專利名稱：一種led缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
—種LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED，特別是涉及一種LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)為核心構(gòu)成的固態(tài)照明光源，具有發(fā)光效率高、光色純、能耗小、壽命長、綠色環(huán)保等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在室內(nèi)照明、道路照明、背光源等方面。隨著GaN基LED功率的不斷增大以及向更多的照明應(yīng)用領(lǐng)域拓展，LED的性能優(yōu)劣成為制約整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最重要因素，而決定LED質(zhì)量優(yōu)劣的根本因素是LED芯片中的缺陷?；贚ED芯片級(jí)的缺陷檢測(cè)，可以在封裝前后實(shí)現(xiàn)批量LED質(zhì)量的快速區(qū)分，因此成為LED生產(chǎn)應(yīng)用過程中的重要一環(huán)。 現(xiàn)有的LED芯片級(jí)的缺陷檢測(cè)，公開號(hào)CN101581756，申請(qǐng)?zhí)朇N200910138900. 1，名稱為一種LED芯片的非接觸式檢測(cè)方法的專利申請(qǐng)，提出一種LED芯片級(jí)的檢測(cè)方法，利用LED芯片PN結(jié)的光電特性和光生伏特效應(yīng)，提取光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生的自發(fā)光從而分析LED芯片的質(zhì)量好壞。但這種方法只能定性的討論LED芯片質(zhì)量，并不能給出具體的LED芯片性能指標(biāo)，比如缺陷密度、非輻射復(fù)合系數(shù)等。同時(shí)，該方法需要大量的樣品進(jìn)行對(duì)比后才能得出LED芯片的定性判定結(jié)果，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確快速地檢測(cè)出LED芯片的缺陷密度。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決一種LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)恒流源、屏蔽裝置、LED固定裝置、光匯聚裝置、光檢測(cè)裝置、信號(hào)處理裝置；所述LED固定裝置用于承載固定待檢測(cè)的LED ;所述驅(qū)動(dòng)恒流源用于施加范圍在IpA ImA的電流至所述LED，使所述LED電致發(fā)光；所述屏蔽裝置用于屏蔽周圍環(huán)境中的背景光，使所述LED發(fā)出的光不受背景光的干擾；所述光匯聚裝置用于將所述LED發(fā)出的光匯聚至所述光檢測(cè)裝置；所述光檢測(cè)裝置檢測(cè)所述LED發(fā)出的光，將檢測(cè)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至所述信號(hào)處理裝置；所述信號(hào)處理裝置接收所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述光檢測(cè)裝置輸出的電信號(hào)，同時(shí)存儲(chǔ)所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述驅(qū)動(dòng)恒流源施加的電流值，根據(jù)所述電流值和所述電信號(hào)計(jì)算得到所述LED的缺陷密度。本發(fā)明的技術(shù)問題也通過以下的技術(shù)方案予以解決一種LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)恒流源、屏蔽裝置、LED轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、光檢測(cè)裝置、信號(hào)處理裝置；所述LED轉(zhuǎn)動(dòng)裝置用于承載固定待檢測(cè)的LED，并在180°的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)所述LED ;所述驅(qū)動(dòng)恒流源用于施加范圍在IpA ImA的電流至所述LED,使所述LED電致發(fā)光；所述屏蔽裝置用于屏蔽周圍環(huán)境中的背景光，使所述LED發(fā)出的光不受背景光的干擾；所述光檢測(cè)裝置檢測(cè)所述LED在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中處于多個(gè)位置時(shí)出射的光，將檢測(cè)的光信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為多個(gè)電信號(hào)輸出至所述信號(hào)處理裝置；所述信號(hào)處理裝置接收所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述LED在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中處于多個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的所述光檢測(cè)裝置輸出的多個(gè)電信號(hào)，同時(shí)存儲(chǔ)所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述驅(qū)動(dòng)恒流源施加的電流值，根據(jù)所述多個(gè)電信號(hào)和所述電流值計(jì)算得到所述LED的缺陷密度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是本發(fā)明的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，通過驅(qū)動(dòng)恒流源提供微弱電流至LED，使LED電致發(fā)光，通過光檢測(cè)裝置檢測(cè)LED發(fā)出的光通量。