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专利名称：一种led缺陷检测系统的制作方法
—种LED缺陷检测系统
技术领域：
本发明涉及LED，特别是涉及一种LED缺陷检测系统。
背景技术：
以发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)为核心构成的固态照明光源，具有发光效率高、光色纯、能耗小、寿命长、绿色环保等独特优点，被广泛应用在室内照明、道路照明、背光源等方面。随着GaN基LED功率的不断增大以及向更多的照明应用领域拓展，LED的性能优劣成为制约整个LED产业发展的最重要因素，而决定LED质量优劣的根本因素是LED芯片中的缺陷。基于LED芯片级的缺陷检测，可以在封装前后实现批量LED质量的快速区分，因此成为LED生产应用过程中的重要一环。 现有的LED芯片级的缺陷检测，公开号CN101581756，申请号CN200910138900. 1，名称为一种LED芯片的非接触式检测方法的专利申请，提出一种LED芯片级的检测方法，利用LED芯片PN结的光电特性和光生伏特效应，提取光生伏特效应产生的自发光从而分析LED芯片的质量好坏。但这种方法只能定性的讨论LED芯片质量，并不能给出具体的LED芯片性能指标，比如缺陷密度、非辐射复合系数等。同时，该方法需要大量的样品进行对比后才能得出LED芯片的定性判定结果，费时费力。

发明内容本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种LED缺陷检测系统，可以准确快速地检测出LED芯片的缺陷密度。本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决一种LED缺陷检测系统，包括驱动恒流源、屏蔽装置、LED固定装置、光汇聚装置、光检测装置、信号处理装置；所述LED固定装置用于承载固定待检测的LED ;所述驱动恒流源用于施加范围在IpA ImA的电流至所述LED，使所述LED电致发光；所述屏蔽装置用于屏蔽周围环境中的背景光，使所述LED发出的光不受背景光的干扰；所述光汇聚装置用于将所述LED发出的光汇聚至所述光检测装置；所述光检测装置检测所述LED发出的光，将检测的光信号转换为电信号输出至所述信号处理装置；所述信号处理装置接收所述LED刚好有光子发出时所述光检测装置输出的电信号，同时存储所述LED刚好有光子发出时所述驱动恒流源施加的电流值，根据所述电流值和所述电信号计算得到所述LED的缺陷密度。本发明的技术问题也通过以下的技术方案予以解决一种LED缺陷检测系统，包括驱动恒流源、屏蔽装置、LED转动装置、光检测装置、信号处理装置；所述LED转动装置用于承载固定待检测的LED，并在180°的范围内转动所述LED ;所述驱动恒流源用于施加范围在IpA ImA的电流至所述LED,使所述LED电致发光；所述屏蔽装置用于屏蔽周围环境中的背景光，使所述LED发出的光不受背景光的干扰；所述光检测装置检测所述LED在转动过程中处于多个位置时出射的光，将检测的光信号分别转换为多个电信号输出至所述信号处理装置；所述信号处理装置接收所述LED刚好有光子发出时所述LED在转动过程中处于多个位置时对应的所述光检测装置输出的多个电信号，同时存储所述LED刚好有光子发出时所述驱动恒流源施加的电流值，根据所述多个电信号和所述电流值计算得到所述LED的缺陷密度。本发明与现有技术对比的有益效果是本发明的LED缺陷检测系统，通过驱动恒流源提供微弱电流至LED，使LED电致发光，通过光检测装置检测LED发出的光通量。调节系统，得到刚好使LED发出光子时，LED上施加的微电流和LED发出的光通量。通过该微电流和光通量，以及相应的方程，即可计算得到该LED的缺陷密度。本发明的LED缺陷检测系统弥补了现有技术中不能检测出LED缺陷密度值的不足，能够快速准确检测到LED的缺陷密度值，从而在LED的生产过程中能预先筛除功能失效、性能不合格的LED芯片，避免了这些芯片的后续封装程序，提高LED成品率。

图1是本发明具体实施方式
一中的LED缺陷检测系统的结构示意图；图2是本发明具体实施方式
一中的LED固定装置和光汇聚装置的结构示意图；图3是本发明具体实施方式
的二中的LED缺陷检测系统的结构示意图；图4是本发明具体实施方式
的三中的LED缺陷检测系统的结构示意图；图5是本发明具体实施方式
的三中的LED在空间发光的分布示意图；图6是本发明具体实施方式
的三中的LED在空间发光的光强分布图。
具体实施方式下面结合具体实施方式
并对照附图对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
