 105 using the property between the parabola and the focal point.
  • FIG. 11A shows that a portion with a high density indicates that the light intensity is low, and a portion with a low density indicates that the light intensity is high.
  • FIG. 12 (a) shows the light intensity from point C to point D in FIG. 11 (a). As can be seen from FIG. 12 (a), the intensity of light decreases from the point C to the outside. However, the intensity of light increases rapidly at point E.
  • the intensity of light suddenly decreases again as it goes from point E to point F. Thereafter, the light intensity gradually decreases from the F value point to the D point.
  • the positions where the light at the points A, F, and E received by the CCD 105 are reflected by the reflecting portion 123 correspond to A ′, F ′, and E ′, respectively.
  • E ′ is the position of the portion of the reflecting portion 123 that contacts the workpiece 102 side.
  • the CCD 105 receives only light in the range of ⁇ from 0 ° to ⁇ 1.
  • light having an intensity as shown in FIG. 13A the LED 101 to be measured is assumed to be the same as the LED 101 used in FIG.
  • the dark portion indicates that the light intensity is low and the light portion indicates that the light intensity is high.
  • the intensity of light continuously decreases from the point C to the outside.
  • both direct light and reflected light are received in the first state, and only direct light is received in the second state.
  • From the direct light reception information in the second state it is possible to calculate the intensity of light in the range of ⁇ up to ⁇ 1. Further, by subtracting the direct light reception information in the second state from the composite light reception information in the first state, the intensity of the LED 101 light in the range of ⁇ from ⁇ 1 to ⁇ 2 can be obtained.
  • the light distribution intensity refers to the intensity of light at a position where the distance from the center is constant at an angle of each ⁇ ( ⁇ ) in the spherical coordinates arranged around the LED 101.
  • the information on the intensity of light received by the light receiving element of the CCD 105 is certainly information on the light at an angle of each ⁇ ( ⁇ ), but is not information on the intensity of light at a position where the value of r is constant. . Therefore, it is necessary to convert the light intensity obtained by the CCD 105 into the light intensity (light distribution intensity) at a position where the value of r is constant.
  • the method may be a method of calculating mathematically (physically) how much intensity the light of each ⁇ angle is received by the CCD 105.
  • This method has an advantage that an accurate value can be obtained mathematically (physically). However, there is a drawback that it is difficult to cope with an error in the reflectance of the reflecting portion 123, an error in the shape of the reflecting portion 123, and the like.
  • a luminescent material that emits the same light intensity at all angles of ⁇ is disposed at a position where the LED 101 is disposed, and the intensity of light received by the CCD 105 is measured with respect to the light of the luminescent material. .
  • the light intensity at the point C is compared with the light intensity received by each light receiving element, and the coefficient is determined so as to be the same.
  • the coefficient is 1 / 0.7. Then, by applying this coefficient to the light intensity detected by the LED 101, it is possible to calculate the light distribution intensity, which is the light intensity at the same position where r is.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the second embodiment.
  • the LED 101 can be placed on the diode package 102a for measurement.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the third embodiment.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the fifth embodiment.
  • the reflecting portion 123 is a parabolic rotating body, but may be a truncated cone shape, for example. That is, it is not necessary to limit to the parabolic rotator of the reflecting portion 123.
  • the calculation of which part of the CCD 105 the light having a specific ⁇ value out of the light emitted from the LED 101 is complicated, but it is naturally possible to calculate mathematically. Therefore, the shape of the reflection part 123 does not need to be a rotating body shape in which a parabola is rotated. Further, it is not always necessary to place the LED 101 at the focal position of the parabola. Also in this case, it is only necessary to calculate which part of the CCD 105 the light having a specific value of ⁇ out of the light emitted from the LED 101 is calculated.
  • the light emission state measuring method of the LED 101 according to the present embodiment is a light emission state measurement method for receiving light emitted from the LED 101 and inspecting the light emission state, and supplying light to the electrode of the LED 101 to cause the LED 101 to emit light.
  • the method for measuring the light emission state of the LED 101 according to the present embodiment includes the reflected light reflected by the reflecting unit 123 that reflects the light emitted by the LED 101, the direct light that is not reflected by the reflecting unit 123 among the light emitted by the LED 101, And a composite light measuring step of measuring composite light reception information by receiving the light by the light receiving unit.
  • the light emission state measuring method of the LED 101 includes a subtraction step of subtracting the direct light reception information obtained by the direct light measurement step from the composite light reception information obtained by the composite light measurement step to calculate the reflected light reception information, Have By having such a configuration, light having an angle of ⁇ in a range not directly incident on the CCD 105 can be measured by the CCD 105 in association with the value of ⁇ .
  • the light emission state measuring method of the LED 101 calculates the direct light spherical light distribution intensity distribution by converting the direct light reception information into spherical coordinates, and converts the reflected light reception information into the spherical coordinates to reflect the reflected light spherical light distribution intensity distribution. A conversion step of calculating. Moreover, the light emission state measuring method of the LED 101 includes an adding step of adding the direct light spherical light distribution intensity distribution and the reflected light spherical light distribution intensity distribution. By having such a configuration, it is possible to measure and calculate a spherical light distribution intensity distribution including a range that does not directly enter the CCD 105.
  • the reflecting portion 123 has a shape of a rotating body obtained by rotating a parabola around 360 ° about the light emission central axis, and the LED 101 is disposed at the focal position of the parabolic shape of the reflecting portion. With such a configuration, it is possible to easily calculate at which angle ( ⁇ value) the light received by each light receiving element of the CCD 105 is emitted from the LED 101.
  • the absorbing unit 124 is used to receive only direct light that is not reflected by the reflecting unit among the light emitted from the LED 101. Since it has such a configuration, it is possible to receive only direct light with a simple configuration.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various changed structures and configurations may be performed.
  • the present invention is not limited to the light emission state measuring method for measuring the light emission state, and may be an apparatus using the method.
  • the measurement of the wavelength of light is not performed, but the wavelength may be measured using an optical filter or the like, and may be naturally classified for each wavelength.
  • separation may be performed by measuring the intensity of light at each wavelength.
  • the light reception status refers to all information contained in light such as the intensity of received light and the wavelength of light using an optical filter.
  • the CCD 105 is an example of a light receiving unit in the present invention. That is, the light receiving unit in the present invention may be any type as long as it has a plurality of light receiving elements and can measure the intensity of light, the wavelength of light using an optical filter, and the like.
