[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管模組及其亮度測(cè)量方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710014939.3
• 申請(qǐng)日: 2007-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN101324323A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 林玲
• 主分類號(hào): F21V19/00
• 分類號(hào): F21V19/00;H05B37/02;G01J1/00;F21Y101/02
• 代理公司: 廈門原創(chuàng)專利事務(wù)所
• 代理人: 徐東峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管模組中的無機(jī)發(fā)光二極管模塊，特別是可通過模塊中的器件的反饋信號(hào)對(duì)發(fā)光二極管模塊進(jìn)行光衰補(bǔ)償?shù)囊环N發(fā)光二極管模組及其亮度測(cè)量方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(LED)是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的固體發(fā)光器件，因其具有壽命長(zhǎng)、體積小、耐震性好、節(jié)電、高效、響應(yīng)時(shí)間快、驅(qū)動(dòng)電壓低及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，而在指示、顯示、裝飾、照明等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)RGB三基色疊加原理，利用發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的不同顏色光疊加即可模擬出自然界中的各種顏色，該原理最重要的應(yīng)用為：1.由紅(R)綠(G)藍(lán)(B)三色LED形成白光發(fā)光模塊，多個(gè)模塊組合形成模組作為L(zhǎng)CD背光源；2.由RGB三色LED動(dòng)態(tài)變換亮度形成特定顏色和亮度的顯示模塊，顯示模塊組合成二維矩陣用于發(fā)光二極管顯示屏；3.由RGB三色LED混色顯示模塊分布形成的模組用于氛圍裝飾照明。這些應(yīng)用要求控制發(fā)光二極管模塊的亮度及顏色并保持其穩(wěn)定，同時(shí)也要求組成模組的模塊之間的亮度和顏色能夠匹配。因制成發(fā)光二極管的芯片材料性質(zhì)不同、用于封裝發(fā)光二極管的材料在不同顏色光波段的衰減性質(zhì)差異造成RGB發(fā)光二極管模塊的亮度及顏色隨時(shí)間變化。例如：紅光發(fā)光二極管芯片由生長(zhǎng)在GaAs襯底上的AlGaInP(磷化銦鎵鋁)半導(dǎo)體材料制成，由于其外延材料與襯底晶格匹配、晶體缺陷少，所以紅光發(fā)光二極管芯片工作可靠、衰減很小；然而當(dāng)應(yīng)用所需的藍(lán)光和綠光發(fā)光二極管芯片由生長(zhǎng)在藍(lán)寶石或碳化硅襯底上的AlGaInN(氮化銦鎵鋁)材料制成，它們的外延材料與襯底晶格失配較大，外延晶體缺陷多，導(dǎo)致藍(lán)光和綠光發(fā)光二極管芯片亮度在使用過程中的衰減顯著大于紅光LED。除了芯片材料性質(zhì)的差異外，封裝用環(huán)氧樹脂在短波光照射下或高工作溫度環(huán)境中會(huì)逐漸發(fā)黃(環(huán)氧樹脂黃化)從而影響光透過率。黃化環(huán)氧樹脂對(duì)藍(lán)光的吸收大于對(duì)綠光的吸收，更大于對(duì)紅光的吸收。此效應(yīng)使得藍(lán)光LED亮度隨時(shí)間衰減較紅光和綠光LED更大。Narendran等人的研究(SPIE?Proc.4776，61(2002))表明在相同的工作條件下，綠光LED衰減較紅光LED大一倍，而藍(lán)光LED衰減較紅光LED大五倍。

構(gòu)成發(fā)光模組的RGB發(fā)光二極管模塊衰減特性不同，會(huì)導(dǎo)致模組的亮度及顏色的均勻性隨時(shí)間變化，此現(xiàn)象是由于同一顏色發(fā)光二極管由于工藝的波動(dòng)和缺陷分布的變化造成衰減特性有所不同；封裝在模塊中的LED，由于模塊封裝條件和器件工作條件不同，衰減特性也會(huì)有所不同；模塊之間的衰減特性的不同最終導(dǎo)致由模塊構(gòu)成的模組的亮度和顏色不均勻，影響應(yīng)用性能。

為了克服不同顏色LED的衰減特性的差異，現(xiàn)有技術(shù)可以采用假設(shè)LED的衰減規(guī)律，通過隨時(shí)間補(bǔ)償?shù)姆椒ㄐ拚炼龋朔椒ǚ浅２粶?zhǔn)確且不能解決由于構(gòu)成模組的模塊衰減特性的不同導(dǎo)致的模組均勻度衰減問題，因?yàn)榧词雇活伾腖ED，器件之間衰減率差別可超過100％；克服衰減問題的另一技術(shù)方法是工作一段時(shí)間后對(duì)每一模塊重新調(diào)校，但此方法耗時(shí)耗財(cái)，不很實(shí)用。美國(guó)專利申請(qǐng)US2006/0227085A1(簡(jiǎn)稱：美085)提出在每一發(fā)光二極管模塊中加裝一個(gè)探測(cè)器件來監(jiān)測(cè)每一個(gè)發(fā)光二極管的亮度，用光探測(cè)器來控制發(fā)光器件亮度已廣泛用于工業(yè)界，并非新方法或技術(shù)，目前可行的低成本探測(cè)器為硅探測(cè)器，其結(jié)構(gòu)決定硅探測(cè)器工作在正面接受光模式，根據(jù)美085，探測(cè)器接受的信號(hào)為發(fā)光二極管發(fā)射光從模塊表面反射到探測(cè)器的光。此反射光信號(hào)相當(dāng)弱，環(huán)境光的波動(dòng)足以影響探測(cè)器檢測(cè)靈敏度，如不增加復(fù)雜的交流信號(hào)監(jiān)測(cè)電路，調(diào)整只能在環(huán)境光弱的情況下進(jìn)行。美國(guó)專利US6320325B1(簡(jiǎn)稱：美325)公布了有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示屏的亮度控制方法，OLED顯示采用在同一基板上制作多個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，因而不同器件在同一平面上，且緊靠在一起(微米級(jí))，可以應(yīng)用器件間的光耦合或垂直光耦合到一個(gè)探測(cè)器來控制光亮度。無機(jī)發(fā)光二極管(LED)模塊由于由多個(gè)獨(dú)立器件封裝在一起組成，器件間距大(毫米級(jí))，且常不在同一平面上(紅光芯片厚度為綠光芯片的兩倍)，光的側(cè)向耦合效率要低得多，因此對(duì)無機(jī)發(fā)光二極管模塊中器件亮度進(jìn)行內(nèi)部測(cè)量并通過其外圍補(bǔ)償電路處理將有利于解決發(fā)光二極管模塊的光衰補(bǔ)償問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明旨在提出利用發(fā)光二極管模組內(nèi)的發(fā)光二極管或發(fā)光芯片作為光亮度探測(cè)器對(duì)模組內(nèi)部的其他發(fā)光二極管或發(fā)光芯片進(jìn)行亮度測(cè)量，以測(cè)量的光亮度衰減信號(hào)通過探測(cè)補(bǔ)償電路對(duì)發(fā)光二極管模組進(jìn)行光衰補(bǔ)償?shù)囊环N發(fā)光二極管模組及其亮度測(cè)量方法。