調(diào)節(jié)系統(tǒng)，得到剛好使LED發(fā)出光子時(shí)，LED上施加的微電流和LED發(fā)出的光通量。通過該微電流和光通量，以及相應(yīng)的方程，即可計(jì)算得到該LED的缺陷密度。本發(fā)明的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中不能檢測(cè)出LED缺陷密度值的不足，能夠快速準(zhǔn)確檢測(cè)到LED的缺陷密度值，從而在LED的生產(chǎn)過程中能預(yù)先篩除功能失效、性能不合格的LED芯片，避免了這些芯片的后續(xù)封裝程序，提高LED成品率。

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一中的LED固定裝置和光匯聚裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的二中的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的三中的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的三中的LED在空間發(fā)光的分布示意圖；圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的三中的LED在空間發(fā)光的光強(qiáng)分布圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
一如圖1所示，為本具體實(shí)施方式
中的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)恒流源100、屏蔽裝置300、LED固定裝置500、光匯聚裝置700、光檢測(cè)裝置800、信號(hào)處理裝置900。其中，驅(qū)動(dòng)恒流源100提供范圍在IpA ImA的精確微弱電流至待檢測(cè)的LED，使LED電致發(fā)光。提供該電流范圍的微弱電流可對(duì)應(yīng)LED處于不發(fā)光到發(fā)出微弱的光的變化過程，從而調(diào)節(jié)得到LED剛好有光子發(fā)出時(shí)對(duì)應(yīng)施加的電流值。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)恒流源100輸出電流的步長可調(diào)，這樣可精確控制輸出電流的大小。屏蔽裝置300用于屏蔽周圍環(huán)境中的背景光，使所述LED發(fā)出的光不受背景光的干擾。本具體實(shí)施方式
中屏蔽裝置300為金屬屏蔽盒，且其內(nèi)壁進(jìn)行噴黑處理，全部涂黑，成為黑體，這樣既可有效屏蔽掉環(huán)境中的背景光。驅(qū)動(dòng)恒流源100和屏蔽裝置300均接地，可充分消除周圍電磁干擾的影響，使屏蔽裝置300兼有電磁屏蔽與背景光屏蔽的作用。LED固定裝置500用于承載固定待檢測(cè)的LED。本具體實(shí)施方式
中，LED固定裝置500設(shè)置在屏蔽裝置300內(nèi)，屏蔽裝置300上設(shè)置電纜接口 200，驅(qū)動(dòng)恒流源100的兩個(gè)輸出電纜線通過電纜接口 200后分別與LED固定裝置500上的待測(cè)的LED的正負(fù)極連接，從而將驅(qū)動(dòng)恒流源100輸出的電流提供給待測(cè)的LED。通過電纜線以及設(shè)置的電纜接口，可有效地屏蔽掉外界電磁信號(hào)對(duì)電流輸入的影響。圖2所示中本具體實(shí)施方式
的LED固定裝置部分，LED固定裝置500包括承載臺(tái)501和設(shè)置在承載臺(tái)501上的LED夾具502，LED夾具502的兩個(gè)夾腳分別夾持待測(cè)的LED的正負(fù)極，從而將LED固定在承載臺(tái)501上。測(cè)試時(shí)，由于LED芯片的厚度會(huì)略有差別，因此為保證同一批次的LED的測(cè)試處于同一測(cè)試條件下，要分別調(diào)節(jié)LED固定裝置的位置，以確保各個(gè)LED測(cè)試時(shí)與光電探頭的距離相同。對(duì)于LED固定裝置500，優(yōu)選地，其承載臺(tái)501為溫控臺(tái)，這樣可測(cè)試待測(cè)LED在不同溫度條件下相應(yīng)的缺陷密度，從而方便分析LED的缺陷密度與溫度的關(guān)系。光匯聚裝置700用于將LED發(fā)出的光匯聚至光檢測(cè)裝置800。圖2所示中本具體實(shí)施方式
