能增加收光量及角度的收光装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种能增加收光量及角度的收光装置，包括一积分球及一支撑治具，其中该积分球为一中空的圆形球体，其内壁面均匀形成有一反射面，其外壁则设有一收光柱及至少一出光柱，该收光柱及该出光柱上分别开设有一收光孔及一出光孔，以与该积分球内之空间相连通；该支撑治具则包括一定位环及一透光玻板，该定位环能套接至该收光柱，该透光玻板则固设于该定位环的顶侧，以供支撑及放置一待测发光元件，使该待测发光元件产生的光线进入该积分球后，能投射至一光检测装置进行检测，如此，由于该待测发光元件能透过该透光玻板，定位于紧邻该收光孔的位置，故能有效增加该收光孔接收该待测发光元件产生的光线的收光量及收光角度，提升检测上的精确度。
【专利说明】能增加收光量及角度的收光装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种能增加收光量及角度的收光装置，尤指在一积分球的收光柱上装 设一支撑治具，令一待测发光元件能被定位于邻近该收光柱的位置，以增加该积分球收光 量及角度的收光装置。
【背景技术】
[0002] 发光二极管（Light-Emitting Diode, LED)是一种于通电后能产生光亮的半导体 电子元件，相较于传统的照明用具，发光二极管具有效率高、成本低、反应速度快且使用寿 命长的优点，故近年来开始被大量应用在交通号志、照明器具、显示面板甚至光通讯等领域 上，成为经济发展及科技研发上极具影响力的关键技术之一。
[0003] 发光二极管中主要发光的元件为晶粒（crystal grain)，由于晶粒的发光亮度、波 长、色温及操作电压等特性会因加工条件上的些微差异而有所不同，且即便是由同一片晶 圆（wafer)切割而成的晶粒，其发光特性亦并不完全相同，因此，在业者将晶圆切割成多个 晶粒后，切割下来的晶粒尚须经过一检测程序，以根据晶粒的主波长、发光强度、光通亮、色 温、工作电压、反向击穿电压等特性参数进行分级后，再将不同等级的晶粒应用于适合的领 域中。
[0004] -般而言，现今业者在进行检测程序时，多使用积分球（Integrating Sphere),积 分球一种理想的光学扩散器，其构形为一中空球体，且内部涂布有高稳定度、高反射率的一 反射层（如：硫酸钡)，以在其内部形成一无光害的空间，确保光线投射至该积分球内后，不 会受到其他光源的光害影响，进而降低因光线形状、发散角度及不同检测位置的响应度所 造成的检测误差，使得检测结果更为可靠。请参阅图1所示，为一种公知检测装置1的结构， 该检测装置1包括一积分球11及一点测探针12,该积分球11上设有一收光柱111及二出 光柱112,该收光柱111及出光柱112分别开设有开孔，以连通至该积分球11内的空间，该 出光柱112分别与一光纤13及一光检测器14相连接；该点测探针12经由一点测装置（图 中未示）定位于对应该收光柱111的位置，且该点测探针12下方呈放有一发光二极管的晶 粒10。在进行检测时，该点测探针12能朝下位移，以分别电气连接至该晶粒10的接脚，令 该晶粒10投射出光线，使该发光二极管的晶粒10发出的光线投射至该积分球11内部后， 再通过该光纤13与光检测器14,检测该发光二极管的晶粒10的特性参数。
[0005] 该晶粒10投射出的光线能在该积分球11中反射、漫射，而形成极为均匀地光束， 被该光纤13及该光检测器14接收，有效地避免了各种可能造成误差的干扰因素。然而，实 际上在进行检测程序时，通过该检测装置1所检测出的光线数据，仍无法理想地完全反应 出该晶粒10的真正特性，现分别详述其理由及该检测装置1的缺陷如下：
[0006] (1)晶粒10与收光柱111间的距离：由于该晶粒10必须经由该点测探针12来通 电驱动，故该晶粒10与该收光柱111间必然存在着一间隔距离D1，因此，该晶粒10投射出 的光线并无法在不受外界干扰的情况下，理想地投射至该积分球11中，且该晶粒10在投射 出光线时，尚具有一预定的投射角度A，若该投射角度A较大或该间隔距离D1过长，则该光 线在经过该间隔距离D1后，必然会有部分的光线无法顺利被该收光柱111收集，而影响在 测量上的精准度。