  • the LED 101 is an example of a semiconductor light emitting element in the present invention. That is, the semiconductor light emitting element may be any element that emits light.
  • the light is not limited to visible light, and may be, for example, infrared rays or ultraviolet rays.
  • the reflection part 123 is an example of the reflection part of this invention. That is, the reflecting portion 123 may be any material as long as it can reflect light, and may be any material as long as the constituent member itself can reflect, or the reflecting portion is formed by vapor deposition or the like. It may be what was done.

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Abstract

　簡単な構成で、半導体発光素子の発光状況を測定することが可能な半導体発光素子の発光状況測定方法を提供することである。　ＬＥＤ１０１の発光状況測定方法は、ＬＥＤ１０１から放射される発光状況測定方法であって、ＬＥＤ１０１の電極に電力を供給して当該ＬＥＤ１０１を発光させる発光工程と、ＬＥＤ１０１が放射した光を反射する反射部１２３によって反射された反射光と、ＬＥＤ１０１が放射した光のうち反射部１２３によって反射されない直接光と、受光部によって受光して複合光受光情報を測定する複合光測定工程と、ＬＥＤ１０１が放射した光のうち反射部１２３によって反射されない直接光のみを受光して直接光受光情報を受光部によって測定する直接光測定工程と、を有する。

Description

半導体発光素子の発光状況測定方法
　本発明は、ＬＥＤなどの半導体発光素子からの光を受光して発光状況を測定する半導体発光素子の発光状況測定方法に関する。
　特許文献１及び特許文献２には、発光中心軸からの角度に応じた光の強度である配光強度の分布（配光強度分布）を測定するために、１か所ずつ測定する技術が開示されている。
　また、特許文献３には、配光強度分布を測定するために、複数個所を同時に測定する技術が開示されている。
特開平５―１０７１０７号公報 特開平８―１１４４９８号公報 特開２００５―１７２６６５号公報
　しかしながら、特許文献１、特許文献２及び特許文献３のいずれの方法においても球座標で立体的に発光の状況（以下、単に「発光状況」という）を測定するためには、極めて多くの回数測定をしなければならないという不利益がある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、簡単な構成で、半導体発光素子の発光状況を測定することが可能な半導体発光素子の発光状況測定方法を提供することである。
　本発明の発光状況測定方法は、半導体発光素子が放射する光を受光して発光状況を測定する発光状況測定方法であって、半導体発光素子の電極に電力を供給して当該半導体発光素子を発光させる発光工程と、前記半導体発光素子が放射した光を反射する反射部によって反射された反射光と、前記半導体発光素子が放射した光のうち前記反射部によって反射されない直接光と、を受光部によって受光して複合光受光情報を測定する複合光測定工程と、前記半導体発光素子が放射した光のうち前記反射部によって反射されない前記直接光のみを受光部によって受光して直接光受光情報を測定する直接光測定工程と、を有する。
本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤの発光状況の説明図である。 配光強度分布についての説明図である。 ｃｏｓ型のＬＥＤについての平面配光強度分布の説明図である。 ドーナツ型のＬＥＤについての平面配光強度分布の説明図である。 第１の実施形態において球面配光強度分布を得るための発光素子用受光モジュールの第１の状態の説明図である。 図５（ｂ）の側面からの説明図である。 発光素子用受光モジュールの第２の状態の説明図である。 発光素子用検査装置の概要の説明図である。 球面配光強度分布の測定方法の説明図である。 他の測定方法の説明図である。 第１の状態（反射部がある場合）におけるＣＣＤに入射する光の状況の説明図である。 図１１をさらに補足する説明図である。 第２の状態（吸収部がある場合）におけるＣＣＤに入射する光の状況の説明図である。 第２の実施形態を説明する説明図である。 第３の実施形態を説明する説明図である。 第４の実施形態を説明する説明図である。 第５の実施形態を説明する説明図である。
＜第１の実施形態＞
　以下、本発明の第１の実施形態を、図１を用いて詳細に説明する。
　図１は、本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ１０１の発光状況の説明図である。
　図１（ａ）に記載されているように、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０１は発光面１０１ａから光を発光する。このＬＥＤ１０１の発光面１０１ａの法線を発光中心軸（ＬＣＡ）という。また、発光面１０１ａを含む平面上の、一方向を基準軸（Ｘ軸）とした場合に、この平面上のＸ軸からの反時計回りの角度をφとする。
　また、φを固定した場合における、発光中心軸となす角度をθと定義する。
　ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａから放射される光の強度は、発光中心軸からの角度θ等によって異なる（図２も参照のこと）。
