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JP2013174546A - Light emission-inspecting device and light emission-inspecting method - Google Patents

Light emission-inspecting device and light emission-inspecting method Download PDF

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JP2013174546A
JP2013174546A JP2012040195A JP2012040195A JP2013174546A JP 2013174546 A JP2013174546 A JP 2013174546A JP 2012040195 A JP2012040195 A JP 2012040195A JP 2012040195 A JP2012040195 A JP 2012040195A JP 2013174546 A JP2013174546 A JP 2013174546A
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light
light receiving
receiving means
light source
optical
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JP2012040195A
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Inventor
Morimichi Ito
盛通 伊藤
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emission-inspecting device which, even when a light source is formed by arranging light emitting elements having a biased radiation intensity distribution or chromaticity distribution in an array, can perform evaluation and inspection by averaging a light emission state of the whole array-shaped light source in a short tact time regardless of a relative position between light receiving means and a light emitting element.SOLUTION: Emitted light from a light source 102 comprising a plurality of LED packages 101 is passed through a first diffuser plate 103 and led to a second diffuser plate 104, and emitted light from the second diffuser plate 104 is received by a light receiving part 105. The optical properties of the light source 102 are inspected by inspection means 120 on the basis of output from the light receiving part 105.

Description

この発明は、例えば、LED(Light Emitting Diode)などの発光素子からなる光源について、パッケージに起因する波長毎の配光特性の相違に拘らず、その発光特性を迅速に測定できる発光検査装置および発光検査方法に関する。   The present invention relates to a light emission inspection apparatus and a light emission device capable of quickly measuring light emission characteristics of a light source composed of light emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes), regardless of differences in light distribution characteristics for each wavelength caused by a package. It relates to the inspection method.

近年、省エネルギー用の照明や、テレビ用バックライトの部品としてLEDの必要性が認識されてきている中、低価格LEDへの要求も非常に高まってきている。   In recent years, as the necessity of LEDs has been recognized as a part of energy-saving lighting and television backlights, the demand for low-cost LEDs has also increased greatly.

LEDパッケージ、およびそのLEDパッケージを組み合わせたモジュールを生産するメーカーでは、最終検査の一環として、各発光素子パッケージの光学特性を測定する必要がある。測定項目としては、例えば、輝度、色度である。   Manufacturers that produce LED packages and modules that combine the LED packages need to measure the optical characteristics of each light emitting device package as part of the final inspection. Examples of measurement items include luminance and chromaticity.

従来のLED発光検査装置は、特許文献1(特開2008−76126号公報)に開示されているように、LED素子から放射される全光束を積分球内に取り込み、LED素子からの全光束を積分球面内部で複数回拡散反射させることで、所定空間内で同一強度に均一化した光を、フォトダイオードなどからなる受光器に導いて測定を行っている。これが、積分球方式である。   As disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-76126), a conventional LED light emission inspection apparatus takes in a total luminous flux emitted from an LED element into an integrating sphere, and takes the total luminous flux from the LED element. Measurement is performed by diffusing and reflecting a plurality of times inside the integrating sphere to guide light that has been made uniform in a predetermined space to the same intensity to a light receiver such as a photodiode. This is the integrating sphere method.

また、特許文献2(特開2009−150791号公報)に開示されているように、受光素子の周りに複数個の受光器を、間隔を開けて設置し、発光素子のLEDから放射される全光束を多くの受光面に取り込んで測定する発光検査装置もある。これが、軸上検査方式である。   Further, as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-150791), a plurality of light receivers are installed around the light receiving element at intervals, and all light emitted from the LEDs of the light emitting element is emitted. There is also a luminescence inspection apparatus that measures a light beam by taking it in many light receiving surfaces. This is the on-axis inspection method.

しかし、上記特許文献1にて開示されている従来の積分球方式では、発光測定時にLED素子からの発光を漏れなく取り込むために、LED素子を素子保持部とともに水平移動した後に、LED素子を素子保持部とともに計測本体部側に上昇させ、素子保持部と計測本体部を光が漏れないように一体化して積分球を形成する。   However, in the conventional integrating sphere method disclosed in Patent Document 1, in order to capture light emitted from the LED element without omission during light emission measurement, the LED element is moved horizontally together with the element holding portion, and then the LED element is moved to the element. The element holding part and the measurement main body part are raised together with the holding part and integrated so that light does not leak to form an integrating sphere.

このようにして、その積分球の内部にLED素子を収容する素子保持部の垂直駆動を行う上下機構が必要であり、水平駆動後の垂直駆動では検査タクトの増加を招くため、LED素子の量産には適さない。加えて、LED素子が多数配置されたモジュールを検査しようとした場合、素子が大型になれば併せて検査装置も大型化する必要があり、装置の高コスト化や汎用性に問題がある。   In this way, there is a need for a vertical mechanism for vertically driving the element holding portion that accommodates the LED element inside the integrating sphere, and the vertical driving after the horizontal driving causes an increase in inspection tact. Not suitable for. In addition, when trying to inspect a module in which a large number of LED elements are arranged, if the element becomes large, it is necessary to increase the size of the inspection apparatus, which causes a problem in cost increase and versatility of the apparatus.

また、上記特許文献2にて開示されている従来の軸上測定方式では、受光器を複数個設置して受光面を拡大させているため、こちらもLED素子が多数配置されたモジュールを検査しようとすると、やはり検査装置の大型化、高コスト化が問題になる。また、複数個の受光器(特許文献2の場合はフォトダイオードPD1〜PD9)の性能ばらつきや受光光を電気信号に変換する際のソフトウェアも複雑になる。   Further, in the conventional on-axis measurement method disclosed in Patent Document 2, a plurality of light receivers are installed to enlarge the light receiving surface, so here too, let's inspect a module in which a large number of LED elements are arranged. As a result, the increase in the size and cost of the inspection apparatus is also a problem. In addition, performance variations of a plurality of light receivers (in the case of Patent Document 2, photodiodes PD1 to PD9) and software for converting received light into an electrical signal become complicated.

そこで、平均化するための反射拡散部材を使用するという積分球方式の長所と、検査タクトが短いという軸上検査方式の長所とを併せ持たせるため、LED素子からの発光光を透過拡散させて受光器で測定する方式が提案されている。この発光検査装置は、特許文献3(特開2005−283217公報)に開示されているように、LED素子からの発光光を平均的に捉えるために、発光光を受光器で直接受光するのではなく、発光を一旦、単一の拡散板に当てることで拡散させて、拡散光を測定する。このようにすることで、軸上検査方式よりも受光器の数を減らすことができ、かつ、積分球方式よりタクトタイムが短い。   Therefore, in order to have both the advantage of the integrating sphere method of using a reflection diffusing member for averaging and the advantage of the on-axis inspection method of having a short inspection tact, the emitted light from the LED element is transmitted and diffused. A method of measuring with a light receiver has been proposed. As disclosed in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-283217), this light emission inspection apparatus does not directly receive light emitted by a light receiver in order to capture light emitted from LED elements on an average. Instead, the emitted light is once applied to a single diffuser plate to be diffused, and the diffused light is measured. By doing so, the number of light receivers can be reduced as compared with the on-axis inspection method, and the tact time is shorter than that of the integrating sphere method.

特開2008−76126号公報JP 2008-76126 A 特開2009−150791号公報JP 2009-150791 A 特開2005−283217公報JP 2005-283217 A

しかしながら、上記特許文献3に開示されている拡散板を1枚配置する方式では、蛍光体樹脂で封止されるなどしてパッケージングされたLED素子が多数配置されたモジュールを検査する場合、短タクトで検査するには問題がある。これについて以下に述べる。   However, in the system in which one diffusion plate disclosed in Patent Document 3 is arranged, when inspecting a module in which a large number of LED elements packaged by sealing with a phosphor resin are inspected, a short time is required. There is a problem with the tact inspection. This is described below.

LED素子のうち、青色と黄色、あるいは青色と緑色と赤色、といったように複数の波長ピークを持つようなLED素子について考える。これには、例えば疑似白色LEDが考えられる。このLEDパッケージの模式図を図11に示す。   Consider LED elements having a plurality of wavelength peaks such as blue and yellow or blue, green and red among LED elements. For example, a pseudo white LED can be considered. A schematic diagram of this LED package is shown in FIG.

