一种光通量测量系统的制作方法

本实用新型实施例涉及光通量测量技术领域，尤其涉及一种光通量测量系统。

背景技术：

半导体照明被公认为是照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次照明光源的革命，其核心是led。由于led照明产品具有光效高、寿命长、显色度高、节能环保、易维护等显著优点，逐步地替代传统照明光源产品，在照明领域的应用前景广阔。光通量表征着led照明产品的发光能力，是确定产品能效的重要指标。测量光通量方法可以分为绝对法与相对法。绝对法是使用分布光度计测量led发光强度的空间分布，计算其光通量。相对法是使用积分球光谱仪系统，将光通量的标准灯与待测led相比较得到其光通量。

通常的光通量测量装置主要测量的是led灯的光通量，而针对于微显示屏，特别是micro-led微显示屏的光通量测量设备罕为少见。作为小面光源产品，微显示屏不同于普通micro-led灯珠，现有的光通量测量设备无法满足对微显示屏的测量。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种光通量测量系统，以实现微显示屏的光通量测量，包括：

包括：微显示屏、积分球、光谱仪和上位机；

所述微显示屏可拆卸地置于所述积分球内；

所述积分球，用于收集积分球内的径向照射的光线；

所述积分球具有开口式狭缝，作为所述微显示屏或标准灯进入积分球的入口；

所述光谱仪连接所述积分球以接收所述光线，用于根据所述光线测量所述微显示屏的光谱功率分布；

所述上位机用于根据所述光谱功率分布计算光通量。

优选地，所述微显示屏为lcos微显示屏、oled微显示屏、micro-led微显示屏或mini-led微显示屏中的一种。

进一步地，所述micro-led显示屏包括按特定顺序排列的micro-led显示芯片。

进一步地，所述micro-led显示芯片包括：蓝宝石衬底、gan基缓冲层、n型半导体层、量子阱发光层、p型半导体层、电流扩展层、第一电极和第二电极。

优选地，所述微显示屏通过柔性电路板连接至驱动板上。

优选地，所述积分球包括辅助灯，设置于所述积分球内表面，用于补偿所述积分球对所述微显示屏所发光的吸收。

优选地，还包括：标准灯，所述标准灯可拆卸地设置于所述积分球内，用于对光通量测量系统进行校对。

优选地，所述积分球连接固定装置，所述固定装置包括：底座、支杆和球托；

所述支杆的一端固定于所述底座；

所述支杆的另一端连接三叉式支架；

所述积分球固定于所述三叉式支架。

优选地，所述积分球的内壁为中性均匀漫反射面，且各处的反射比均匀相等。

优选地，所述积分球还包括出射窗口，所述出射窗口通过光纤连接所述光谱仪。

本实用新型实施例的技术方案，通过设置微显示屏、积分球、光谱仪和上位机；所述微显示屏可拆卸地置于所述积分球内；所述积分球，用于收集积分球内的径向照射的光线；所述光谱仪连接所述积分球以接收所述光线，用于根据所述光线测量所述微显示屏的光谱功率分布；所述上位机用于根据所述光谱功率分布计算光通量。实现了对微显示屏进行光通量的测量，达到了准确地进行微显示屏光通量测量的技术效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种光通量测量系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的积分球的结构示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种光通量测量系统的结构示意图；

图4(a)-(c)是本实用新型实施例二提供的micro-led显示芯片的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的积分球的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的一种光通量测量系统的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的固定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电极为第二电极，且类似地，可将第二电极称为第一电极。第一电极和第二电极两者都是电极，但其不是同一电极。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种光通量测量系统的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例的光通量测量系统包括：微显示屏1、积分球2、光谱仪3和上位机4。

其中，微显示屏1是尺寸很小的显示屏，通常为对角线长度小于2英寸的显示屏，但在微显示屏1上又可以显示密度很大、信息量很高的显示内容，比如，在不足1平方英寸的面积上可以显示124*768的像素密度。这种微显示屏可通过光学系统放大成任意尺寸供人们观看，还可以应用于眼罩或眼镜等随身物品上，给人们带来很多的便利。本实用新型实施例中的微显示屏1为lcos微显示屏、oled微显示屏、micro-led微显示屏或mini-led微显示屏中的一种。

进一步地，所述微显示屏1可拆卸地置于积分球2内。积分球2用于将微显示屏1发出的光进行漫反射，以在积分球2内形成均匀光。具体地，图2为本实用新型实施例一中的积分球的结构示意图，如图2所示，积分球2为一内部中空的球壳，其半径处处相等，且内壁呈一完整的几何球面，该几何球面为中性均匀漫反射面，以对各种波长的入射光线具有相同的反射比，以在积分球2内部形成微显示屏1均匀照度。优选地，可以硫酸钡或聚四氟乙烯为材料涂覆积分球2的内表面，以形成所述中性均匀漫反射面。