　ところで、今後、ＬＥＤ１０１の発光状況をより精密に測定する必要性がより高まることが予想される。そのような需要を満たすための発光状況測定方法を以下に説明する。
　ＬＥＤ１０１は、θが同じ場合には同じ光の強度を示すことが通常であるという前提で検査工程が構築されている。
　しかし、ＬＥＤ１０１によっては、θが同じでも、φが異なれば異なる光の強度となる場合もある。
　そのような、光の強度を視覚的に表わすために、図１（ｂ）のような図が用いられる。
　この図１（ｂ）において、Ｘ軸とＹ軸との交点部分がθ＝０°を表わしている。
　そして、円上の各点がθ＝９０°の各φの位置をそれぞれ表わしている。
　このような図において、光の強度に応じて濃淡をつけることによって、光の強度を表わす。そして、この濃淡に基づいて、光の強度を視覚的に知ることが可能となる（図３及び図４参照のこと）。
　なお、図１（ｃ）は、φの値が一定の位置における断面図である。
　このような、図１において、ＬＥＤ１０１からの同一の距離における光の強度を配光強度と定義する。
　製造されたＬＥＤ１０１のこの配光強度を測定することによって、そのＬＥＤ１０１の特性を判断することが可能である。
　この特性の判断とは、例えば、全体としての配光強度が一定程度を満たさない、一定のθの位置における配光強度が一定程度を満たさない等の判断がなされる。さらに、全体としての配光強度が一定程度を満している、かつ、一定のθの位置における配光強度が一定程度を満たしていても、その程度等に応じて、ランク分け等の判断がなされる。
　なお、この判断によって、良品不良品の分別、良品の中でのランク分け等がなされる。
　なお、以上の説明は、ＬＥＤ１０１から十分に遠い位置で測定したことによって、ＬＥＤ１０１がほぼ点として考えることができるとして記載している。
　以後の説明も、特に記載のない限り、ＬＥＤ１０１がほぼ点であると仮定して記載している。なぜなら、ＬＥＤ１０１は通常ＣＣＤ１０５等と比較すると極めて小さいことから、このように仮定することができるからである。
　図２は、配光強度分布についての説明図である。
　図２（ａ）は、図１（ｃ）と同じ図である。図２（ａ）のように、ＬＥＤ１０１からの距離ｒが一定の位置において、一定のθの角度での、光の強度が配光強度である。
　そして、この配光強度を各θの角度について測定して、これをグラフしたものが配光強度分布である。さらに、各θの角度及び各φの角度において測定し、球座標で表したものも配光強度分布という（以下、このような球座標における配光強度分布を球面配光強度分布という）。
　本実施形態は、最終的に、この球面配光強度分布を求める、若しくは、この球面配光強度分布を間接的に表すことのできるデータ等を求める、ことが目的である。
　この球面配光強度分布は球座標で示されているため、図示することが困難である。
　そこで、後述する図３（ｂ）及び図４（ｂ）のような、平面にて表したもの（これを平面配光強度分布と以下いう。）を用いて視覚化して、人間の感覚においてとらえることを可能にしている。なお、この平面配光強度分布は、あくまでＬＥＤ１０１の配光強度の分布状態を説明するために便宜的に用いているものであり、本実施形態において、これを算出（検出、測定）することは行っていない。
　なお、図１１（ａ）及び図１３（ａ）においてもこの平面配光強度分布と類似する図が用いられているが、この図１１（ａ）及び図１３（ａ）と平面配光強度分布とは異なる図である。
　ここで、前もって図１１（ａ）及び図１３（ａ）の図についての説明する。図１１（ａ）及び図１３（ａ）の図は、平板形状のＣＣＤ１０５が受光する光の強度を表しているにすぎない。つまり、図１１（ａ）及び図１３（ａ）の図は、ｒが一定の距離における光の強度を表していない。さらに、平面配光強度分布の図では、中心からのθ＝３０°までの距離と、θ＝３０°からθ＝６０°の距離は等距離で形成されているが、図１１（ａ）及び図１３（ａ）の図では、中心からのθ＝３０°までの距離と、θ＝３０°からθ＝６０°の距離は等距離ではない。つまり、中心からのθ＝３０°までの距離よりもθ＝３０°からθ＝６０°は長く形成され、θ＝６０°からθ＝９０°は無限の長さになってしまっている。
　したがって、本来、球面配光強度分布を測定するためには、平板形状のＣＣＤ１０５ではなく球形のＣＣＤ１０５をＬＥＤ１０５から等距離になるように配置することが好ましい。しかし、ここで球形のＣＣＤ１０５は存在していないし、万一、存在していても高価である。さらに、球形のＣＣＤ１０５をＬＥＤ１０１の周りに配置することは困難である。
　そこで、本実施形態では、ＬＥＤ１０１から一定程度離れた位置に配置されたＣＣＤ１０５を用いて、光の状況を測定し、これから球面配光強度分布を計算等によって算出している。
　さらに、通常であればＣＣＤ１０５に直接入射するθの範囲の光しか、球面配光強度分布を測定・算出することができないところ、本実施形態では反射部１２３を用いることによってＣＣＤ１０５に直接入射するθの範囲よりもθ値が大きい範囲の光についても、球面配光強度分布を測定可能としている。
　図２（ｂ）は、θが０°の場合に配光強度が最も強いＬＥＤ１０１（ｃｏｓ型）の例であり、図２（ｃ）は、θが３０°近傍の場合に配光強度が最も強いＬＥＤ１０１（ドーナツ型）の例である。
　なお、通常は、θ＝９０°で配光強度はゼロになる。
　また、この図２では、θの角度の最大値はθ＝９０°であるが、θの角度を９０°以上として配光強度を測定しても良い。例えば、θの角度を０°～１３５°までの範囲で測定してもよい。なお、θの角度の測定範囲の最大値は当然ながら１８０°である。
　ここで、例えば、図２（ｂ）の様なｃｏｓ型のＬＥＤ１０１を製造しようとしても、製造誤差等が原因で、図２（ｃ）の様なドーナツ型のＬＥＤ１０１がどうしても製造されてしまう。
　たとえ、一定のφの角度において、図２（ｂ）の様なｃｏｓ型の配光強度分布を有していたとしても、他のφの角度において、図２（ｃ）の様なドーナツ型の配光強度分布となっている可能性もある。
　さらに、より複雑（不均一）な配光強度分布を有するＬＥＤ１０１も存在しえるため、球面配光強度分布を同時に測定する方法（装置）が本実施形態の方法（装置）である。
　図３は、ｃｏｓ型のＬＥＤ１０１についての平面配光強度分布の説明図である。
　図３（ｂ）は、図３（ａ）のようなｃｏｓ型のＬＥＤ１０１の配光強度分布を、全てのφの角度について測定しこれを図１（ｂ）の様な方法によって、視覚化したものである。