このような素子を作製するためには、青色などの単色のLEDチップ1011を基材1012上にダイボンドおよびワイヤボンドして電流印加できるようにし、その後、微粒子状の蛍光体を混練した樹脂1013で封止するのが一般的に行われている。   In order to manufacture such an element, a single-color LED chip 1011 such as blue is die-bonded and wire-bonded on a substrate 1012 so that a current can be applied, and then a resin 1013 kneaded with a fine particle phosphor is used. Sealing is generally performed.

したがって、青色と黄色の2つの波長ピークを持つ疑似白色LEDを例にすると、LED素子からの発光光の起源は、青色は、LEDチップ1011、黄色は、蛍光体樹脂1013である。その放射強度分布を考えた場合、青色成分については、元のLED1011から直進してきた成分が多いため、チップ直上が最も強度が強く、放射角が大きくなるにしたがって強度が小さくなる。また、黄色光は、蛍光であるため、角度によらず均一放射し、その放射角によらず一様になる。図11では、青色成分の放射強度分布1014、黄色成分の放射強度分布1015を、モジュールに重ねて示している。このように、単色波長のLEDチップ1011で蛍光体1013を励起するタイプのLEDパッケージでは、放射角度によって色度分布を持つ場合が多い。   Therefore, when a pseudo white LED having two wavelength peaks of blue and yellow is taken as an example, the light emitted from the LED element is emitted from the LED chip 1011 in blue and the phosphor resin 1013 in yellow. Considering the radiant intensity distribution, the blue component has many components that have traveled straight from the original LED 1011. Therefore, the intensity is highest directly above the chip, and the intensity decreases as the radiation angle increases. Moreover, since yellow light is fluorescence, it radiates | emits uniformly irrespective of an angle, and becomes uniform irrespective of the radiation angle. In FIG. 11, the radiant intensity distribution 1014 of the blue component and the radiant intensity distribution 1015 of the yellow component are shown superimposed on the module. As described above, the LED package of the type in which the phosphor 1013 is excited with the LED chip 1011 having a monochromatic wavelength often has a chromaticity distribution depending on the radiation angle.

このような色度分布を持つLEDパッケージを、1次元または2次元のアレイ状に配列することで1つの光源とし、軸上検査方式で発光測定する場合を考える。発光測定系の模式図を図12に示す。これは、LEDパッケージ1101a,1101bがアレイ状に配列された光源1102と、光源1102からの光が出射する方向に置かれた受光部1105からなる。受光する光の観察領域1106は、視野角で制限される。   Consider a case where LED packages having such a chromaticity distribution are arranged in a one-dimensional or two-dimensional array to form a single light source and light emission is measured by an on-axis inspection method. A schematic diagram of the luminescence measurement system is shown in FIG. This includes a light source 1102 in which LED packages 1101a and 1101b are arranged in an array and a light receiving unit 1105 placed in a direction in which light from the light source 1102 is emitted. The observation area 1106 of the received light is limited by the viewing angle.

このとき、受光部1105に入射する光について、受光部1105の直下のLEDパッケージ1101aでは青色成分が多くなるのに対し、受光部1105の直下から離れたLEDパッケージ1101bでは、黄色成分が多くなることが分かる。また、この2つのLEDパッケージ1101a,1101bでは、受光部1105との距離が異なるため、受光部1105に入射する光の強度が変わり、結果として全体の信号における各々のパッケージの信号強度の割合(以降、寄与率)が異なることになる。これでは、受光部直下のLEDパッケージ1101aや、その近傍のLEDパッケージのみが評価され、かつ受光部1105へ入射する色度成分の割合がLEDパッケージ毎によって異なるため、一様な評価ができない。   At this time, with respect to the light incident on the light receiving unit 1105, the blue component increases in the LED package 1101a immediately below the light receiving unit 1105, whereas the yellow component increases in the LED package 1101b far from the light receiving unit 1105. I understand. In addition, since the distance between the two LED packages 1101a and 1101b is different from the light receiving unit 1105, the intensity of light incident on the light receiving unit 1105 is changed, and as a result, the ratio of the signal intensity of each package in the entire signal (hereinafter referred to as the light intensity) , Contribution rate) will be different. In this case, only the LED package 1101a immediately below the light receiving unit and the LED package in the vicinity thereof are evaluated, and the ratio of the chromaticity component incident on the light receiving unit 1105 differs depending on the LED package, so that uniform evaluation cannot be performed.

これに対して、図13に示されるように、拡散板1103を光源1102と受光部1105との間に配置した場合を考える。この場合、受光部1105直下に配置されたLEDパッケージ1101aの場合は、青色成分も黄色成分も拡散板1103によって拡散された後、受光部1105に到達する。したがって、拡散板1103が無い場合と比較して、信号に含まれる色度成分のばらつきを抑制できる。   On the other hand, as shown in FIG. 13, consider a case where a diffusion plate 1103 is arranged between the light source 1102 and the light receiving unit 1105. In this case, in the case of the LED package 1101 a arranged immediately below the light receiving unit 1105, both the blue component and the yellow component are diffused by the diffusion plate 1103 and then reach the light receiving unit 1105. Therefore, variation in chromaticity components included in the signal can be suppressed as compared with the case where the diffusion plate 1103 is not provided.

しかし、受光部1105の直下から離れて配置されているLEDパッケージ1101bでは、拡散光についても光路長が受光部直下のLEDパッケージ1101aの場合と比較して長いため、信号強度が弱くなる。しかも、拡散板1103によって個々の光強度分布がランバート分布になるということは難しく、チップ直上では青色成分の割合が高い場合が多い。したがって、単一の拡散板1103を追加した場合でも、上記の課題について大幅な改善は見込めない。   However, in the LED package 1101b arranged away from directly below the light receiving unit 1105, the optical path length of the diffused light is longer than that in the LED package 1101a directly below the light receiving unit, and thus the signal intensity is weak. Moreover, it is difficult for the light intensity distribution to be Lambertian distribution by the diffusion plate 1103, and the ratio of the blue component is often high immediately above the chip. Therefore, even when a single diffusion plate 1103 is added, no significant improvement can be expected for the above problem.

これを解決するためには、受光部1105と拡散板1103との距離を大きくする、受光部1105の個数を増やす、もしくは受光部1105の数が少なくても、光源1102との相対位置を可変できる装置を用いて複数の場所を測定するといったことが考えられるが、これでは装置の大型化、高コスト化、検査タクトが長くなるといった課題が生じる。   In order to solve this, even if the distance between the light receiving unit 1105 and the diffusion plate 1103 is increased, the number of the light receiving units 1105 is increased, or the number of the light receiving units 1105 is small, the relative position with the light source 1102 can be changed. Although it is conceivable to measure a plurality of locations using an apparatus, this causes problems such as an increase in the size and cost of the apparatus and a longer inspection tact.

そこで、この発明の課題は、偏りのある放射強度分布あるいは色度分布を持った発光素子がアレイ状に並んだ光源であっても、受光手段と発光素子との相対位置によらず、アレイ状光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる発光検査装置および発光検査方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a light source in which light emitting elements having a biased radiation intensity distribution or chromaticity distribution are arranged in an array, regardless of the relative positions of the light receiving means and the light emitting elements. An object of the present invention is to provide a light emission inspection apparatus and a light emission inspection method capable of evaluating and inspecting the light emission state of the entire light source in an average with a short tact time.

上記課題を解決するため、この発明の発光検査装置は、
平面上に配列された複数の発光素子を含む光源から出射光を受光する受光手段と、
上記光源と上記受光手段との間の光路上に配置される光拡散手段と、
上記光源と上記光拡散手段との間の光路上に配置される光学手段と、
上記受光手段からの出力に基づいて上記光源の光学特性を検査する検査手段と
を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the light emission inspection apparatus of the present invention is:
A light receiving means for receiving emitted light from a light source including a plurality of light emitting elements arranged on a plane;
A light diffusing means disposed on an optical path between the light source and the light receiving means;
Optical means disposed on an optical path between the light source and the light diffusing means;
Inspection means for inspecting the optical characteristics of the light source based on the output from the light receiving means.

ここで、上記光源の光学特性とは、例えば、輝度や色度である。   Here, the optical characteristics of the light source are, for example, luminance and chromaticity.

この発明の発光検査装置によれば、上記受光手段と上記光拡散手段と上記光学手段とを備えるので、発光素子に放射強度分布や放射色度分布があったとしても、受光手段が受光する出射光の受光信号において、複数の発光素子それぞれの寄与の割合を一定にできる。これによって、受光手段と各発光素子との相対位置の違いによる強度および色度のばらつきを抑制することができる。   According to the light emission inspection apparatus of the present invention, since the light receiving means, the light diffusing means, and the optical means are provided, even if the light emitting element has a radiation intensity distribution or a radiation chromaticity distribution, the light receiving means receives light. In the received light signal, the contribution ratio of each of the plurality of light emitting elements can be made constant. Thereby, it is possible to suppress variations in intensity and chromaticity due to a difference in relative position between the light receiving means and each light emitting element.