一如图1所示，为本具体实施方式
中的LED缺陷检测系统的结构图。LED缺陷检测系统包括驱动恒流源100、屏蔽装置300、LED固定装置500、光汇聚装置700、光检测装置800、信号处理装置900。其中，驱动恒流源100提供范围在IpA ImA的精确微弱电流至待检测的LED，使LED电致发光。提供该电流范围的微弱电流可对应LED处于不发光到发出微弱的光的变化过程，从而调节得到LED刚好有光子发出时对应施加的电流值。优选地，驱动恒流源100输出电流的步长可调，这样可精确控制输出电流的大小。屏蔽装置300用于屏蔽周围环境中的背景光，使所述LED发出的光不受背景光的干扰。本具体实施方式
中屏蔽装置300为金属屏蔽盒，且其内壁进行喷黑处理，全部涂黑，成为黑体，这样既可有效屏蔽掉环境中的背景光。驱动恒流源100和屏蔽装置300均接地，可充分消除周围电磁干扰的影响，使屏蔽装置300兼有电磁屏蔽与背景光屏蔽的作用。LED固定装置500用于承载固定待检测的LED。本具体实施方式
中，LED固定装置500设置在屏蔽装置300内，屏蔽装置300上设置电缆接口 200，驱动恒流源100的两个输出电缆线通过电缆接口 200后分别与LED固定装置500上的待测的LED的正负极连接，从而将驱动恒流源100输出的电流提供给待测的LED。通过电缆线以及设置的电缆接口，可有效地屏蔽掉外界电磁信号对电流输入的影响。图2所示中本具体实施方式
的LED固定装置部分，LED固定装置500包括承载台501和设置在承载台501上的LED夹具502，LED夹具502的两个夹脚分别夹持待测的LED的正负极，从而将LED固定在承载台501上。测试时，由于LED芯片的厚度会略有差别，因此为保证同一批次的LED的测试处于同一测试条件下，要分别调节LED固定装置的位置，以确保各个LED测试时与光电探头的距离相同。对于LED固定装置500，优选地，其承载台501为温控台，这样可测试待测LED在不同温度条件下相应的缺陷密度，从而方便分析LED的缺陷密度与温度的关系。光汇聚装置700用于将LED发出的光汇聚至光检测装置800。图2所示中本具体实施方式
的光汇聚装置部分，光汇聚装置700包括抛物线型反光罩701和凸透镜702，抛物线型反光罩701用于将入射的光线反射至凸透镜702，凸透镜702用于将入射的光线折射后汇聚至光检测装置800。也即，待测LED被施加电流后发出光子，出光分为两部分一部分直接入射到凸透镜702上，经过折射到达光检测装置800 ;另一部分入射到反光罩701上，经反光罩701反射到凸透镜702上，之后经过折射到达光检测装置800。 通过光汇聚装置700可使LED发出的光尽可能汇聚，从而使光检测装置800全部探测到，提高后续计算结果的准确性。光检测装置800检测LED发出的光，将检测的光信号转换为电信号输出至信号处理装置900。其中，光检测装置800包括光电探头(图1中未具体示意出)和A/D转换器(图1中未具体示意出)，光电探头探测LED发出的光，将光信号转换为模拟电信号输出，A/D转换器接收光电探头输出的模拟电信号，将模拟电信号转换为数字电信号后输出至信号处理装置900。由于后续需要探测LED刚好有光子发出时的情形，因此光电探头的探测范围应为I (T14-1 (T8 Im。信号处理装置900接收LED刚好有光子发出时光检测装置800输出的电信号，同时存储LED刚好有光子发出时驱动恒流源100施加的电流值，根据电流值和电信号计算得到LED的缺陷密度。具体地，上述刚好的有光子发出的状态，也即首先让驱动恒流源100输出μ A电流，该电流加到LED上之后观察光检测装置800有无信号输出，若有信号输出，以一定步长降低电流，直至光检测装置800检测到刚好有光子信号输出；若无信号输出，以一定步长增大电流，直至光检测装置800检测到刚好有光子信号输出。而光检测装置800输出的电信号反映LED发出光的光通量，驱动恒流源100上施加的电流值对应着LED的注入电子数，因此信号处理装置900可按照如下方式计算得到LED的缺陷密度信号处理装置900将光检测装置800输出的电信号转换为对应的LED发出光的光通量Q，将驱动恒流源100施加的电流值转换为对应的注入电子数Μ，将参数Q和M的值代入如下方程计算得到LED的非辐射复合系数A :
权利要求
1.一种LED缺陷检测系统，其特征在于包括驱动恒流源(100)、屏蔽装置(300)、LED 固定装置(500)、光汇聚装置(700)、光检测装置(800)、信号处理装置(900)；所述LED固定装置(500)用于承载固定待检测的LED ；所述驱动恒流源(100)用于施加范围在IpA ImA的电流至所述LED,使所述LED电致发光;所述屏蔽装置(300)用于屏蔽周围环境中的背景光，使所述LED发出的光不受背景光的干扰；所述光汇聚装置(700)用于将所述LED发出的光汇聚至所述光检测装置(800)；所述光检测装置(800)检测所述LED发出的光，将检测的光信号转换为电信号输出至所述信号处理装置(900)；所述信号处理装置(900)接收所述LED刚好有光子发出时所述光检测装置(800)输出的电信号，同时存储所述LED刚好有光子发出时所述驱动恒流源(100)施加的电流值，根据所述电流值和所述电信号计算得到所述LED的缺陷密度。