　図３（ｂ）のように、図３（ａ）のようなｃｏｓ型の配光強度分布を有するＬＥＤ１０１は、θの角度が０°の場合に配光強度が最も高く（濃度が薄く表現されている）、θの角度が大になるに従い、配光強度が低くなる（濃度が濃く表現されている）。
　図４は、ドーナツ型のＬＥＤ１０１についての平面配光強度分布の説明図である。
　図４（ｂ）は、図４（ａ）のようなドーナツ型のＬＥＤ１０１の配光強度分布を、全てのφの角度について測定しこれを図１（ｂ）の様な方法によって、視覚化した平面配光強度分布である。
　図４（ｂ）のように、図４（ａ）のようなｃｏｓ型の配光強度分布を有するＬＥＤ１０１は、θの角度が０°の場合における配光強度よりも、θの角度が３０°付近で最も配光強度が高く（濃度が薄く表現されている）なっている。
　そして、このθの角度３０°付近からさらにθの角度が大になるに従い、配光強度が低くなる（濃度が濃く表現されている）。
　図５は、第１の実施形態において球面配光強度分布を得るための発光素子用受光モジュール１の第１の状態の説明図である。
　図５の発光素子用受光モジュール１は、球面配光強度分布（もしくは、球面配光強度分布を間接的に表すことのできるデータ）を得るために用いられている。以下、図５の発光素子用受光モジュール１の構成を説明する。
　図５（ａ）のように、発光素子用受光モジュール１は、本実施形態では、ワーク１０２（試料設置台）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）１０５、ホルダ１０７、信号線１１１、画像処理部１１３、通信線１１５、スペーサ１１７、プローブ針１０９を有している。もっとも、この全てが発光素子用受光モジュール１の必須の構成ではなく、少なくとも、ＣＣＤ１０５を有していれば足りる。
　そして、発光素子用受光モジュール１は、反射部１２３を有する第１の状態と、この反射部１２３の代わりに吸収部１２４を有する第２の状態（図７も参照のこと）とを遷移可能である。
　なお、第２の状態には、吸収部１２４が必須ではなく、反射光がＣＣＤ１０５に入射しないのであればどのような方法であっても良い。さらに、一定程度広い空間で測定されるのであれば吸収部１２４が無くても反射光はＣＣＤ１０５にほとんど入射しないのであるから、吸収部１２４は無くても良い。
　以下、第１の状態について説明する。
　ＬＥＤ１０１は水平に設置されているワーク１０２上に配置されている。
　このワーク１０２と対向する位置に、ホルダ１０７が、空間を隔てて配置されている。
　ホルダ１０７の内部には、ＣＣＤ１０５が配置されている。
　ＬＥＤ１０１、ワーク１０２及びＣＣＤ１０５は互いに平行となる様に配置されている。
　プローブ針１０９は、球面配光強度分布の測定及び電気特性測定時にはＬＥＤ１０１の電極に接触して、電圧をＬＥＤ１０１に印加する。
　ワーク１０２及びＬＥＤ１０１が固定されている状態でプローブ針１０９が移動して、プローブ針１０９とＬＥＤ１０１とが接触してもよい。逆に、プローブ針１０９が固定されている状態でワーク１０２及びＬＥＤ１０１が移動して、プローブ針１０９とＬＥＤ１０１とが接触してもよい。
　また、プローブ針１０９は、電気特性計測部１１９と接続されている。
　プローブ針１０９は、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａとほぼ平行に、ＬＥＤ１０１の法線と直角方向に放射状に延在している。
　ホルダ１０７は、円筒形状の側面部１０７ｂを有している。
　側面部１０７ｂは円筒形状を有し、θ＝０°の方向に延在した形状を有している。
　遮蔽部１０７ａ及び側面部１０７ｂの中心はθ＝０°の方向を有しており、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａの発光中心軸と同一である。
　側面部１０７ｂの内周面が形成する中空空間に、ＣＣＤ１０５が配置されている。
　遮蔽部１０７ａの中心部には、上下逆の略円錐台形の中空部を形成する円形開口部１０７ｃが形成されている。この円形開口部１０７ｃがあることによって、ＬＥＤ１０１から放射された光をＣＣＤ１０５が受光可能となっている。
　遮蔽部１０７ａの内周面によって形成される中空空間は、傾斜面１０７ｄから形成されている。
　傾斜面１０７ｄによって形成される中空空間は、上下逆の略円錐台形状を有している。ＬＥＤ１０１側からＣＣＤ１０５側に行くに従い直径が大になる形状を有している。
　なお、上下逆の略円錐台形状としたのは、中空空間には放物線形状の反射部１２３が挿入されるため、厳密には放物線の形状で曲率を有しているからである。
　反射部１２３を形成する反射面１２３ａは、放物線を、発光中心軸を中心に３６０°回転させた回転体の形状を有している。つまり、反射部１２３は、断面形状が放物線形状を有している。
　この放物線は、ＬＥＤ１０１が焦点位置（又は焦点位置の近傍）にくるように形成されている。つまり、ＬＥＤ１０１側から、ＣＣＤ１０５側に行くに従い直径が大になるような形状を有している。
　このように、反射部１２３が放物線形状であり、かつ、ＬＥＤ１０１が放物線の焦点位置（又は焦点位置の近傍）に配置されていることから、反射部１２３によって反射された光は全て発光中心軸に平行に直進する。
　なお、反射部１２３は、ステンレス、アルミ、銀等の金属材料等から構成されて、それ自体が反射を行うものであっても良い。さらに、これら反射をする材料又は反射しない材料の表面に、アルミ、銀等の反射材料をコーティングしてもよい。
　また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＬＥＤ１０１の近傍の拡大図である。
　ワーク１０２は、円錐台形状を有しており、この円錐台の上面にＬＥＤ１０１は配置されている。
　図５（ｂ）のように、反射部１２３は、ＬＥＤ１０１のＣＣＤ１０５側とは反対側位置にまで伸びて形成されている。
　このように、反射部１２３がＬＥＤ１０１のＣＣＤ１０５側とは反対側位置にまで伸びて形成されていることによって、θの角度が９０°以上の範囲へ出射される光も、反射部１２３の反射面１２３ａによって反射させることが可能になる。