そして、受光手段からの出力に基づいて光源の光学特性を検査するので、強度および色度のばらつきの抑制された受光手段からの出力を用いることになって、光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。   Since the optical characteristics of the light source are inspected based on the output from the light receiving means, the output from the light receiving means in which variations in intensity and chromaticity are suppressed is used, so that the light emission state of the entire light source can be reduced to a short tact time. Can be evaluated and tested on average.

また、一実施形態の発光検査装置では、
上記受光手段は、光ファイバを含み、
上記受光手段と上記光拡散手段との距離L1は、
上記受光手段に含まれる上記光ファイバにおける開口数をNAとし、
上記受光手段による観察領域の外寸幅をDとして、
D/(2tan(sin−1(NA))≦L1
を満たす。
Moreover, in the luminescence inspection apparatus of one embodiment,
The light receiving means includes an optical fiber,
The distance L1 between the light receiving means and the light diffusing means is
NA is the numerical aperture of the optical fiber included in the light receiving means,
The outer dimension width of the observation area by the light receiving means is D,
D / (2 tan (sin −1 (NA)) ≦ L1
Meet.

この実施形態の発光検査装置によれば、上記距離L1は、D/(2tan(sin−1(NA))≦L1を満たすので、光ファイバを用いて観察領域全体を網羅することができる。 According to the light emission inspection apparatus of this embodiment, the distance L1 satisfies D / (2 tan (sin −1 (NA)) ≦ L1. Therefore, the entire observation region can be covered using an optical fiber.

また、一実施形態の発光検査装置では、
上記受光手段は、レンズを含み、
上記受光手段と上記光拡散手段との距離L1は、
上記受光手段に含まれる上記レンズにおける画角をθとし、
上記受光手段による観察領域の外寸幅をDとして、
D/(2tan(θ/2))≦L1
を満たす。
Moreover, in the luminescence inspection apparatus of one embodiment,
The light receiving means includes a lens,
The distance L1 between the light receiving means and the light diffusing means is
The angle of view in the lens included in the light receiving means is θ,
The outer dimension width of the observation area by the light receiving means is D,
D / (2 tan (θ / 2)) ≦ L1
Meet.

この実施形態の発光検査装置によれば、上記距離L1は、D/(2tan(θ/2))≦L1を満たすので、レンズを用いて観察領域全体を網羅することができる。   According to the light emission inspection apparatus of this embodiment, the distance L1 satisfies D / (2 tan (θ / 2)) ≦ L1, so that the entire observation region can be covered using a lens.

また、一実施形態の発光検査装置では、上記光学手段は、光透過拡散部材を含む。   In one embodiment, the optical means includes a light transmission diffusion member.

この実施形態の発光検査装置によれば、上記光学手段は、光透過拡散部材を含むので、簡素な構成で測定ばらつきの少ない評価を行うことができる。   According to the light emission inspection apparatus of this embodiment, since the optical means includes the light transmission diffusion member, it is possible to perform evaluation with a simple configuration and little measurement variation.

また、一実施形態の発光検査方法では、
平面上に配列された複数の発光素子を含む光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導く工程と、
上記光拡散手段からの出射光の少なくとも一部を、受光手段によって受光する工程と、
上記受光手段からの出力に基づいて、上記光源の光学特性を、検査手段によって検査する工程と
を備える。
In the luminescence inspection method of one embodiment,
A step of guiding outgoing light from a light source including a plurality of light emitting elements arranged on a plane to light diffusing means through optical means;
Receiving at least a part of the emitted light from the light diffusing means by the light receiving means;
And a step of inspecting the optical characteristics of the light source by the inspection means based on the output from the light receiving means.

この実施形態の発光検査方法によれば、光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導き、光拡散手段からの出射光を受光手段によって受光するので、発光素子に放射強度分布や放射色度分布があったとしても、受光手段が受光する出射光の受光信号において、複数の発光素子それぞれの寄与の割合を一定にできる。これによって、受光手段と各発光素子との相対位置の違いによる強度および色度のばらつきを抑制することができる。   According to the light emission inspection method of this embodiment, the emitted light from the light source is guided to the light diffusing means through the optical means, and the emitted light from the light diffusing means is received by the light receiving means. Even if there is a chromaticity distribution, the contribution ratio of each of the plurality of light emitting elements can be made constant in the received light signal of the emitted light received by the light receiving means. Thereby, it is possible to suppress variations in intensity and chromaticity due to a difference in relative position between the light receiving means and each light emitting element.

そして、受光手段からの出力に基づいて光源の光学特性を検査手段によって検査するので、強度および色度のばらつきの抑制された受光手段からの出力を用いることになって、光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。   Then, since the optical characteristic of the light source is inspected by the inspection means based on the output from the light receiving means, the output from the light receiving means in which variations in intensity and chromaticity are suppressed is used, and the light emission state of the entire light source is determined. Can be evaluated and tested on average with short tact times.

この発明の発光検査装置によれば、上記受光手段と上記光拡散手段と上記光学手段と上記検査手段とを備えるので、偏りのある放射強度分布あるいは色度分布を持った発光素子がアレイ状に並んだ光源であっても、受光手段と発光素子との相対位置によらず、アレイ状光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。   According to the light emission inspection apparatus of the present invention, since the light receiving means, the light diffusing means, the optical means, and the inspection means are provided, light emitting elements having a biased radiation intensity distribution or chromaticity distribution are arranged in an array. Even if the light sources are arranged side by side, the light emission state of the entire array light source can be averaged and evaluated in a short tact time regardless of the relative position between the light receiving means and the light emitting element.

この発明の発光検査方法によれば、光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導き、光拡散手段からの出射光を受光手段によって受光するので、偏りのある放射強度分布あるいは色度分布を持った発光素子がアレイ状に並んだ光源であっても、受光手段と発光素子との相対位置によらず、アレイ状光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。   According to the light emission inspection method of the present invention, the emitted light from the light source is guided to the light diffusing means through the optical means, and the emitted light from the light diffusing means is received by the light receiving means. Even if a light source with distributed light sources is arranged in an array, the light emission state of the entire array light source is averaged and evaluated in a short tact time regardless of the relative position between the light receiving means and the light emitting element. be able to.

本発明の第1実施形態の発光検査装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light emission inspection apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の発光検査装置を適用した測定系の模式図である。It is a schematic diagram of the measurement system to which the luminescence inspection apparatus of the present invention is applied. 本発明の発光検査装置を適用した測定系の模式図である。It is a schematic diagram of the measurement system to which the luminescence inspection apparatus of the present invention is applied. 本発明の発光検査装置による測定結果である。It is a measurement result by the light emission test | inspection apparatus of this invention. 強度比に関する実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result regarding intensity ratio. 寄与率に関する実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result regarding a contribution rate. 色度に関する実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result regarding chromaticity. 色度に関する実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result regarding chromaticity. 本発明の第2実施形態の発光検査装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light emission test | inspection apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の発光検査装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light emission inspection apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の発光検査装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light emission inspection apparatus of 4th Embodiment of this invention. 他の遮光部材を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another light-shielding member. 蛍光体樹脂で封止したLEDパッケージの光強度分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light intensity distribution of the LED package sealed with fluorescent substance resin. LEDパッケージアレイを軸上検査方式で検査する状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which test | inspects an LED package array by an axial inspection system. 拡散板を1枚設置した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which installed one diffusion plate.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

(第1の実施形態)
図1は、この発明の第1実施形態の発光検査装置を示す模式図である。図1に示すように、この発光検査装置は、光学手段としての第1拡散板103と、光拡散手段としての第2拡散板104と、受光手段としての受光部105と、検査手段120とを備える。第1拡散板103と第2拡散板104と受光部105は、光源102側から順に、配置されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a light emission inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the light emission inspection apparatus includes a first diffusion plate 103 as an optical unit, a second diffusion plate 104 as a light diffusion unit, a light receiving unit 105 as a light reception unit, and an inspection unit 120. Prepare. The 1st diffuser plate 103, the 2nd diffuser plate 104, and the light-receiving part 105 are arrange | positioned in order from the light source 102 side.