2.根据权利要求1所述的LED缺陷检测系统，其特征在于所述信号处理装置(900)将所述电信号转换为对应的光通量Q，将所述电流值转换为对应的注入电子数M，根据如下方 程计算得到所述LED的非辐射复合系数A
3.根据权利要求1所述的LED缺陷检测系统，其特征在于所述光汇聚装置(700)包括抛物线型反光罩(701)和凸透镜(702)，所述抛物线型反光罩(701)用于将入射的光线反射至所述凸透镜(702)，所述凸透镜(702)用于将入射的光线折射后汇聚至所述光检测装置 (800)。
4.根据权利要求1所述的LED缺陷检测系统，其特征在于所述光汇聚装置(700)包括准直透镜(703 )，所述准直透镜(703 )用于将所述LED发出的光准直处理后汇聚至所述光检测装置(800)。
5.根据权利要求1所述的LED缺陷检测系统，其特征在于所述光检测装置(800)包括光电探头和A/D转换器,所述光电探头探测所述LED发出的光,将光信号转换为模拟电信号输出，所述A/D转换器接收所述光电探头输出的模拟电信号，将所述模拟电信号转换为数字电信号后输出至信号处理装置(900 )。
6.根据权利要求1所述的LED缺陷检测系统，其特征在于所述LED固定装置(500)设置在所述屏蔽装置(300 )内，所述屏蔽装置(300 )上设置电缆接口，所述驱动恒流源(100 ) 的两个输出电缆线通过所述电缆接口后分别与所述LED固定装置(500)上的所述待测的 LED的正负极连接。
7.根据权利要求1所述的LED缺陷检测系统，其特征在于所述LED固定装置(500)包括承载台(501)和设置在所述承载台(501)上的LED夹具(502)，所述LED夹具(502)的两个夹脚分别夹持所述待测的LED的正负极，从而将所述LED固定在所述承载台(501)上。
8.根据权利要求7所述的LED缺陷检测系统，其特征在于所述承载台(501)为温控台。
9.一种LED缺陷检测系统，其特征在于包括驱动恒流源(100)、屏蔽装置(300)、LED 转动装置(600)、光检测装置(800)、信号处理装置(900)；所述LED转动装置(600)用于承载固定待检测的LED，并在180°的范围内转动所述LED ；所述驱动恒流源(100)用于施加范围在IpA ImA的电流至所述LED,使所述LED电致发光;所述屏蔽装置(300)用于屏蔽周围环境中的背景光，使所述LED发出的光不受背景光的干扰；所述光检测装置(800)检测所述LED在转动过程中处于多个位置时出射的光，将检测的光信号分别转换为多个电信号输出至所述信号处理装置(900);所述信号处理装置(900)接收所述LED刚好有光子发出时所述LED在转动过程中处于多个位置时对应的所述光检测装置(800)输出的多个电信号，同时存储所述LED刚好有光子发出时所述驱动恒流源(100)施加的电流值，根据所述多个电信号和所述电流值计算得到所述LED的缺陷密度。
10.根据权利要求9所述的LED缺陷检测系统，其特征在于所述信号处理装置(900) 将所述多个电信号分别转换为对应的多个光通量，将多个光通量积分求和后得到总的光通量Q ;将所述电流值转换为对应的注入电子数M ;根据如下方程计算得到所述LED的非辐射 复合系数A
全文摘要
本发明公开了一种LED缺陷检测系统，包括驱动恒流源、屏蔽装置、LED固定装置、光汇聚装置、光检测装置、信号处理装置；LED固定装置用于承载固定待检测的LED；驱动恒流源用于施加范围在1pA～1mA的电流至LED，使LED电致发光；屏蔽装置用于屏蔽周围环境中的背景光，使LED发出的光不受背景光的干扰；光汇聚装置用于将LED发出的光汇聚至光检测装置；光检测装置检测LED发出的光，将检测的光信号转换为电信号输出至信号处理装置；信号处理装置接收LED刚好有光子发出时光检测装置输出的电信号，同时存储所述LED刚好有光子发出时所述驱动恒流源施加的电流值，根据所述电流值和所述电信号计算得到所述LED的缺陷密度。本发明的LED缺陷检测系统，可计算得到该LED的缺陷密度。
文档编号G01N21/88GK103018256SQ20121053885
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者钱可元, 罗毅, 郭祖强 申请人:清华大学深圳研究生院