　そして、θの角度が９０°以上の方向に出射されＬＥＤ１０１のＣＣＤ１０５側とは反対側位置の反射面１２３ａによって反射された光は、θの角度が９０°以下の方向に出射され反射面１２３ａによって反射した光と同様に、発光中心軸に対して平行に進む。
　このように、構成したことから、ＣＣＤ１０５へは、ＬＥＤ１０１から放射されて反射面１２３ａに反射した後の光に加え、ＬＥＤ１０１から放射されて反射面１２３ａに反射しない光も入射する。
　図６は、図５（ｂ）の側面からの説明図である。
　この図６のように、反射部１２３はスリット部１２３ｂが形成されている。このスリット部１２３ｂ内に、プローブ針１０９が挿入され、ＬＥＤ１０１の表面に電圧等を加える。
　このスリット部１２３ｂ及びプローブ針１０９は、比較的小さく形成されているため、ワーク１０２上に配置されているＬＥＤ１０１からの光を僅かしか阻害しない。
　図７は、発光素子用受光モジュール１の第２の状態の説明図である。
　図７のように、第２の状態では、発光素子用受光モジュール１は、反射部１２３の代わりに吸収部１２４を有する。
　この吸収部１２４は、その表面に吸収面１２４ａを有し、この部分でＬＥＤ１０１の発光面１０１ａから放射された光を吸収する。
　吸収部１２４は、円筒形状を有している。さらにＬＥＤ１０１側には、底面部１２５を有している。
　この底面部１２５も、底面吸収部１２５ａを有しており、入射した光が吸収される。
　この吸収部１２４は、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａから放射された光のうち、無反射で直接にＣＣＤ１０５に入射する光以外を吸収するために設けられている。
　なお、吸収部１２４は、単に、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａから放射された光のうち、無反射で直接にＣＣＤ１０５に入射する光以外を吸収することが可能であれば足りるのであるから、円筒形状である必要はない。つまり、吸収部１２４は、反射部１２３のように放物線形状であっても良いし、他の形状であっても良い。さらに、底面部１２５は無くても良い。
　さらに、例えば、φが０°～１８０°の部分は反射部１２３とし、φが１８０°～３６０°の部分は吸収部１２４とする等しても良い。また、反射部１２３の一部（一定角度範囲）に光を吸収する物質をコーティング等して形成して、その部分を吸収部１２４としても良い。
　図８は、発光素子用検査装置３の概要の説明図である。
　発光素子用検査装置３は、発光素子用受光モジュール１に加え、電気特性計測部１１９、テスタ１５１及び記憶部１５２を有している。
　なお、発光素子用受光モジュール１は、本実施形態では、ワーク１０２（試料設置台）、ＣＣＤ１０５、ホルダ１０７、信号線１１１、画像処理部１１３、通信線１１５、スペーサ１１７、を有している（図５等参照のこと）。
　もっとも、この全てが発光素子用受光モジュール１の必須の構成ではなく、少なくとも、ＣＣＤ１０５を有していれば足りる。
　電気特性計測部１１９は、ＨＶユニット１５３、ＥＳＤユニット１５５、切替えユニット１５７及び位置決めユニット１５９を有している。
　ＣＣＤ１０５の各受光素子は、ＬＥＤ１０１から放射された光を受光する。
　そして、その受光素子は受光した光の強度（情報）の電気信号をアナログ信号として、画像処理部１１３に出力する。
　画像処理部１１３は、このアナログ信号から、デジタル信号に変換する。
　この画像処理部１１３でデジタル信号に変換された各受光素子毎の受光情報は通信線１１５を介してテスタ１５１に出力される。
　プローブ針１０９は、ＬＥＤ１０１の表面に物理的に接触してＬＥＤ１０１を発光させるための電圧を印加する機能を有している。
　また、プローブ針１０９は位置決めユニット１５９によって位置決め固定されている。
　この位置決めユニット１５９は、ワーク１０２が移動する形式のものであれば、プローブ針１０９の先端位置を一定の位置に保持する機能を有する。逆に、この位置決めユニット１５９は、プローブ針１０９が移動する形式のものであれば、プローブ針１０９の先端位置をＬＥＤ１０１が載置されるワーク１０２上の所定の位置に移動させ、その後その位置に保持する機能を有する。
　ＨＶユニット１５３は、定格電圧を印加して、定格電圧に対するＬＥＤ１０１での各種特性を検出する役割を有している。
　通常、このＨＶユニット１５３からの電圧の印加状態で、ＬＥＤ１０１が発光する光をＣＣＤ１０５が測定を行う。
　ＨＶユニット１５３が検出した各種特性情報はテスタ１５１に出力される。
　ＥＳＤユニット１５５は、ＬＥＤ１０１に一瞬の間大きな電圧をかけて静電気放電させ静電気破壊されないか等の検査を行うユニットである。
　ＥＳＤユニット１５５が検出した静電破壊情報はテスタ１５１に出力される。
　切替えユニット１５７は、ＨＶユニット１５３とＥＳＤユニット１５５との切替えを行う。
　つまり、この切替えユニット１５７によって、プローブ針１０９を介してＬＥＤ１０１に印加される電圧が変更される。そして、この変更によって、ＬＥＤ１０１の検査項目が、定格電圧での各種特性を検出、又は、静電破壊の有無を検出にそれぞれ変更される。
　テスタ１５１は、画像処理部１１３が出力した受光情報、ＨＶユニット１５３が検出した各種電気特性情報、ＥＳＤユニット１５５が検出した静電破壊情報の入力を受ける。
　そして、テスタ１５１は、これらの入力からＬＥＤ１０１の特性を分析・分別を行う。
　特に、本実施形態においては、テスタ１５１は、ＬＥＤ１０１が放射する光の球面配光強度分布を算出している。なお、具体的な球面配光強度分布を算出する方法については後述する。
　そして、この球面配光強度分布の算出結果に基づいて、個別のＬＥＤ１０１毎に分別を行う。
　例えば、テスタ１５１は、一定の性能を有しないＬＥＤ１０１は破棄するべき旨の分別を行う。さらに、光の強度（光量）毎に分別を行う。
　なお、テスタ１５１は、ＨＶユニット１５３が検出した各種電気特性情報、ＥＳＤユニット１５５が検出した静電破壊情報からも同様な分別を行う。
　なお、物理的な分別は、発光素子用検査装置３による検査の後の工程で行われる。
　図９は、球面配光強度分布の測定方法の説明図である。
　球面配光強度分布は、以下の方法によって測定される。