[0007] (2)收光柱111上开孔的孔径大小：如前所述，由于该收光柱111与该晶粒10间 具有该间隔距离D1，故在进行检测时，该收光柱111上的开孔必然需设计成远较该晶粒10 为大，如此，才能尽可能地避免光线经该投射角度A扩散后，无法全部进入该积分球11的问 题，然而，在该收光柱111的开孔与该晶粒10并不匹配的情况下，该晶粒10投射出的光线 于该积分球11内反射与漫射后，尚可能会由该收光柱111射出，造成该积分球内原应完全 密闭的检测环境被破坏，进而影响到检测上的精准性。
[0008] 因此，如何对公知的检测装置进行改良，以解决过去在进行检测程序时，晶粒10 产生的光线无法完全地进入该积分球11，且该积分球11中经反射及漫射后的光线，尚可能 由该收光柱111散漏至外界的问题，即成为本发明在此亟欲解决的重要问题。
【发明内容】
[0009] 有鉴于公知检测装置在进行检测程序时，积分球的收光量受限于晶粒的收光角度 影响的问题，发明人凭借着多年的实务经验，在不断地研究、测试及改良后，终于设计出一 种能增加收光量及角度的收光装置，期能解决公知检测装置的诸多问题。
[0010] 本发明的目的，是提供一种能增加收光量及角度的收光装置，所述收光装置包括 一积分球及一支撑治具，其中所述积分球为一中空的圆形球体，所述积分球的内壁表面均 匀涂布或形成有一反射面，所述积分球的外壁开设有一收光孔及至少一出光孔，所述收光 孔及出光孔分别与所述积分球内的空间相连通；所述支撑治具包括一定位环及一透光玻 板，其中所述定位环能固设至所述积分球上对应于所述收光孔的位置，并与所述积分球结 合成一体，所述透光玻板固设在所述定位环的顶侧，以在所述定位环与所述积分球结合成 一体时，所述透光玻板能对应于所述收光孔。如此，由于所述待测发光元件直接被置放在 所述透光玻板上紧邻该收光孔的位置，故能有效缩减所述积分球与待测发光元件的间隔距 离，避免所述待测发光元件产生的光线经一发光角度扩散后，无法完全进入所述积分球的 问题，以确保所述待测发光元件在发光角度范围内所产生的所有光线，均能经由反射面均 匀反射及漫射，再经由所述出光孔射出，有效改善所述光检测装置对所述待测发光元件的 量测准确度。
[0011] 在优选的实施方式中，所述透光玻板面对所述收光孔的一侧表面上，除中央对应 于供支撑及放置所述待测发光元件的部位形成有一透光检测区外，其余部位均涂布有一反 光层，以形成一不透光反射区，所述透光检测区的构形对应于所述待测发光元件的大小。
[0012] 如此，由于所述透光检测区的构形对应于所述待测发光元件的大小，故在一点测 探针对所述待测发光元件施加电流，进行点测时，所述待测发光元件所产生的光线，除了会 在所述积分球内被所述反射面均匀地反射及漫射外，尚会因所述不透光反射区的辅助，被 反射回所述积分球内，直到形成均匀光强，经由所述出光孔，射出所述积分球外为止，以降 低反射及漫射光由所述收光孔散失的程度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是公知的检测装置示意图；
[0014] 图2是本发明的收光装置的立体示意图；
[0015] 图3A是本发明的收光装置的作动示意图；及
[0016] 图3B是本发明的收光装置的作动示意图。
[0017] 主要元件标号说明
[0018] 收光装置 ......... 2
[0019] 积分球 ......... 21
[0020] 反射面 ......... 210
[0021] 收光柱 ......... 211
[0022] 收光孔 211a
[0023] 出光柱 ......... 212
[0024] 出光孔 212a
[0025] 支撑治具 ......... 22
[0026] 定位环 ......... 221
[0027] 定位空间 221a
[0028] 嵌合元件 ......... 221b
[0029] 透光玻板 ......... 222
[0030] 点测探针 ......... 30
[0031] 待测发光元件......... L
[0032] 透光检测区 ......... F1
[0033] 不透光反射区......... F2
[0034] 发光角度 ......... Θ
[0035] 密封元件 ......... Μ
[0036] 厚度 ......... D2
【具体实施方式】
[0037] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合附图进一步说 明本发明的【具体实施方式】。