上記光源102は、平面上に配列された複数の発光素子としてのLEDパッケージ101を含む。LEDパッケージ101は、n個(n≧2)あり、1次元、あるいは2次元(アレイ状)に配列されている。LEDパッケージ101には、受光部105の直下に位置するパッケージ101aと、端部に位置するパッケージ101bとを有する。   The light source 102 includes an LED package 101 as a plurality of light emitting elements arranged on a plane. There are n (n ≧ 2) LED packages 101, which are arranged one-dimensionally or two-dimensionally (arrayed). The LED package 101 includes a package 101a positioned directly below the light receiving unit 105 and a package 101b positioned at the end.

上記受光部105は、光電変換素子を含み、上記光源102からの出射光を受光して、電気信号に変換する。   The light receiving unit 105 includes a photoelectric conversion element, receives light emitted from the light source 102, and converts it into an electrical signal.

上記第2拡散板104は、上記光源102と上記受光部105との間の光路上に配置されている。   The second diffusion plate 104 is disposed on the optical path between the light source 102 and the light receiving unit 105.

上記第1拡散板103は、光源102と第2拡散板104との間の光路上に配置されている。なお、光学手段としては、第1拡散板103以外に、プリズムやレンズなどの光透過拡散部材であってもよい。   The first diffusion plate 103 is disposed on the optical path between the light source 102 and the second diffusion plate 104. The optical means may be a light transmissive diffusing member such as a prism or a lens other than the first diffusing plate 103.

上記検査手段120は、上記受光部105から出力される電気信号に基づいて上記光源102の光学特性を検査する。この光源102の光学特性とは、例えば、輝度や色度である。   The inspection unit 120 inspects the optical characteristics of the light source 102 based on the electrical signal output from the light receiving unit 105. The optical characteristics of the light source 102 are, for example, luminance and chromaticity.

上記LEDパッケージ101からの発光光は、直上の受光部105に到達するまでに、第1拡散板103と第2拡散板104とによって2回拡散されることになる。このため、強度分布がより均一になる。   The emitted light from the LED package 101 is diffused twice by the first diffusion plate 103 and the second diffusion plate 104 before reaching the light receiving unit 105 directly above. For this reason, the intensity distribution becomes more uniform.

さらに、上記第1拡散板103面内に、青色成分の拡散光111aと黄色成分の拡散光111bで表わされるような色度分布があったとしても、第1拡散板103と第2拡散板104とが離れていれば、第2拡散板104において2色の拡散光111a,111bが混ざり合う。青色成分の拡散光111aを、図中実線で示し、黄色成分の拡散光111bを、図中点線で示す。この混ざった光が、拡散光112として出射し、受光部105に到達する。このため、色度分布についても低減される。なお、受光部105は、観察領域106にて、光を検出する。   Further, even if there is a chromaticity distribution represented by the blue component diffused light 111a and the yellow component diffused light 111b in the surface of the first diffuser plate 103, the first diffuser plate 103 and the second diffuser plate 104 are used. Are separated from each other, the two colors of diffused light 111a and 111b are mixed in the second diffusion plate 104. The blue component diffused light 111a is indicated by a solid line in the figure, and the yellow component diffused light 111b is indicated by a dotted line in the figure. The mixed light is emitted as diffused light 112 and reaches the light receiving unit 105. For this reason, the chromaticity distribution is also reduced. The light receiving unit 105 detects light in the observation region 106.

上記第1拡散板103は、受光部105の直下、および、その近傍のLEDパッケージからの光を拡散して寄与率を低減するだけでなく、受光部105からはなれたLEDパッケージにおける光を、受光部105へと導光する。これによって、寄与率を増大させる機能を持つことになる。結果として、受光部105に入射する信号における、各LED素子の寄与率および色度分布は、より平均化されることになる。   The first diffusion plate 103 not only diffuses the light from the LED package directly under and near the light receiving unit 105 to reduce the contribution rate, but also receives the light in the LED package separated from the light receiving unit 105. The light is guided to the unit 105. Thus, it has a function of increasing the contribution rate. As a result, the contribution rate and chromaticity distribution of each LED element in the signal incident on the light receiving unit 105 are further averaged.

次に、上記構成の発光検査装置を適用した[実施例]について説明する。   Next, [Example] to which the light emission inspection apparatus having the above configuration is applied will be described.

図2に示すように、光源202には、疑似白色LEDパッケージ201が線状に配列されたLEDモジュールを用いている。このパッケージ201は、基材上にダイボンドおよびワイヤボンドされた青色LEDチップを、緑色蛍光体と赤色蛍光体が混練されたシリコーン樹脂で、封止している。測定対象であるモジュールの長手方向長さは、170mmである。青色LEDのピーク波長λは、455nmで、印加電流は30mAに設定している。パッケージ201には、受光部210の直下に位置するパッケージ211aと、端部に位置するパッケージ211bとを有する。   As shown in FIG. 2, the light source 202 uses an LED module in which pseudo white LED packages 201 are linearly arranged. In this package 201, a blue LED chip die-bonded and wire-bonded on a base material is sealed with a silicone resin in which a green phosphor and a red phosphor are kneaded. The length in the longitudinal direction of the module to be measured is 170 mm. The peak wavelength λ of the blue LED is 455 nm, and the applied current is set to 30 mA. The package 201 includes a package 211a positioned immediately below the light receiving unit 210 and a package 211b positioned at the end.

光学手段としての拡散板204には、透過拡散板(住友化学製 スミペックスオパール)を用いている。拡散板204の大きさは、200mm×250mm×t2mmである。また、光拡散手段としての拡散板205に関しても、同じ拡散板を用いている。   A transmission diffusion plate (Sumitex Opal manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is used for the diffusion plate 204 as an optical means. The size of the diffusion plate 204 is 200 mm × 250 mm × t2 mm. The same diffusion plate is also used for the diffusion plate 205 as the light diffusion means.

受光手段としての受光部210には、石英ファイバ208と分光器209を用いている。石英ファイバ208のコア径は、600μm、NA=0.22で、先端にレセプタクル207が接続されている。分光器209のディテクト波長領域は、200〜1100nmであり、今回の光源のスペクトルを測定するのに十分な領域を確保している。なお、分光器209は、計算機で駆動されている。   A quartz fiber 208 and a spectroscope 209 are used in the light receiving unit 210 as the light receiving means. The core diameter of the quartz fiber 208 is 600 μm, NA = 0.22, and the receptacle 207 is connected to the tip. The detected wavelength region of the spectroscope 209 is 200 to 1100 nm, and a sufficient region for measuring the spectrum of the current light source is secured. The spectroscope 209 is driven by a computer.

なお、受光部210には、カメラを用いてもよい。その場合、石英ファイバをレンズに、分光器をCCD(Charge Coupled Device)などのディテクタに置きかえることができる。   Note that a camera may be used as the light receiving unit 210. In this case, the quartz fiber can be replaced with a lens, and the spectroscope can be replaced with a detector such as a CCD (Charge Coupled Device).

そして、光源202をXYステージ203上に固定し、光源202の発光面側直上に、拡散板204、拡散板205およびレセプタクル207を順に設置している。光源202の長手方向の全長は、およそ170mmであり、これを2つの受光部210で検査する構成を考える。なお、ここでは受光部を2つと設定したが、受光部の台数としては任意であり、その台数に応じて観察領域206の幅Dが変化する。   Then, the light source 202 is fixed on the XY stage 203, and the diffusion plate 204, the diffusion plate 205, and the receptacle 207 are installed in order on the light emitting surface side of the light source 202. The total length of the light source 202 in the longitudinal direction is approximately 170 mm, and a configuration in which this is inspected by the two light receiving units 210 is considered. Here, although two light receiving parts are set, the number of light receiving parts is arbitrary, and the width D of the observation region 206 changes according to the number of light receiving parts.

各部材204,205,210の距離L1,L2,L3について説明する。   The distances L1, L2, and L3 between the members 204, 205, and 210 will be described.

石英ファイバ208のNA=0.22から、観察領域206の視野角θは以下のようにして計算できる。なお、視野角θは、受光部210がカメラの場合には、視野角に対応し、同様な式で表現できる。   From NA = 0.22 of the quartz fiber 208, the viewing angle θ of the observation region 206 can be calculated as follows. The viewing angle θ corresponds to the viewing angle when the light receiving unit 210 is a camera, and can be expressed by a similar expression.