　第１のステップＳＴ０１（発光工程）で、プローブ針１０９をＬＥＤ１０１の電極に接触させ、電力（電圧、電流）をＬＥＤ１０１に供給する。それによって、ＬＥＤ１０１を発光させる。
　第２のステップＳＴ０２（複合光測定工程）で、ＣＣＤ１０５を用いて、第１の状態（反射部１２３を用いた状態）でのＣＣＤ１０５が受光し画像処理部１１３が処理する受光素子毎の受光情報（以下、この受光情報を「複合光受光情報」という。）を測定する。
　そして、テスタ１５１は、この複合光受光情報の入力を受ける。
　なお、この受光素子毎の複合光受光情報には、反射部１２３で反射されていない直接光の情報と反射部１２３で反射された反射光との情報が重畳されている（図１１、図１２の説明部分も参照のこと）。
　第３のステップＳＴ０３（記憶工程）で、テスタ１５１は、この複合光受光情報を記憶部１５２に記憶させる。
　第４のステップＳＴ０４（直接光測定工程）で、ＣＣＤ１０５を用いて、第２の状態（吸収部１２４を用いた状態）でのＣＣＤ１０５が受光し画像処理部１１３が処理する受光素子毎の受光情報（以下、この受光情報を「直接光受光情報」という。）を測定する。
　そして、テスタ１５１は、この直接光受光情報の入力を受ける。
　なお、この直接光受光情報は、反射部１２３において反射されていない直接光のみの受光素子毎の受光情報である。
　第５のステップＳＴ０５（減算工程）で、テスタ１５１は、受光素子毎について、記憶部１５２が記憶している複合光受光情報から、直接光受光情報を引き算して受光情報（以下、この受光情報を「反射光受光情報」という）を得る。
　なお、この反射光受光情報は、反射部１２３において反射された反射光の情報のみの受光素子毎の受光情報である。
　第６のステップＳＴ０６（変換工程）で、テスタ１５１は、受光素子毎の直接光受光情報から直接光となるθの範囲の各θ値における球座標における配光強度分布（以下、この配光強度分布を「直接光球面配光強度分布」という。）を算出する。
　さらに、テスタ１５１は、受光素子毎の反射光受光情報から反射光となるθの範囲の各θ値における球座標での配光強度分布（以下、この配光強度を「反射光球面配光強度分布」という。）を算出する。
　なお、第６のステップでの配光強度を算出する具体的な方法は、後述する。
　第７のステップＳＴ０７（球面配光強度分布算出工程、加算工程）で、この直接光球面配光強度分布と反射光球面配光強度分布を統合して、球座標の配光強度分布である球面配光強度分布を算出する。
　図１０は、他の測定方法の説明図である。
　以上のステップは、複合光受光情報には、反射部１２３で反射されていない直接光の情報と反射部１２３で反射された反射光との情報が重畳されている情報である複合光受光情報を先に得て、その後に、反射部１２３で反射されていない直接光の情報である直接光受光情報を得るという順序である必要はない。
　つまり、図１０のように、直接光受光情報を先に得て、その後に、複合光受光情報を得るという順序であっても良いことは言うまでもない。
　また、反射光受光情報を得るための引き算、配光強度の計算等も必ずしもこの順序でする必要性はなく、適宜変更可能である。
　さらに、この方法ではφが０°～３６０°までの全範囲について一度に測定・算出していたが、部分ごとに複数回測定してφが０°～３６０°までの全範囲について計測・算出しても良い。
　図１１は、第１の状態（反射部１２３がある場合）におけるＣＣＤ１０５に入射する光の状況の説明図である。図１２は、図１１をさらに補足する説明図である。図１３は、第２の状態（吸収部１２４がある場合）におけるＣＣＤ１０５に入射する光の状況の説明図である。
　反射部１２３がある第１の状態では、図１１（ｂ）のように、ＣＣＤ１０５には、反射部１２３によって反射されていない直接光と反射部１２３によって反射されている反射光の両方が複合された複合光が入射する。
　ここで、Ａ地点への直接光がＤＬＡとして表され、Ａ地点への反射光がＲＬＡとして表わされる。なお、Ａ地点へのＲＬＡは、θが９０°以内の方向へ放射された光が反射したものである。
　また、Ｂ地点への直接光がＤＬＢとして表わされ、Ｂ地点への反射光がＲＬＢとして表わされる。なお、Ｂ地点へのＲＬＢは、θが９０°以上の方向へ放射された光が反射したものである。
　直接光は、θがθ１以内の範囲の光が直接光になり、反射光はθがθ１～θ２の範囲の光が反射光となる。
　ここで、θ１は、ＬＥＤ１０１の放射面からＣＣＤ１０５の最外周部へ引く直線のθの値である。
　また、θ２は、円錐台形状のワーク１０２の側面の角度である。つまり、これ以上のθの角度では、ワーク１０２が光を遮蔽することから反射部１２３に光が入射せず、反射されないから、θ２以上の角度の光はＣＣＤ１０５が受光しない。その結果、θ２が測定可能最大範囲となる。
　なお、反射部１２３は放物線形状を有することから、この反射部１２３で反射された光は全て発光中心軸に平行に直進する。その結果、直接光と反射光が重畳する以外は、異なるθの角度を有する光はＣＣＤ１０５の各受光素子へ入射することはない。
　例えば、Ａ地点へ入射する光は、θがθＡ１の直接光とθがθＡ２の反射光のみであり、他のθの角度の光はＡ地点に入射することはない。
　この放物線と焦点との間の性質を用いて、本実施形態では、ＣＣＤ１０５が受光した光の強度の情報から、各θの角度における配光強度を算出することが可能である。
　反射部１２３があると、ＣＣＤ１０５には、反射部１２３によって反射されていない直接光と反射部１２３によって反射されている反射光の両方が入射し、図１１（ａ）のような強度の光が入射する。
　なお、図１１（ａ）において、濃度の濃い部分が光の強度が低く、濃度の薄い部分が光の強度が高いことを表わしている。なお、この図１１（ａ）の図は、測定するＬＥＤ１０１がｃｏｓ型のＬＥＤ１０１である場合を想定している。
　この図１１（ａ）のＣ地点からＤ地点までの光の強度を現したのが図１２（ａ）である。
　図１２（ａ）から分かるように、Ｃ地点から外部に進むに従い光の強度は低下する。しかし、Ｅ地点で不連続に光の強度が急激に上昇する。そして、Ｅ地点からＦ地点へ進むに従い急激に再度光の強度が低下する。その後、Ｆ値地点からＤ地点までは、徐々に光の強度が低下等している。
　なお、Ｆ地点における反射光分の強度がゼロなのは、θ＝９０°の方向にはＬＥＤ１０１は光を出射していないからである。