[0038] 本发明是一种能增加收光量及角度的收光装置，请参阅图2及图3Α所示，为本发 明的第一较佳实施例，该收光装置2包括一积分球21及一支撑治具22,该积分球21的构形 为一中空的球状体，其内壁面上均匀涂布或形成有一反射面210,其外壁上则凸设有一收光 柱211及至少一出光柱212 (该出光柱212的数量可依业者实际的检测方式调整)，该收光 柱211的中央开设有一收光孔211a，各出光柱212的中央则分别开设有一出光孔212a，且 该收光孔211a及出光孔212a与该积分球21内部的空间相连通。
[0039] 该支撑治具22包括一定位环221及一透光玻板222,该定位环221面向该积分球 21的底侧内缘开设有一定位空间221a，该定位空间221a的构形与该收光柱211的构形相 匹配，以能套接于该收光柱211上，且该定位环221上尚活动地设有多个嵌合元件221b，令 使用者能透过转动各嵌合元件221b的一端，使该嵌合元件221b的另一端迫紧至该收光柱 211的周缘，让该定位环221与该收光柱211结合成一体；该透光玻板222固设于该定位环 221远离该收光柱211的顶侧，以能透过该定位环221，定位至对应于该收光孔211a的位 置，使外界的光线能依序通过该透光玻板222及该收光孔21 la，进入该积分球21中。
[0040] 发明人根据多年来的实务经验，发现公知的检测装置之所以具有过大的检测误 差，其主要原因在于过去在执行检测程序时，发光二极管的晶粒必须先置放于一检测平台 上，再透过一点测装置逐一驱动发光二极管的晶粒发亮，由此可知，该点测装置所占据的空 间，即为检测误差的主要来源，因此，请参阅图3A所示，本发明的收光装置2的一设计重点， 即利用该透光玻板222,作为可直接承载一待测发光元件L (如：发光二极管的晶粒)的支撑 面，令该待测发光元件L能透过该透光玻板222,紧贴于该收光柱211上，据此，即可确保该 待测发光元件L的光线能完全投射于该积分球21中。在进行检测程序时，业者能在各出光 柱212上分别连接装设一光检测器（图中未示）；或在各该出光柱212上装设一密封元件Μ (如：密封盖或反射板)，由于光检测器的结构并非本发明的保护重点，故在图3Α及3Β中，仅 绘制二密封元件Μ装设于该积分球21的态样，以期能清楚呈现出该积分球21的内部构形， 在此一并说明。
[0041] 请参阅图2至图3Β所示，在本实施例中，该收光装置2配合一点测装置（图中未 示)，对该待测发光元件L进行检测，该点测装置的一点测探针30定位于该收光装置2的上 方，且能活动地进行上下位移，由于该点测探针30设于该支撑治具22远离该积分球21的 方向，故该点测探针30的占用空间并不会影响该收光装置2于检测上的精确度。在该点测 探针30分别电气连接至该待测发光元件L的接脚时，该待测发光元件L将能被通电驱动， 并产生出光线，且该光线能经由该收光孔211a，射入该积分球21内，随后，光线会在该积分 球21内被该反射面均匀地反射及漫射，以在该积分球21内形成均匀的光强分布，再经由该 出光孔212a，射出该积分球21外，使该光检测装置能由该出光孔212a，检测到非常均匀的 漫射光束，并据以对该待测发光元件L进行检测。
[0042] 承上，在本发明的第一较佳实施例中，该透光玻板222面对该收光孔211a的表面 上，除中央对应于该待测发光元件L的部位形成有一透光检测区F1外，其余部位均涂布有 一反光层，以形成一不透光反射区F2,且该透光检测区F1的构形对应于该待测发光元件L 的大小。如此，在该点测探针30当对该待测发光元件L施加电流，进行点测时，该待测发光 元件L所产生的光线，在依序通过该透光玻板222及该收光孔211a，射入该积分球21后， 除了会在该积分球21内被该反射面均匀地反射及漫射外，尚会因该不透光反射区F2的辅 助，被反射回该积分球21内，继续被该反射面反射及漫射，直到形成均匀光强，经由该出光 孔212a，射出该积分球21外为止，故能大幅降低反射及漫射光由该收光孔211a散失的程 度。