的光匯聚裝置部分，光匯聚裝置700包括拋物線型反光罩701和凸透鏡702，拋物線型反光罩701用于將入射的光線反射至凸透鏡702，凸透鏡702用于將入射的光線折射后匯聚至光檢測(cè)裝置800。也即，待測(cè)LED被施加電流后發(fā)出光子，出光分為兩部分一部分直接入射到凸透鏡702上，經(jīng)過折射到達(dá)光檢測(cè)裝置800 ;另一部分入射到反光罩701上，經(jīng)反光罩701反射到凸透鏡702上，之后經(jīng)過折射到達(dá)光檢測(cè)裝置800。 通過光匯聚裝置700可使LED發(fā)出的光盡可能匯聚，從而使光檢測(cè)裝置800全部探測(cè)到，提高后續(xù)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。光檢測(cè)裝置800檢測(cè)LED發(fā)出的光，將檢測(cè)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至信號(hào)處理裝置900。其中，光檢測(cè)裝置800包括光電探頭(圖1中未具體示意出)和A/D轉(zhuǎn)換器(圖1中未具體示意出)，光電探頭探測(cè)LED發(fā)出的光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)輸出，A/D轉(zhuǎn)換器接收光電探頭輸出的模擬電信號(hào)，將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)后輸出至信號(hào)處理裝置900。由于后續(xù)需要探測(cè)LED剛好有光子發(fā)出時(shí)的情形，因此光電探頭的探測(cè)范圍應(yīng)為I (T14-1 (T8 Im。信號(hào)處理裝置900接收LED剛好有光子發(fā)出時(shí)光檢測(cè)裝置800輸出的電信號(hào)，同時(shí)存儲(chǔ)LED剛好有光子發(fā)出時(shí)驅(qū)動(dòng)恒流源100施加的電流值，根據(jù)電流值和電信號(hào)計(jì)算得到LED的缺陷密度。具體地，上述剛好的有光子發(fā)出的狀態(tài)，也即首先讓驅(qū)動(dòng)恒流源100輸出μ A電流，該電流加到LED上之后觀察光檢測(cè)裝置800有無信號(hào)輸出，若有信號(hào)輸出，以一定步長降低電流，直至光檢測(cè)裝置800檢測(cè)到剛好有光子信號(hào)輸出；若無信號(hào)輸出，以一定步長增大電流，直至光檢測(cè)裝置800檢測(cè)到剛好有光子信號(hào)輸出。而光檢測(cè)裝置800輸出的電信號(hào)反映LED發(fā)出光的光通量，驅(qū)動(dòng)恒流源100上施加的電流值對(duì)應(yīng)著LED的注入電子數(shù)，因此信號(hào)處理裝置900可按照如下方式計(jì)算得到LED的缺陷密度信號(hào)處理裝置900將光檢測(cè)裝置800輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的LED發(fā)出光的光通量Q，將驅(qū)動(dòng)恒流源100施加的電流值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的注入電子數(shù)Μ，將參數(shù)Q和M的值代入如下方程計(jì)算得到LED的非輻射復(fù)合系數(shù)A :
權(quán)利要求
1.一種LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括驅(qū)動(dòng)恒流源(100)、屏蔽裝置(300)、LED 固定裝置(500)、光匯聚裝置(700)、光檢測(cè)裝置(800)、信號(hào)處理裝置(900)；所述LED固定裝置(500)用于承載固定待檢測(cè)的LED ；所述驅(qū)動(dòng)恒流源(100)用于施加范圍在IpA ImA的電流至所述LED,使所述LED電致發(fā)光;所述屏蔽裝置(300)用于屏蔽周圍環(huán)境中的背景光，使所述LED發(fā)出的光不受背景光的干擾；所述光匯聚裝置(700)用于將所述LED發(fā)出的光匯聚至所述光檢測(cè)裝置(800)；所述光檢測(cè)裝置(800)檢測(cè)所述LED發(fā)出的光，將檢測(cè)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至所述信號(hào)處理裝置(900)；所述信號(hào)處理裝置(900)接收所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述光檢測(cè)裝置(800)輸出的電信號(hào)，同時(shí)存儲(chǔ)所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述驅(qū)動(dòng)恒流源(100)施加的電流值，根據(jù)所述電流值和所述電信號(hào)計(jì)算得到所述LED的缺陷密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)處理裝置(900)將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的光通量Q，將所述電流值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的注入電子數(shù)M，根據(jù)如下方 程計(jì)算得到所述LED的非輻射復(fù)合系數(shù)A
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述光匯聚裝置(700)包括拋物線型反光罩(701)和凸透鏡(702)，所述拋物線型反光罩(701)用于將入射的光線反射至所述凸透鏡(702)，所述凸透鏡(702)用于將入射的光線折射后匯聚至所述光檢測(cè)裝置 (800)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述光匯聚裝置(700)包括準(zhǔn)直透鏡(703 )，所述準(zhǔn)直透鏡(703 )用于將所述LED發(fā)出的光準(zhǔn)直處理后匯聚至所述光檢測(cè)裝置(800)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述光檢測(cè)裝置(800)包括光電探頭和A/D轉(zhuǎn)換器,所述光電探頭探測(cè)所述LED發(fā)出的光,將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)輸出，所述A/D轉(zhuǎn)換器接收所述光電探頭輸出的模擬電信號(hào)，將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)后輸出至信號(hào)處理裝置(900 