　また、ＣＣＤ１０５が受光する地点Ａ、Ｆ、Ｅにおける光が、反射部１２３によって反射されている位置がそれぞれＡ´、Ｆ´、Ｅ´に該当する。
　また、Ｅ´は、反射部１２３のワーク１０２側と接する部分の位置である。
　次に、ＬＥＤ１０１から出射された光がどのように、ＣＣＤ１０５に受光されるか説明する（特に、図１２を参照のこと）。
　まず、θが０°（Ｃ地点に該当）～θ１（Ｄ地点に該当）まで増加すると、それに従い、ＣＣＤ１０５に直接光としてそれぞれの角度で受光される。さらに、θがθ１（Ｄ地点に）～θ２（Ｅ地点に該当）まで増加すると、ＣＣＤ１０５に反射光としてそれぞれの角度で受光される。
　つまり、θ＝０°～θ１の範囲では、θの角度が増加するに従い、それぞれの角度の光の軌跡は、Ｃ地点からＥ１地点を経由してＤ１地点へ移動する。
　次に、θ＝θ１～θ２の範囲では、さらにθの角度が増加すると、それぞれの角度の光の軌跡は、Ｄ（Ｄ１、Ｄ２）地点で折り返して、Ｄ２地点からＥ２地点まで移動する。
　したがって、Ｅ（Ｅ１、Ｅ２）地点までは直接光のみの光が受光されており、Ｅ（Ｅ１、Ｅ２）地点からは直接光と反射光の両方が受光されている。
　なお、Ｆ地点では、θ＝９０°の反射光が入射するはずであるが、ＬＥＤ１０１は、θ＝９０°方向には光を出射しないため、反射光の量は０となっている。
　その結果、例えば、Ａ地点では、θ＝θＡ１での直接光の強度Ｐａｄと、θ＝θＡ２での反射光の光の強度Ｐａｒとの合算した光の強度が検出されることになる。
　他方、第２の状態では、図１３（ｂ）のように吸収部１２４があることから、θ１以上の範囲の光は、吸収部１２４によって吸収されてしまう。その結果、ＣＣＤ１０５は、θが０°～θ１までの範囲の光しか受光しない。
　そうすると、ＣＣＤ１０５には、図１３（ａ）のような強度の光が入射する。
　なお、図１３（ａ）において、測定するＬＥＤ１０１は、図１１で使用したＬＥＤ１０１と同じものを想定している。また、濃度の濃い部分が光の強度が低く、濃度の薄い部分が光の強度が高いことを表わしていることも、図１１（ａ）と同様である。
　図１３（ａ）から分かるように、第２の状態ではＣ地点から外部に進むに従い光の強度は連続的に低下する。
　このように、第１の状態においては直接光と反射光の両方を受光しており、第２の状態においては直接光のみを受光している。
　第２の状態での直接光受光情報からは、θがθ１までの範囲の光の強度を算出することができる。
　また、第１の状態での複合光受光情報から第２の状態での直接光受光情報を引くと、θがθ１からθ２の範囲のＬＥＤ１０１光の強度を得ることができる。
　ところで、配光強度は、ＬＥＤ１０１を中心に配置した球座標において、各θ（φ）の角度で、中心からの距離が一定の位置での光の強度をいう。
　ところが、ＣＣＤ１０５の受光素子が受光する光の強度に関する情報は、確かに、各θ（φ）の角度の光の情報であるが、ｒの値が一定の位置での光の強度に関する情報ではない。
　そこで、ＣＣＤ１０５が得た光の強度をｒの値が一定の位置での光の強度（配光強度）に変換する必要がある。
　その方法は、各θの角度の光がどのような強度を持ってＣＣＤ１０５に受光されるかを、計算して数学的（物理的）に求める方法があり得る。
　この方法は、数学的（物理的）には正確な値を求めることができるという利点がある。しかし、反射部１２３の反射率の誤差、反射部１２３の形状の誤差等への対応が困難という欠点がある。
　他の方法は、θの全角度に同一の光の強度を放射する発光物を、ＬＥＤ１０１を配置する位置に配置し、その発光物の光についてＣＣＤ１０５が受光した光の強度を測定する方法がある。
　この方法は、Ｃ地点での光の強度と、各受光素子が受光した光の強度とを比較し、それが同じになるように係数を決定する。つまり、この発光物を挿入した場合に、Ｃ地点で光の強度が１であって、Ａ地点での光の強度が０．７である場合には、係数は１／０．７となる。そして、この係数をＬＥＤ１０１が検出した光の強度にかけることによってｒが同一の位置における光の強度である配光強度を算出することが可能となる。
　このときのｒの値は、ＬＥＤ１０１とＣＣＤ１０５との距離である。これを例えば、ｒ＝１の値における球面配光強度分布を求める際には、各θ値での配光強度をｒの２乗で割ることによって算出することが可能である。
＜第２の実施形態＞
　図１４は、第２の実施形態を説明する説明図である。
　図１４のように、ＬＥＤ１０１をダイオードパッケージ１０２ａ上に配置して、測定することも可能である。
　この場合には、θ＝９０°までの範囲を測定可能である。
＜第３の実施形態＞
　図１５は、第３の実施形態を説明する説明図である。
　図１５のように、ＬＥＤ１０１がワーク１０２ｂ上に設置されたウエハ１０１ｃの状態で測定することも可能である。
　この場合には、θ＝６０°程度までの範囲しか測定可能ではないが、複数のＬＥＤ１０１を連続して測定可能であるという利点がある。
＜第４の実施形態＞
　図１６は、第４の実施形態を説明する説明図である。
　図１６のように、ＬＥＤ１０１を透明ワーク１０２ｃ上に配置して、反射部１２３がθ＝１８０°まで存在するようにすることも可能である。
　このようにすると、ＬＥＤチップが充分に小さければほぼθ＝１８０°までの範囲を測定可能である。
＜第５の実施形態＞
　図１７は、第５の実施形態を説明する説明図である。
　図１７のように、ＬＥＤ１０１を透明ワーク１０２ｃ上に配置して、かつ、この透明ワーク１０２ｃにさらに補助ＣＣＤ１０５ａを配置することも可能である。
　このようにすると、容易な構成でθ＝１８０°までの範囲を測定可能である。
＜第６の実施形態＞
　以上の実施形態では、反射部１２３は放物線形状の回転体であったが、例えば、円錐台形状であっても良い。つまり、反射部１２３の放物線形状の回転体に限定する必要はない。
　この場合には、ＬＥＤ１０１が放射した光のうち特定のθの値の光がＣＣＤ１０５のどの部分に入射するのかの算出が複雑化するが、数学的に算出することは当然可能である。
　したがって、反射部１２３の形状は放物線を回転させた回転体形状である必要はない。
　また、必ずしも放物線の焦点位置にＬＥＤ１０１を配置する必要もない。この場合にも、ＬＥＤ１０１が放射した光のうち特定のθの値の光がＣＣＤ１０５のどの部分に入射するのかを算出すればよいからである。
＜実施形態の効果＞