[0043] 请参阅图1、2、3B所示，比较公知检测装置1与本发明的收光装置2后可明显看 出，利用该收光装置2进行检测时，该待测发光元件L与该积分球21间的距离仅为该透光 玻板222的厚度D2,该厚度D2不仅远较图1中的间隔距离D1为短，且由于该透光玻板222 贴设于该收光柱211上，故该待测发光元件L产生的光线并无需先穿过外界空气，再进入 该积分球21，据此，即能确保光线不会受到外界的干扰，并提升检测上的精准度，此外，该待 测发光元件L产生的光线虽具有一发光角度Θ，然而，由于该透光玻板222紧邻该收光孔 211a及该透光检测区F1，故该待测发光元件L产生的光线在进入积分球21后，会随着该发 光角度Θ扩散，意即，本发明的收光装置2能确保该待测发光元件L产生的光线完全地投 射至该积分球21中，令该积分球21的收光量比公知检测装置大，同时，还能完善地解决收 光角度的问题。
[0044] 在此要特别一提的是，图2中所绘制的积分球21，其收光孔211a开设于该收光柱 211上，但是，在实际施作上，该收光孔211a亦能直接开设于该积分球21的外壁上，而无须 透过该收光柱211。业者仅需将该定位环221的底侧设计成与该积分球21上对应于该收光 孔211a的部位相匹配(如：一弧状凹面，以贴合至该积分球21上，或使该定位环221能嵌设 于该积分球21上的一嵌卡槽中)，则也能密闭地固设于该积分球21上对应于该收光孔21 la 的位置。此外，在本发明的第一较佳实施例中，该定位环221透过该等嵌合元件22 lb，迫紧 于该出光柱212的外缘，且该透光玻板222直接固设(如：以粘胶固定）于该定位环221的 顶面，但是，在本发明的其他较佳实施例中，该定位环221及该透光玻板222的定位方式并 不以前述的方法为限，该定位环221尚可使用嵌卡、螺合等方式，与该收光柱211结合成一 体，且该透光玻板222也能以套合或嵌卡的方式，固设于该定位环221上。
[0045] 此外，在前述实施例中，该透光玻板222通过反射层，区分为透光检测区F1及不透 光反射区F2,但是，业者亦能直接使用不同材料制作该透光玻板222,意即，业者能使用透 光材料制成该透光玻板222上透光检测区F1，并使用整块的不透光反射材料制作该不透光 反射区F2,如此，也能达成相同的效果。此外，在前述实施例中，该反射层的材质与该积分 球21中反射面210的材质相同，以达成较佳的检测效果，但是，实际施作上，该反射层的材 质仍可依业者的需求进行调整。
[0046] 以上所述仅为本发明的若干较佳实施例，但是，本发明的技术方案并不局限于此， 凡相关【技术领域】的人士，在参酌本发明的技术内容后所能轻易思及的等效变化，均应不脱 离本发明的保护范畴。
【权利要求】
1. 一种能增加收光量及角度的收光装置，其特征在于，所述能增加收光量及角度的收 光装置包括： 一积分球，为一中空的圆形球体，其内壁表面形成有一反射面，所述积分球的外壁上开 设有一收光孔及至少一出光孔，所述收光孔及出光孔分别与所述积分球内的空间相连通； 及 一支撑治具，包括一定位环及一透光玻板，其中所述定位环的底侧构形与所述积分球 上对应于所述收光孔的部位的构形相匹配，以使所述定位环能固设于所述积分球上对应于 所述收光孔的位置，并与所述积分球结合成一体，所述透光玻板固设于所述定位环的顶侧， 使所述透光玻板能对应于所述收光孔，在一待测发光兀件定位于所述透光玻板的背对所述 收光孔的一侧表面，且一光检测装置定位于所述出光孔的情况下，所述待测发光元件产生 的光线能依序通过所述透光玻板及收光孔，投射至所述积分球内，并在所述积分球内被所 述反射面均匀地反射及漫射后，再由所述出光孔，投射至所述光检测装置。
2. 如权利要求1所述的收光装置，其特征在于，所述透光玻板面对所述收光孔的另一 侧表面上，除中央对应于所述待测发光元件的部位形成有一透光检测区外，其余部位均涂 布有一反光层，以形成一不透光反射区，且所述透光反射区的构形对应于所述待测发光元 件的大小。
3. 如权利要求2所述的收光装置，其特征在于，所述收光孔开设于所述积分球上的一 收光柱的中央部位，所述收光柱的构形与所述定位环的底侧开设的一定位空间相匹配，且 所述定位环的外缘尚活动地嵌设有多个嵌合元件，以在所述定位环的底侧套接至所述收光 柱上的情况下，各所述嵌合元件的一端能被转动，使其另一端迫紧至所述收光柱的周缘，令 所述定位环能紧密地与所述收光柱结合成一体。
4. 如权利要求3所述的收光装置，其特征在于，所述透光玻板上反光层的材质与所述 积分球内壁上的反射面的材质相同。
【文档编号】G02B27/09GK104102008SQ201410047276
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年2月11日 优先权日:2013年4月2日
【发明者】陈正泰, 李志宏, 陈志伟 申请人:豪勉科技股份有限公司