NA=sin(θ/2)
この式を変形して、
θ/2=sin-1(NA)= sin-1(0.22)=12.7°
そして、観察領域206の幅Dとしては、上述したようにモジュール全長170mmを2つの測定ヘッドで観察するものと考えると、
D≧170/2=85.5・・・式(1)
となければならない。
NA = sin (θ / 2)
By transforming this equation,
θ / 2 = sin −1 (NA) = sin −1 (0.22) = 12.7 °
And, as the width D of the observation area 206, as described above, when the module total length 170mm is observed with two measuring heads,
D ≧ 170/2 = 85.5 Formula (1)
It must be.

また、図2から、観察領域206の幅Dと、レセプタクル207と拡散板205との距離L1は、以下のような関係式で関連付けられる。   From FIG. 2, the width D of the observation region 206 and the distance L1 between the receptacle 207 and the diffusion plate 205 are related by the following relational expression.

D/2=L1×tan(θ/2)・・・式(2)
式(1)および式(2)から、距離L1について
L1≧85.5/(2×tan(θ/2))
≧85.5/(2×tan12.7)
≧189.6・・・式(3)
となる。
D / 2 = L1 × tan (θ / 2) (2)
From equation (1) and equation (2), for distance L1, L1 ≧ 85.5 / (2 × tan (θ / 2))
≧ 85.5 / (2 × tan12.7)
≧ 189.6 Formula (3)
It becomes.

本実施形態では、L1=200mmと設定した。このとき、観測領域206の幅DはD=2×L1×tan12.7=90mmとなるため、式(1)から観察領域206をカバーできることになる。   In this embodiment, L1 = 200 mm. At this time, since the width D of the observation region 206 is D = 2 × L1 × tan 12.7 = 90 mm, the observation region 206 can be covered from Equation (1).

また、拡散板204と拡散板205との距離L2は、100mmに設定している。理由を以下に述べる。   The distance L2 between the diffusion plate 204 and the diffusion plate 205 is set to 100 mm. The reason is described below.

LEDパッケージ201からの出射光のうち、拡散板204上で、LEDパッケージ直上の点を基点にランバート分布している成分を考える。
このとき、レセプタクル207が観察領域206の中央直上にあるものと考える。図3は、図2について奥行きを加えた図である。図2と図3に示すように、拡散板204における、中央のLEDパッケージ211aの直上の点を点211a’とし、端部のLEDパッケージ211bの直上の点を点211b’とする。
Of the light emitted from the LED package 201, a component that is Lambert-distributed from the point immediately above the LED package on the diffusion plate 204 as a base point is considered.
At this time, it is assumed that the receptacle 207 is directly above the center of the observation region 206. FIG. 3 is a diagram obtained by adding depth to FIG. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, a point immediately above the central LED package 211a in the diffuser plate 204 is a point 211a ′, and a point just above the end LED package 211b is a point 211b ′.

そして、点211a’、211b’において、それぞれLEDパッケージ211a,211bからの出射光がランバート分布するものと仮定し、それぞれの放射光分布について、観測領域206へ入射する部分をそれぞれ214a,214bとする。このとき、出射光がランバート分布するので、放射強度分布は角度依存性を持たない。したがって、放射光分布214a,214bの大きさの比によって、各LEDパッケージからの出射光が全体の信号に寄与する割合(以降、寄与率と記す)が変化する。   Then, it is assumed that the emitted light from the LED packages 211a and 211b has a Lambertian distribution at the points 211a ′ and 211b ′, and the portions incident on the observation region 206 are 214a and 214b in the respective radiated light distributions, respectively. . At this time, since the emitted light has a Lambertian distribution, the radiation intensity distribution has no angular dependence. Therefore, the ratio of the emitted light from each LED package contributing to the entire signal (hereinafter referred to as the contribution ratio) varies depending on the ratio of the sizes of the radiation distributions 214a and 214b.

このとき、点211a’,211b’から観測領域206に入る円錐形状の光強度分布の立体角をそれぞれθ1,θ2とする。また、レセプタクル207、点211a’, 211b’を通る平面で先ほどの光強度分布を切断したときに、切断面215における光強度分布の広がり角をそれぞれφ1,φ2とする。このとき、φ1とφ2、θ1とθ2はそれぞれ以下の式で表される。   At this time, the solid angles of the conical light intensity distribution entering the observation region 206 from the points 211a 'and 211b' are θ1 and θ2, respectively. Further, when the light intensity distribution is cut on the plane passing through the receptacle 207 and the points 211a 'and 211b', the spread angles of the light intensity distribution on the cut surface 215 are φ1 and φ2, respectively. At this time, φ1 and φ2, and θ1 and θ2 are expressed by the following equations, respectively.

φ1=2tan−1(D/(2L2))
φ2=2tan−1(D/(L2))
θ1=2π(1−cos((φ1)/2))
θ2=2π(1−cos((φ2)/2))
これらの式を元に、立体角の比(θ1/θ2)、およびその比から寄与率を計算した結果を図4に示す。このとき、L2/D≧1とすることで、放射光分布214a,214bの強度比(214a/214b)は85%以上、寄与率差(214a−214b)が5%となることから、略同じ程度の寄与率と見なすことが可能になる。
φ1 = 2 tan −1 (D / (2L2))
φ2 = 2 tan −1 (D / (L2))
θ1 = 2π (1-cos ((φ1) / 2))
θ2 = 2π (1-cos ((φ2) / 2))
FIG. 4 shows the solid angle ratio (θ1 / θ2) and the result of calculating the contribution rate based on the ratio based on these equations. At this time, by setting L2 / D ≧ 1, the intensity ratio (214a / 214b) of the radiated light distributions 214a and 214b is 85% or more and the contribution rate difference (214a-214b) is 5%. It can be regarded as a contribution rate of a degree.

このように、観察領域幅Dと距離L2について、L2≧Dと設定することによって、拡散板204へと入射する発光素子の位置が、レセプタクル207から離れている場合でも、その拡散光を十分に拡散板205へ入射することができるようになる。   As described above, by setting L2 ≧ D for the observation region width D and the distance L2, even when the position of the light emitting element incident on the diffusion plate 204 is away from the receptacle 207, the diffused light is sufficiently absorbed. It becomes possible to enter the diffusion plate 205.

また、図2に示すように、拡散板204と光源202との距離L3は、30mmに設定する。理由を以下に述べる。   In addition, as shown in FIG. 2, the distance L3 between the diffusion plate 204 and the light source 202 is set to 30 mm. The reason is described below.

パッケージ間のピッチPについて求めると、モジュール全長が170mm、パッケージ数をn’としてn’=19であるから、P=170/n’=9mmとなる。式(1)より、D=85.5mmなので、P/D=9.5となる。したがって、測定領域にはLEDパッケージ201が9個入ることになる。   When the pitch P between the packages is calculated, since the total length of the module is 170 mm and the number of packages is n ′ and n ′ = 19, P = 170 / n ′ = 9 mm. From Equation (1), since D = 85.5 mm, P / D = 9.5. Accordingly, nine LED packages 201 are included in the measurement region.

ここで、それぞれのパッケージからの放射強度パターンがパッケージ中央部を基点としてランバート分布しているものと仮定する。この場合、先ほどL2を計算した際のパラメータについて、観測領域の幅Dを2P、L2をL3と置き換えると、1つのLEDパッケージから、隣接する両サイドのLEDパッケージまでの距離、計2P内における各LEDパッケージの寄与率を求めることが可能になる。   Here, it is assumed that the radiant intensity patterns from the respective packages are Lambert-distributed starting from the center of the package. In this case, regarding the parameters when the L2 is calculated earlier, if the width D of the observation region is replaced with 2P and L2 is replaced with L3, the distance from one LED package to the adjacent LED packages on each side, each in the total 2P The contribution rate of the LED package can be obtained.

したがって、先ほどと同様の計算によって、L3/(2P)≧1であれば、各LEDパッケージからの光を十分に重なり合うようにして拡散板204へ入射させることが可能になる。この[実施例]では、L3=30mmと設定した。これによって、出射角45°以下の光が拡散板204上でLEDパッケージ6個分だけ重なり合うようにして到達できるようになる。   Therefore, according to the same calculation as before, if L3 / (2P) ≧ 1, light from each LED package can be incident on the diffusion plate 204 so as to sufficiently overlap. In this [Example], L3 = 30 mm was set. Accordingly, light having an emission angle of 45 ° or less can reach the diffuser plate 204 so as to overlap by six LED packages.

次に、図2に示す発光検査装置を用いた〔実験〕について説明する。   Next, [Experiment] using the luminescence inspection apparatus shown in FIG. 2 will be described.