进一步地，积分球2具有开口式狭缝21，作为所述微显示屏1进入积分球的入口，当使用积分球2进行微显示屏的光通量测量时，微显示屏1从开口式狭缝21中进入至积分球2内部。当点亮微显示屏1时，即可在积分球2内部形成均匀光信号，并可传输至光谱仪3。

优选地，光谱仪3可通过光纤接收所述均匀光信号，以获得光谱功率分布。

进一步地，上位机4用于根据所述光谱功率分布计算光通量。优选地，还可生成光谱功率分布图，用于对微显示屏100所发光的光谱做进一步的分析。

其中，光谱仪3可将微显示屏1发出的复色光分解为单色光，并对每一种单色光进行各项光学参数测量，之后，可通过上位机4分别计算每个单色光的光通量，然后将各个单色光的光通量相加即可得到微显示屏1的光通量。

本实用新型实施例的技术方案，通过设置微显示屏、积分球、光谱仪和上位机；所述微显示屏可拆卸地置于所述积分球内；所述积分球，用于收集积分球内的径向照射的光线；所述积分球具有开口式狭缝，作为所述微显示屏或标准灯进入积分球的入口；所述光谱仪连接所述积分球以接收所述光线，用于根据所述光线测量所述微显示屏的光谱功率分布；所述上位机用于根据所述光谱功率分布计算光通量。实现了对微显示屏进行光通量的测量，达到了准确地进行微显示屏光通量测量的技术效果。

实施例二

图3为本实用新型实施例二提供的一种光通量测量系统的结构示意图，如图3所示，本实用新型实施例的光通量测量系统包括：微显示屏100、积分球200、光谱仪300和上位机400。

优选地，本实用新型实施例中的微显示屏100可为micro-led微显示屏或mini-led微显示屏。其中，micro-led微显示屏是基于micro-led制作的微显示屏，其中，micro-led通常为1-10微米的led晶体，可实现制作0.05毫米或更小尺寸像素颗粒的显示屏。mini-led微显示屏是基于mini-led制作的微显示屏，其中，mini-led通常为数十微米级的led晶体，可实现制作0.5-1.2毫米像素颗粒的显示屏。

优选地，制作micro-led显示屏主要包括：按特定顺序排列的若干个micro-led显示芯片，其中，micro-led显示芯片的制作方法主要包括：

步骤a，如图4(a)所示，依次堆叠蓝宝石衬底101、gan(氮化镓)基缓冲层102和n型半导体层103以形成氮化镓外延片。所述氮化镓外延片上依次形成多量子阱发光层104、p型半导体层105以及电流扩展层106。其中，多量子阱发光层104的材料为ingan(氮化铟镓)和/或gan；p型半导体层105的材料为p型gan；电流扩展层106的材料包括ito(氧化铟锡)、izo(氧化铟锌)等。

步骤b，如图4(b)所示，对步骤a所得结构进行刻蚀，以暴露n型半导体层103并形成贯穿电流扩展层106、p型半导体层105和多量子阱发光层104的通孔。

步骤c，如图4(c)所示，在步骤b所得结构的基础上，在通孔内沉积第一电极107，在电流扩展层106上沉积第二电极108，并在第一电极107和第二电极108之间填充绝缘材料以形成绝缘层109。其中，第一电极107和第二电极108的材料可以相同也可以不同，包括：ti(钛)、al(铝)、au(金)、cr(铬)、pt(铂)、ni(镍)的其中一种或多种组成。从而，制成micro-led显示芯片。多个micro-led显示芯片组合而形成微显示屏，如将发白光的micro-led显示芯片按矩阵排列而形成的微显示屏，本实用新型实施例中对micro-led显示芯片的发光颜色及在微显示屏上的排列顺序不做具体限制。

进一步地，所述微显示屏100通过柔性电路板110连接至驱动板120，所述驱动板120用于在通电时控制所述微显示屏100发光。优选地，驱动板120具有第三电极和第四电极，所述第三电极连接micro-led显示芯片的第一电极107，第四电极连接micro-led显示芯片的第二电极108。所述第三电极和第四电极的材料可以相同也可以不同，包括ti、al、au、cr、pt、ni的其中一种或多种组成。

进一步地，所述微显示屏100可拆卸地置于积分球200内。积分球200用于将微显示屏100发出的光进行漫反射，以在积分球200内形成均匀光。具体地，图5为本实用新型实施例二中的积分球的结构示意图，如图5所示，积分球200为一内部中空的球壳，其半径处处相等，且内壁呈一完整的几何球面，该几何球面为中性均匀漫反射面，以对各种波长的入射光线具有相同的反射比，以在积分球200内部形成微显示屏100所发光的均匀照度。优选地，可以硫酸钡或聚四氟乙烯为材料涂覆积分球200的内表面，以形成所述中性均匀漫反射面。

进一步地，积分球200具有开口式狭缝201，作为所述微显示屏100进入积分球200的入口，当使用积分球200进行微显示屏的光通量测量时，微显示屏100从开口式狭缝201中进入至积分球200内部。优选地，在积分球200的任意径向之一的一端具有开口式狭缝201，在该径向的另一端设有出射窗口202，在所述出射窗口前设置有一挡板203，以防止光直接进入出射窗口202。所述出射窗口202连接光纤204，用以将积分球200内的光信号传输至光谱仪300。