　本実施形態のＬＥＤ１０１の発光状況測定方法は、ＬＥＤ１０１が放射する光を受光して発光状況を検査する発光状況計測方法であって、ＬＥＤ１０１の電極に電力を供給して当該ＬＥＤ１０１を発光させる発光工程を有する。
　また、本実施形態のＬＥＤ１０１の発光状況測定方法は、ＬＥＤ１０１が放射した光を反射する反射部１２３によって反射された反射光と、ＬＥＤ１０１が放射した光のうち反射部１２３によって反射されない直接光と、を受光部によって受光して複合光受光情報を測定する複合光測定工程とを有する。
　さらに、ＬＥＤ１０１が放射した光のうち反射部１２３によって反射されない直接光のみを受光部によって受光して直接光受光情報を測定する直接光測定工程と、を有する。
　このような構成を有することによって、ＣＣＤ１０５に直接入射しない範囲でのθの角度を有する光もＣＣＤ１０５で測定することができる。
　つまり、特別なＣＣＤ１０５を用いない（＝簡易な構成）でＬＥＤ１０１の発光状況を測定することが可能となる。
　さらに、ＬＥＤ１０１の発光状況測定方法は、複合光測定工程により得られた複合光受光情報から直接光測定工程により得られた直接光受光情報を減算して反射光受光情報を算出する減算工程と、を有する。
　このような構成を有することによって、ＣＣＤ１０５に直接入射しない範囲でのθの角度を有する光もＣＣＤ１０５で、θの値と関連付けて測定することができる。
　ＬＥＤ１０１の発光状況測定方法は、直接光受光情報を球座標に変換することによって直接光球面配光強度分布を算出し、反射光受光情報を球座標に変換することによって反射光球面配光強度分布を算出する変換工程と、を有する。
　また、ＬＥＤ１０１の発光状況測定方法は、直接光球面配光強度分布及び反射光球面配光強度分布を加算する加算工程と、を有する。
　このような構成を有することによって、ＣＣＤ１０５に直接入射しない範囲まで含んだ球面配光強度分布を測定・算出することができる。
　反射部１２３は、放物線を、発光中心軸を中心に３６０°回転させた回転体の形状を有しており、ＬＥＤ１０１は、反射部の放物線形状の焦点位置に配置されている。
　このような構成を有することから、ＣＣＤ１０５各受光素子が受光する光が、ＬＥＤ１０１が放射した光のうちどの角度（θ値）に放射された光なのかを容易に算出することが可能となる。
　ＬＥＤ１０１が放射した光のうち反射部によって反射されない直接光のみを受光するために吸収部１２４を用いる。
　このような構成を有することから、容易な構成で、直接光のみを受光することが可能である。
　また、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、様々な変化した構造、構成を行っていても良い。なお、本発明は、発光状況を測定する発光状況測定方法のみではなく、これを用いる装置であってもよい。
　さらにまた、本実施形態では、光の波長の測定は行っていなかったが、光学フィルタ等を用いて波長を測定し、その波長毎に分別等することも当然に行ってよい。
　加えて、各波長における光の強度を測定することによって分別等してもよい。
＜定義等＞
　本発明において受光状況とは、受光した光の強度、光学フィルタを用いた光の波長等の光に含まれる全ての情報をいう。
　ＣＣＤ１０５は、本発明における受光部の一例である。つまり、本発明における受光部は、ある複数の受光素子を有して、光の強度、光学フィルタを用いた光の波長等を測定可能なものであればどのようなものであっても良い。
　また、ＬＥＤ１０１は、本発明における半導体発光素子の一例である。つまり、半導体発光素子とは、光を発光する素子であればどのようなものであっても良い。ここで、光は可視光に限定されるものではなく、例えば、赤外線、紫外線等であってよい。
　さらに、反射部１２３は、本発明の反射部の一例である。つまり、反射部１２３は、光を反射可能であればどのようなものであってよく、構成部材自体が反射可能な材料であればそれ自体であってもよいし、反射部が蒸着等で形成されたものであっても良い。
　１　発光素子用受光モジュール
　３　発光素子用検査装置
　１０１　ＬＥＤ
　１０１ａ　発光面
　１０２　ワーク
　１０５　ＣＣＤ
　１０９　プローブ針
　１２３　反射部
　１２４　吸収部
　１５１　テスタ
　１５２　記憶部

Claims (5)

  1. 　半導体発光素子が放射する光を受光して発光状況を測定する発光状況測定方法であって、
    　半導体発光素子の電極に電力を供給して当該半導体発光素子を発光させる発光工程と、
    　前記半導体発光素子が放射した光を反射する反射部によって反射された反射光と、前記半導体発光素子が放射した光のうち前記反射部によって反射されない直接光と、を受光部によって受光して複合光受光情報を測定する複合光測定工程と、
    　前記半導体発光素子が放射した光のうち前記反射部によって反射されない前記直接光のみを受光部によって受光して直接光受光情報を測定する直接光測定工程と、を有する、
    　半導体発光素子の発光状況測定方法。
  2. 　前記複合光測定工程により得られた前記複合光受光情報から前記直接光測定工程により得られた前記直接光受光情報を減算して反射光受光情報を算出する減算工程と、を有する
    　請求項１に記載の半導体発光素子の発光状況測定方法。
  3. 　前記直接光受光情報を球座標に変換することによって直接光球面配光強度分布を算出し、前記反射光受光情報を球座標に変換することによって反射光球面配光強度分布を算出する変換工程と、
    　前記直接光球面配光強度分布及び前記反射光球面配光強度分布を加算する加算工程と、を有する
    　請求項２に記載の半導体発光素子の発光状況測定方法。
  4. 　前記反射部は、放物線を、発光中心軸を中心に３６０°回転させた回転体の形状を有しており、
    　半導体発光素子は、前記反射部の放物線形状の焦点位置に配置されている
    　請求項１～３いずれか１項に記載の半導体発光素子の発光状況測定方法。
  5. 　前記半導体発光素子が放射した光のうち前記反射部によって反射されない前記直接光のみを受光するために吸収部を用いる
    　請求項１～４いずれか１項に記載の半導体発光素子の発光状況測定方法。
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