図2に示すように、受光部210中のレセプタクル207と光源202の相対位置による寄与率と色度の変化を評価するため、光源202上の複数のLEDパッケージ201のうち、1つだけを点灯させて、図中の矢印212に示されるように、LEDパッケージ201の配列方向に位置を変えながらスペクトルを測定した。   As shown in FIG. 2, only one of a plurality of LED packages 201 on the light source 202 is turned on in order to evaluate a change in contribution ratio and chromaticity due to a relative position between the receptacle 207 and the light source 202 in the light receiving unit 210. Then, as indicated by the arrow 212 in the figure, the spectrum was measured while changing the position in the arrangement direction of the LED package 201.

LEDパッケージ201の位置としては、上述したように、受光部210でLEDパッケージ201の9個分に相当する領域を一度に測定することを踏まえ、レセプタクル207直下のLEDパッケージ211aの位置から、4つ隣のパッケージ211bの位置まで移動させながら、計5箇所、LEDパッケージ201を一つだけ点灯して測定を行った。取得したスペクトルと比視感度係数から色度を、ピーク強度比から寄与率をそれぞれ求めた。なお、分光器209の測定条件としては積分時間500ms、平均回数10回とし、測定ごとのばらつきの少ない十分な信号強度が得られていることを確認している。   As described above, there are four positions of the LED package 201 from the position of the LED package 211a immediately below the receptacle 207, based on the fact that the light receiving unit 210 measures an area corresponding to nine of the LED packages 201 at a time. While moving to the position of the adjacent package 211b, measurement was performed by lighting only one LED package 201 in a total of five locations. The chromaticity was determined from the acquired spectrum and the relative luminous efficiency coefficient, and the contribution rate was determined from the peak intensity ratio. The measurement conditions of the spectroscope 209 are an integration time of 500 ms and an average number of 10 times, and it has been confirmed that a sufficient signal intensity with little variation for each measurement is obtained.

そして、〔実験結果〕について説明する。   [Experimental results] will be described.

上記[実験]の実験結果を、図5A〜図5Cに示す。図5Aに示されるように、光学手段としての拡散板204を追加することによって、レセプタクル直下のパッケージ211aから4つ隣のパッケージ211bまでの各位置における強度比変化量は、80%から26%にまで低減できている。   The experimental results of [Experiment] are shown in FIGS. 5A to 5C. As shown in FIG. 5A, by adding a diffusing plate 204 as an optical means, the intensity ratio change amount at each position from the package 211a immediately below the receptacle to the four adjacent packages 211b is increased from 80% to 26%. Can be reduced.

なお、図5A〜図5Cにおいて、光拡散手段としての拡散板を1枚設けた場合を、菱形で示し、光拡散手段としての拡散板を1枚設け、かつ、光学手段としての拡散板を1枚設けた場合を、四角形で示す。また、モジュール位置とは、パッケージ201の位置を示し、モジュール位置の「0」は、レセプタクル直下のパッケージ211aの位置を示し、モジュール位置の「4」は、4つ隣のパッケージ211bの位置を示す。   5A to 5C, the case where one diffusion plate as the light diffusion means is provided is indicated by a rhombus, one diffusion plate as the light diffusion means is provided, and one diffusion plate as the optical means is provided. The case where a sheet is provided is indicated by a rectangle. The module position indicates the position of the package 201, the module position “0” indicates the position of the package 211a immediately below the receptacle, and the module position “4” indicates the position of the four adjacent packages 211b. .

さらに、図5Bに示されるように、寄与率についてもばらつきが低減した。このとき、9個全てのLEDパッケージが同じ寄与率を持つと仮定した場合(寄与率A=11%)を、図5B中に、点線グラフ213で示す。この同じ寄与率を持つ場合の寄与率(点線グラフ213)に対して、拡散板1枚の場合では、平均値−0.5A〜+1.0A(%)のばらつきを持つのに対し、光学手段としての拡散板204を追加することで±0.15A(%)だけのばらつきになっている。   Furthermore, as shown in FIG. 5B, the variation in the contribution rate was also reduced. At this time, a case where it is assumed that all nine LED packages have the same contribution rate (contribution rate A = 11%) is indicated by a dotted line graph 213 in FIG. 5B. In contrast to the contribution rate (dotted line graph 213) having the same contribution rate, in the case of a single diffusion plate, the average value is −0.5 A to +1.0 A (%), whereas the optical means As a result, a variation of ± 0.15 A (%) is obtained.

また、図5Cに示されるように、色度変化量について、1枚の拡散板のみを設けた場合と、2枚の拡散板を設けた場合とで、+0.004から+0.002へと半減している。これは、各LEDパッケージ201の放射色度分布について、広い領域をより均等に測定できていることによる効果である。   Further, as shown in FIG. 5C, the chromaticity change amount is reduced by half from +0.004 to +0.002 when only one diffusion plate is provided and when two diffusion plates are provided. doing. This is an effect due to the fact that a wide area can be measured more uniformly with respect to the radiation chromaticity distribution of each LED package 201.

このように、光学手段としての拡散板204を追加することで、1次元に配列されたLEDモジュールのそれぞれの寄与率を平均に近づけることができた。   Thus, by adding the diffusion plate 204 as an optical means, it was possible to bring the respective contribution ratios of the LED modules arranged in one dimension close to the average.

次に、寄与率が平均化できることの効果について確認するため、以下の内容で色度測定のばらつきの見積もりを行う。   Next, in order to confirm the effect that the contribution ratio can be averaged, the chromaticity measurement variation is estimated with the following contents.

これは、図2に示すように、一つの受光部210で一度に測定する9個のLEDパッケージ201のうちの1つのパッケージ201のみの色度が、0.010高くなっている、ということを仮定し、そのパッケージ位置による測定値に相違を見積もるというものである。これは、検査の際、LEDパッケージ間の色度ばらつきの大きさが同じでも、その色度がばらつくパッケージの位置関係によって、色度の測定値が異なることが予想されるためである。   This means that, as shown in FIG. 2, the chromaticity of only one package 201 out of nine LED packages 201 measured at one time by one light receiving unit 210 is 0.010 higher. Assuming a difference in the measured value according to the package position. This is because, even when the chromaticity variation between the LED packages is the same at the time of inspection, the measured value of chromaticity is expected to be different depending on the positional relationship of the packages where the chromaticity varies.

測定領域中にある、9個のパッケージのうち8個が、ある特定の色度のスペクトルを持ち、かつ、特定の1個のパッケージについて、色度yが10/1000だけずれたスペクトルを仮定し、先程の実験で導出した寄与率を用いて他のパッケージと重みづけ平均を導出した。   Assume that 8 out of 9 packages in the measurement region have a spectrum with a specific chromaticity, and for a specific package, the spectrum with chromaticity y shifted by 10/1000 is assumed. Using the contribution rate derived in the previous experiment, we derived the weighted average with other packages.

計算結果を、図6に示す。1枚の拡散板のみの場合、色度yがずれたモジュールの位置が、受光部レセプタクル直下の位置211aから4つ隣のパッケージ位置211bにかわることで、色度の測定値が0.9/1000程度ずれている。光源をランク分類したり、良不良の判定をしたりするために必要な分解能は、一般的に、概ね1/1000と考えられる。したがって、モジュールの位置精度や繰り返し測定精度など、他のバラツキ要因による色度測定値ばらつきがこれに重畳することを考えると、0.9/1000の測定ばらつきは不十分であると考えられる。   The calculation results are shown in FIG. In the case of only one diffusion plate, the module position where the chromaticity y is shifted is changed from the position 211a immediately below the light receiving portion receptacle to the four adjacent package positions 211b, so that the measured value of chromaticity is 0.9 / There is a deviation of about 1000. In general, the resolution required for classifying the light sources and determining good or bad is generally considered to be 1/1000. Therefore, considering that the chromaticity measurement value variation due to other variation factors such as the module position accuracy and the repeat measurement accuracy is superimposed on this, the 0.9 / 1000 measurement variation is considered insufficient.

これに対して、2枚の拡散板を組み合わせた場合、色度測定値ばらつきが0.3/1000と1/3にまで低減しており、本発明によってランク分けに十分な測定値の分解能が得られる。したがって、LEDパッケージアレイを、測定ばらつきが小さい状態で一括して平均評価することができる。   On the other hand, when two diffusion plates are combined, the chromaticity measurement value variation is reduced to 0.3 / 1000 and 1/3, and the present invention provides sufficient measurement value resolution for ranking. can get. Therefore, the average evaluation of the LED package array can be performed collectively in a state where the measurement variation is small.