优选的，在测试时，将微显示屏100穿过所述开口式狭缝201固定于积分球内壁，微显示屏100的发光面朝向所述挡板203处。其中，可通过微显示屏100背面的卡扣结构将微显示屏100固定于积分球内壁。在固定所述微显示屏100时，为了避免外界光线对测量结果的影响，需保证积分球200不透光，具体地，在测试时保证积分球200不透光，可在开口式狭缝201位置处的积分球内壁设置海绵结构，有利于积分球200的内壁和微显示屏100的紧密贴合。

在一替代实施例中，也可在微显示屏100的背面设置海绵结构，以避免开口式狭缝201处透光。

优选地，积分球200的直径可为10-30mm。例如，积分球200的直径为30mm，所述狭缝201的尺寸可为3*15mm(毫米)，可满足0.2-1.1英寸的微显示屏100的光通量测量需求，其中，微显示屏100可为micro-led微显示屏，其长宽比为16:9，其短边尺寸为13.7mm。

优选地，还包括辅助灯205，设置于积分球200内。由于在使用积分球200进行测量时自吸收产生误差，因此，在积分球200内部设置辅助灯205，以补偿积分球200对微显示屏100所发光的吸收。例如，可使用型号为aux-100，电源100w(瓦特)，电压12v(伏特)，电流8.33a(安培)，色温为3000k(开尔文)的辅助灯。

进一步地，如图6所示，本实用新型实施例二提供的一种光通量测量系统还包括标准灯500，可拆卸地设置于积分球200内部，用于在测量前对系统进行校准。标准灯500也可通过开口式狭缝201进入积分球200并固定与积分球200的内壁，并可通过电源510点亮。标准灯500具体可用于复制和保持光度、辐射度量的单位及量值传递的各种电光源，是光学辐射计量中的标准量具，也就是一种经过校准的、在校准条件下(特定电流或特定电压)能发出固定光通量的灯具，因此，可以起到对系统进行校对的作用。即在测量时，可首先通过标准灯500进行定标，再进行后续的检测。例如，国产bdt型总光通量标准灯bdt-1型规定：电压100v，0.76a，分布温度为2353k时，光通量为400lm(流明)。我们可以使用型号为csfs-050型号的标准灯，校准范围为350-1050nm(纳米)，其光通量为50lm。

进一步地，所述积分球200连接固定装置，如图7所示为所述固定装置的结构示意图，所述固定装置包括：底座211、支杆212和支架213。所述支杆212的一端固定于所述底座211；所述支杆的另一端连接支架213；所述积分球200固定在支架213上。可以更好地固定所述积分球，避免积分球200晃动而影响测量结果。

进一步地，光谱仪300通过光纤204接收所述均匀光信号，以获得光谱功率分布。

优选的，在测试时，将微显示屏100穿过所述开口式狭缝固定于狭缝处的积分球内壁，微显示屏100的发光面朝向所述挡板203处。其中，在固定所述微显示屏100时，保证积分球200不透光。

进一步地，上位机400用于根据所述光谱功率分布计算光通量。优选地，还可生成光谱功率分布图，用于对微显示屏的光谱做进一步的分析。

其中，光谱仪300可将微显示屏100发出的复色光分解为单色光，并对每一种单色光进行各项光学参数测量，之后，可通过上位机400分别计算每个单色光的光通量，然后将各个单色光的光通量相加即可得到微显示屏100的光通量。

具体地，可在测量前，将标准灯500从所述开口式狭缝201放入积分球200内部并点亮，进行光通量的测量，获取光谱仪300的读数为yref(λ)；之后，将辅助灯205点亮，获得光谱仪300的读数yaux,ref(λ)；再之后，将标准灯500更换为微显示屏100，保持辅助灯205的点亮但关闭微显示屏100的显示，获得光谱仪300的读数为yaux,test(λ)；之后将所述辅助灯205熄灭，将所述微显示屏100点亮，优选地，在对微显示屏100进行光通量测试时，控制微显示屏100全亮，从而获得光谱仪300的读数为ytest(λ)。从而获得准确的微显示屏100的光通量：其中，φref(λ)为标准灯500的总光通量。

本实用新型实施例的技术方案，通过设置微显示屏、积分球、光谱仪和上位机；所述微显示屏可拆卸地置于所述积分球内；所述积分球，用于收集积分球内的径向照射的光线；所述积分球具有开口式狭缝，作为所述微显示屏或标准灯进入积分球的入口；所述光谱仪连接所述积分球以接收所述光线，用于根据所述光线测量所述微显示屏的光谱功率分布；所述上位机用于根据所述光谱功率分布计算光通量。实现了对微显示屏进行光通量的测量，达到了准确地进行微显示屏光通量测量的技术效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。