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述LED固定裝置(500)設(shè)置在所述屏蔽裝置(300 )內(nèi)，所述屏蔽裝置(300 )上設(shè)置電纜接口，所述驅(qū)動(dòng)恒流源(100 ) 的兩個(gè)輸出電纜線通過所述電纜接口后分別與所述LED固定裝置(500)上的所述待測(cè)的 LED的正負(fù)極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述LED固定裝置(500)包括承載臺(tái)(501)和設(shè)置在所述承載臺(tái)(501)上的LED夾具(502)，所述LED夾具(502)的兩個(gè)夾腳分別夾持所述待測(cè)的LED的正負(fù)極，從而將所述LED固定在所述承載臺(tái)(501)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述承載臺(tái)(501)為溫控臺(tái)。
9.一種LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括驅(qū)動(dòng)恒流源(100)、屏蔽裝置(300)、LED 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(600)、光檢測(cè)裝置(800)、信號(hào)處理裝置(900)；所述LED轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(600)用于承載固定待檢測(cè)的LED，并在180°的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)所述LED ；所述驅(qū)動(dòng)恒流源(100)用于施加范圍在IpA ImA的電流至所述LED,使所述LED電致發(fā)光;所述屏蔽裝置(300)用于屏蔽周圍環(huán)境中的背景光，使所述LED發(fā)出的光不受背景光的干擾；所述光檢測(cè)裝置(800)檢測(cè)所述LED在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中處于多個(gè)位置時(shí)出射的光，將檢測(cè)的光信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為多個(gè)電信號(hào)輸出至所述信號(hào)處理裝置(900);所述信號(hào)處理裝置(900)接收所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述LED在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中處于多個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的所述光檢測(cè)裝置(800)輸出的多個(gè)電信號(hào)，同時(shí)存儲(chǔ)所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述驅(qū)動(dòng)恒流源(100)施加的電流值，根據(jù)所述多個(gè)電信號(hào)和所述電流值計(jì)算得到所述LED的缺陷密度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)處理裝置(900) 將所述多個(gè)電信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的多個(gè)光通量，將多個(gè)光通量積分求和后得到總的光通量Q ;將所述電流值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的注入電子數(shù)M ;根據(jù)如下方程計(jì)算得到所述LED的非輻射 復(fù)合系數(shù)A
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)恒流源、屏蔽裝置、LED固定裝置、光匯聚裝置、光檢測(cè)裝置、信號(hào)處理裝置；LED固定裝置用于承載固定待檢測(cè)的LED；驅(qū)動(dòng)恒流源用于施加范圍在1pA～1mA的電流至LED，使LED電致發(fā)光；屏蔽裝置用于屏蔽周圍環(huán)境中的背景光，使LED發(fā)出的光不受背景光的干擾；光匯聚裝置用于將LED發(fā)出的光匯聚至光檢測(cè)裝置；光檢測(cè)裝置檢測(cè)LED發(fā)出的光，將檢測(cè)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至信號(hào)處理裝置；信號(hào)處理裝置接收LED剛好有光子發(fā)出時(shí)光檢測(cè)裝置輸出的電信號(hào)，同時(shí)存儲(chǔ)所述LED剛好有光子發(fā)出時(shí)所述驅(qū)動(dòng)恒流源施加的電流值，根據(jù)所述電流值和所述電信號(hào)計(jì)算得到所述LED的缺陷密度。本發(fā)明的LED缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，可計(jì)算得到該LED的缺陷密度。
文檔編號(hào)G01N21/88GK103018256SQ20121053885
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者錢可元, 羅毅, 郭祖強(qiáng) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院