なお、今回用いた測定系では、測定時間は、500msと設定した。これに対し、ポケット毎に個別に測定しようとすれば、9個のパッケージだから計4.5sかかることになる。短タクトタイム化のために1回の測定時間を短くするのは、測定ばらつきの観点から好ましくない。このタクトタイムの差はパッケージ数が多くなるほど顕著になるので、平均化して一括測定できる本手法は、短タクトタイム化のために有利である。   In the measurement system used this time, the measurement time was set to 500 ms. On the other hand, if it is intended to measure each pocket individually, it takes 4.5 s because it is 9 packages. In order to shorten the tact time, shortening one measurement time is not preferable from the viewpoint of measurement variation. Since this difference in tact time becomes more prominent as the number of packages increases, this method, which can be averaged and collectively measured, is advantageous for shortening tact time.

上記構成の発光検査装置によれば、上記受光手段としての受光部と、上記光学手段としての第1拡散板と、上記光拡散手段としての第2拡散板とを備えるので、LEDパッケージ(発光素子)に放射強度分布や放射色度分布があったとしても、受光手段が受光する出射光の受光信号において、複数の発光素子それぞれの寄与の割合を一定にできる。これによって、受光手段と各発光素子との相対位置の違いによる強度および色度のばらつきを抑制することができる。   According to the light emission inspection apparatus having the above configuration, since the light receiving unit as the light receiving unit, the first diffusion plate as the optical unit, and the second diffusion plate as the light diffusion unit are provided, the LED package (light emitting element) Even if there is a radiation intensity distribution or a radiation chromaticity distribution, the contribution ratio of each of the plurality of light emitting elements can be made constant in the light receiving signal of the outgoing light received by the light receiving means. Thereby, it is possible to suppress variations in intensity and chromaticity due to a difference in relative position between the light receiving means and each light emitting element.

そして、検査手段により受光手段からの出力に基づいて光源の光学特性を検査するので、強度および色度のばらつきの抑制された受光手段からの出力を用いることになって、光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。   Then, since the optical characteristic of the light source is inspected by the inspection means based on the output from the light receiving means, the output from the light receiving means in which variations in intensity and chromaticity are suppressed is used, and the light emission state of the entire light source is determined. Can be evaluated and tested on average with short tact times.

また、上記受光手段が光ファイバを含むとき、上記受光手段と上記光拡散手段との距離L1は、D/(2tan(sin−1(NA))≦L1を満たすので、光ファイバを用いて観察領域全体を網羅することができる。 When the light receiving means includes an optical fiber, the distance L1 between the light receiving means and the light diffusing means satisfies D / (2tan (sin −1 (NA)) ≦ L1. The entire area can be covered.

また、上記受光手段は、レンズを含むとき、上記受光手段と上記光拡散手段との距離L1は、D/(2tan(θ/2))≦L1を満たすので、レンズを用いて観察領域全体を網羅することができる。   Further, when the light receiving means includes a lens, the distance L1 between the light receiving means and the light diffusing means satisfies D / (2 tan (θ / 2)) ≦ L1. Can be covered.

また、上記光学手段は、光透過拡散部材を含むので、簡素な構成で測定ばらつきの少ない評価を行うことができる。   In addition, since the optical means includes the light transmission diffusion member, it is possible to perform evaluation with a simple configuration and little measurement variation.

また、上記光学手段と上記光拡散手段との距離L2は、上記受光手段による観察領域の外寸幅をDとして、L2≧Dを満たすので、受光手段に光ファイバを用いた場合に、発光素子からの各発光光の光量のうち、少なくとも半分以上を受光手段へと入射させることができる。これによって、よりばらつきの少ない評価を行うことができる。   Further, the distance L2 between the optical means and the light diffusing means satisfies L2 ≧ D, where D is the outer dimension width of the observation region by the light receiving means, so that when a light fiber is used as the light receiving means, the light emitting element At least half of the amount of emitted light from each of the light beams can be incident on the light receiving means. Thereby, evaluation with less variation can be performed.

また、上記光源と上記光学手段との距離L3は、上記発光素子の配列ピッチをPとして、L3≧2Pを満たすので、隣接している発光素子からの光を重ね合わせて光学手段へと入射させることができる。これによって、よりばらつきの少ない評価を行うことができる。   Further, the distance L3 between the light source and the optical means satisfies L3 ≧ 2P, where P is the arrangement pitch of the light emitting elements, so that light from adjacent light emitting elements is superimposed and incident on the optical means. be able to. Thereby, evaluation with less variation can be performed.

また、上記構成の発光検査方法によれば、光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導き、光拡散手段からの出射光を受光手段によって受光するので、発光素子に放射強度分布や放射色度分布があったとしても、受光手段が受光する出射光の受光信号において、複数の発光素子それぞれの寄与の割合を一定にできる。これによって、受光手段と各発光素子との相対位置の違いによる強度および色度のばらつきを抑制することができる。   Further, according to the light emission inspection method having the above configuration, the emitted light from the light source is guided to the light diffusing means through the optical means, and the emitted light from the light diffusing means is received by the light receiving means. Even if there is a radiation chromaticity distribution, the contribution ratio of each of the plurality of light emitting elements can be made constant in the light receiving signal of the emitted light received by the light receiving means. Thereby, it is possible to suppress variations in intensity and chromaticity due to a difference in relative position between the light receiving means and each light emitting element.

そして、受光手段からの出力に基づいて光源の光学特性を検査手段によって検査するので、強度および色度のばらつきの抑制された受光手段からの出力を用いることになって、光源全体の発光状態を短タクトタイムで平均して評価および検査することができる。   Then, since the optical characteristic of the light source is inspected by the inspection means based on the output from the light receiving means, the output from the light receiving means in which variations in intensity and chromaticity are suppressed is used, and the light emission state of the entire light source is determined. Can be evaluated and tested on average with short tact times.

(第2の実施形態)
図7は、この発明の第2実施形態の発光検査装置を示す縦断面図である。上記第1の実施形態と相違する点を説明すると、この第2の実施形態では、光学手段の構成が相違する。なお、この第2の実施形態において、上記第1の実施形態と同一の符号は、上記第1の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a light emission inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. The differences from the first embodiment will be described. In the second embodiment, the configuration of the optical means is different. In the second embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図7に示すように、光学手段として、上記第1実施形態(図1)の第1拡散板103の代わりに、レンズアレイ103Aを用いている。このレンズアレイ103Aは、受光部105の直下から離れた位置にあるLEDパッケージ101bからの光を、受光部105へ導く。   As shown in FIG. 7, a lens array 103A is used as an optical means instead of the first diffusion plate 103 of the first embodiment (FIG. 1). The lens array 103 </ b> A guides light from the LED package 101 b at a position away from directly below the light receiving unit 105 to the light receiving unit 105.

上記レンズアレイ103Aは、各LEDパッケージ101に対応したレンズを有し、LEDパッケージ101からの光を広げて第2拡散板104へ照射する。その際、第2拡散板104上における各スポットのエネルギー密度が一致するように、レンズアレイ103Aの各レンズを形成する。これによって、各LEDパッケージ101からの光を、受光部105との相対位置や距離に関係なく評価することが可能になる。   The lens array 103 </ b> A has a lens corresponding to each LED package 101, spreads the light from the LED package 101, and irradiates the second diffusion plate 104. At this time, each lens of the lens array 103A is formed so that the energy density of each spot on the second diffuser plate 104 matches. As a result, the light from each LED package 101 can be evaluated regardless of the relative position and distance from the light receiving unit 105.

また、上記第2拡散板104を通して拡散光112を測定するので、直接に受光部105に入射させる場合よりも、受光部105の位置を、低く設定できる。そのため、装置をコンパクトにすることができる。   Further, since the diffused light 112 is measured through the second diffusing plate 104, the position of the light receiving unit 105 can be set lower than the case where it directly enters the light receiving unit 105. Therefore, the apparatus can be made compact.

また、一様な拡散光112を測定するので、受光部105の位置精度による測定ばらつきを減少させることができる。   In addition, since the uniform diffused light 112 is measured, measurement variations due to the positional accuracy of the light receiving unit 105 can be reduced.

(第3の実施形態)
図8は、この発明の第3実施形態の発光検査装置を示す縦断面図である。上記第1の実施形態と相違する点を説明すると、この第3の実施形態では、光学手段の構成が相違する。なお、この第3の実施形態において、上記第1の実施形態と同一の符号は、上記第1の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a light emission inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention. The differences from the first embodiment will be described. In the third embodiment, the configuration of the optical means is different. In the third embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment have the same configurations as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

図8に示すように、光学手段として、上記第1実施形態(図1)の第1拡散板103の代わりに、光学ユニット113を用いている。この光学ユニット113は、アパーチャ113aと拡散板113bとを有する。   As shown in FIG. 8, an optical unit 113 is used as an optical means instead of the first diffusion plate 103 of the first embodiment (FIG. 1). The optical unit 113 includes an aperture 113a and a diffusion plate 113b.

上記アパーチャ113aおよび上記拡散板113bは、各LEDモジュール101の位置に対応して、配置されている。アパーチャ113aの開口率を調整することにより、第2拡散板104からの拡散光の放射強度分布において、特定の部分を切りだしたり、強度を調整したりすることが可能になる。   The aperture 113a and the diffusion plate 113b are arranged corresponding to the position of each LED module 101. By adjusting the aperture ratio of the aperture 113a, it is possible to cut out a specific portion or adjust the intensity in the radiation intensity distribution of the diffused light from the second diffusion plate 104.

各LEDパッケージ101の発光光を、異なる距離114で第2拡散板104に受光させても、各LEDパッケージ101の発光光が同じエネルギー密度になるように、光学ユニット113を設定および配置する。これによって、レンズよりも簡便に寄与率、および色度分布の均一化が可能になる。   Even if the light emitted from each LED package 101 is received by the second diffusion plate 104 at different distances 114, the optical unit 113 is set and arranged so that the light emitted from each LED package 101 has the same energy density. As a result, the contribution ratio and chromaticity distribution can be made uniform more easily than the lens.

(第4の実施形態)
図9は、この発明の第4実施形態の発光検査装置を示す縦断面図である。上記第1の実施形態と相違する点を説明すると、この第4の実施形態では、遮光部材を追加している。なお、この第4の実施形態において、上記第1の実施形態と同一の符号は、上記第1の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a light emission inspection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment will be described. In the fourth embodiment, a light shielding member is added. In the fourth embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図9に示すように、受光部105の観察領域106以外の領域からの光を、受光部105へ伝搬しないように、遮光部材107を設けている。   As shown in FIG. 9, a light shielding member 107 is provided so that light from a region other than the observation region 106 of the light receiving unit 105 does not propagate to the light receiving unit 105.

上記遮光部材107は、傘状に形成されて、受光部105の周囲を覆う。遮光部材107は、装置の周辺からの環境に起因する光や、装置の構成部材に反射した光が、迷光となって、受光部105へ入射することを防止する。これによって、信号/ノイズ比を向上して、測定精度を上げることができる。   The light shielding member 107 is formed in an umbrella shape and covers the periphery of the light receiving unit 105. The light shielding member 107 prevents light resulting from the environment from the periphery of the apparatus or light reflected by the constituent members of the apparatus from entering the light receiving unit 105 as stray light. Thereby, the signal / noise ratio can be improved and the measurement accuracy can be increased.

また、上記遮光部材107は、受光部105の観察領域106以外からの光を遮光するだけでなく、反射板の機能を有することで、本来は拡散して受光部105へ入射できない光も取り込むことが可能になる。これによって、より精度の高い測定が可能になる。   Further, the light shielding member 107 not only shields light from other than the observation region 106 of the light receiving unit 105 but also has a function of a reflecting plate, and captures light that is originally diffused and cannot enter the light receiving unit 105. Is possible. Thereby, measurement with higher accuracy becomes possible.

また、図10に示すように、上記傘状の遮光部材107に代えて、アパーチャ形状の遮光部材107Aを、光路上に、配置してもよい。これによって、より簡単な構成で遮光が可能になる。   Further, as shown in FIG. 10, instead of the umbrella-shaped light shielding member 107, an aperture-shaped light shielding member 107A may be arranged on the optical path. This enables light shielding with a simpler configuration.

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第1から上記第4の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。光学手段として、拡散板やレンズ以外に、プリズムや回折格子などであってもよい。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, the feature points of the first to fourth embodiments may be variously combined. The optical means may be a prism, a diffraction grating, or the like in addition to the diffusion plate and the lens.

101 LEDパッケージ(発光素子)
101a (受光手段直下の)LEDパッケージ
101b (端部の)LEDパッケージ
102 光源
103 第1拡散板(光学手段)
103A レンズアレイ(光学手段)
104 第2拡散板(光拡散手段)
105 受光部(受光手段)
107,107A 遮光部材
112 拡散光
113 光学ユニット(光学手段)
113a アパーチャ
113b 拡散板
120 検査手段
201 LEDパッケージ(発光素子)
202 光源
204 拡散板(光学手段)
205 拡散板(光拡散手段)
210 受光部(受光手段)
101 LED package (light emitting device)
101a LED package (directly under the light receiving means) 101b LED package (at the end) 102 Light source 103 First diffuser plate (optical means)
103A Lens array (optical means)
104 Second diffusion plate (light diffusion means)
105 Light receiving part (light receiving means)
107, 107A Light shielding member 112 Diffused light 113 Optical unit (optical means)
113a Aperture 113b Diffusion plate 120 Inspection means 201 LED package (light emitting element)
202 Light source 204 Diffuser (optical means)
205 Diffuser (light diffusion means)
210 Light receiving part (light receiving means)

Claims (5)

平面上に配列された複数の発光素子を含む光源から出射光を受光する受光手段と、
上記光源と上記受光手段との間の光路上に配置される光拡散手段と、
上記光源と上記光拡散手段との間の光路上に配置される光学手段と、
上記受光手段からの出力に基づいて上記光源の光学特性を検査する検査手段と
を備えることを特徴とする発光検査装置。
A light receiving means for receiving emitted light from a light source including a plurality of light emitting elements arranged on a plane;
A light diffusing means disposed on an optical path between the light source and the light receiving means;
Optical means disposed on an optical path between the light source and the light diffusing means;
A light emission inspection apparatus comprising: inspection means for inspecting optical characteristics of the light source based on an output from the light receiving means.
請求項1に記載の発光検査装置において、
上記受光手段は、光ファイバを含み、
上記受光手段と上記光拡散手段との距離L1は、
上記受光手段に含まれる上記光ファイバにおける開口数をNAとし、
上記受光手段による観察領域の外寸幅をDとして、
D/(2tan(sin−1(NA))≦L1
を満たすことを特徴とする発光検査装置。
The luminescence inspection apparatus according to claim 1,
The light receiving means includes an optical fiber,
The distance L1 between the light receiving means and the light diffusing means is
NA is the numerical aperture of the optical fiber included in the light receiving means,
The outer dimension width of the observation area by the light receiving means is D,
D / (2 tan (sin −1 (NA)) ≦ L1
A light emission inspection device characterized by satisfying
請求項1または2に記載の発光検査装置において、
上記受光手段は、レンズを含み、
上記受光手段と上記光拡散手段との距離L1は、
上記受光手段に含まれる上記レンズにおける画角をθとし、
上記受光手段による観察領域の外寸幅をDとして、
D/(2tan(θ/2))≦L1
を満たすことを特徴とする発光検査装置。
In the luminescence inspection apparatus according to claim 1 or 2,
The light receiving means includes a lens,
The distance L1 between the light receiving means and the light diffusing means is
The angle of view in the lens included in the light receiving means is θ,
The outer dimension width of the observation area by the light receiving means is D,
D / (2 tan (θ / 2)) ≦ L1
A light emission inspection device characterized by satisfying
請求項1から3の何れか一つに記載の発光検査装置において、
上記光学手段は、光透過拡散部材を含むことを特徴とする発光検査装置。
In the luminescence inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The light emitting inspection apparatus, wherein the optical means includes a light transmission diffusion member.
平面上に配列された複数の発光素子を含む光源から出射光を、光学手段を通して、光拡散手段に導く工程と、
上記光拡散手段からの出射光の少なくとも一部を、受光手段によって受光する工程と、
上記受光手段からの出力に基づいて、上記光源の光学特性を、検査手段によって検査する工程と
を備えることを特徴とする発光検査方法。
A step of guiding outgoing light from a light source including a plurality of light emitting elements arranged on a plane to light diffusing means through optical means;
Receiving at least a part of the emitted light from the light diffusing means by the light receiving means;
And a step of inspecting an optical characteristic of the light source by an inspection unit based on an output from the light receiving unit.
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