[發(fā)明專利]具有波長轉(zhuǎn)換體的光檢測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980115256.4
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN102017167A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·馬蒂尼;B·阿克曼;M·薩爾斯布里;H-H·貝希特爾;M·海德曼
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L33/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光檢測器。

背景技術(shù)

例如包括光電二極管或者光電阻器作為光敏元件的已知光檢測器通常具有由相應(yīng)依賴于波長的光響應(yīng)確定的波長特有特性。具體而言，光檢測器可以實施于發(fā)光二極管布置的通量反饋路徑中用于感測發(fā)光器件發(fā)射的光。

通量反饋控制有望在將來實施于廣泛的色控多發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)品中。為了控制發(fā)射的光，需要例如在寬的頻率和/或溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定特性的光檢測器。通量反饋信號可以用來監(jiān)視溫度和老化引起的LED通量減少。因此有必要具有如下光檢測器，該光檢測器具有相對于溫度和老化而言穩(wěn)定的光響應(yīng)。然而光譜測量表明：多數(shù)硅光檢測器具有在藍色和紅外線區(qū)段中與溫度高度地相關(guān)的光響應(yīng)，而在綠色和紅色區(qū)段中分別獲得可接受的溫度響應(yīng)。

圖7示出了硅光電二極管由光電二極管在參考溫度(這里為25℃)的光譜響應(yīng)規(guī)范化的與溫度相關(guān)的光譜光響應(yīng)。在圖7中，參考標號701描繪了在25℃與溫度的相關(guān)性，參考標號703描繪了在40℃與溫度的相關(guān)性，參考標號705描繪了在60℃與溫度的相關(guān)性，參考標號707描繪了在80℃與溫度的相關(guān)性，參考標號709描繪了在100℃與溫度的相關(guān)性，而參考標號711描繪了在120℃與溫度的相關(guān)性。

如圖7中所示，溫度引起的靈敏度變化在450nm具有最大減少量，該波長450nm大致地對應(yīng)于在如下多LED系統(tǒng)中常用的品藍LED發(fā)射器的典型發(fā)射波長，這些多LED系統(tǒng)使用品藍LED或者依賴于品藍LED作為抽運LED的熒光劑轉(zhuǎn)換的白色LED。WO2007/007238A1公開了這樣的概念用于轉(zhuǎn)換LED中的光。

在經(jīng)由通量反饋來進行色控制的多原色系統(tǒng)中，在室溫的校準步驟將色串的輸出通量與在校準期間同時測量的光響應(yīng)信號關(guān)聯(lián)。如果傳感器的光響應(yīng)與溫度相關(guān)，則校準關(guān)系在感興趣的溫度、例如在80℃將不再成立，80℃在工作的燈中是預(yù)期的。在圖7的例子中，針對藍光的靈敏度與針對綠/紅光的靈敏度之比隨溫度變化。因此，通量反饋系統(tǒng)將在較高溫度具有與綠色和紅色信號相比過低的藍色信號，這將造成系統(tǒng)隨溫度的色點漂移。糾正這些誤差需要測量傳感器的溫度并且使用與它特有的與溫度相關(guān)的靈敏度特性有關(guān)的信息。

圖6針對圖7中考慮的光檢測器示出了作為溫度函數(shù)的絕對光譜靈敏度，該光檢測器為硅光檢測器。如圖6中所示，傳感器的靈敏度一般在藍色區(qū)段中比在綠色和紅色區(qū)段中更低。這對于如圖5中所示實際系統(tǒng)而言是重要的，在這些系統(tǒng)中傳感器連接到跨導放大器和分辨率有限的AD轉(zhuǎn)換器。

圖5示出了具有光電二極管501、反饋電阻器503、運算放大器505和AD轉(zhuǎn)換器507的典型傳感器-跨導-AD-轉(zhuǎn)換器信號鏈。

AD轉(zhuǎn)換器507輸出針對某一個電壓輸入范圍具有給定位分辨率的線性信號，并且選擇反饋電阻器使得所得最大信號適合于某個范圍內(nèi)以獲得該信號的最佳可能分辨率。由于傳感器的靈敏度在藍色區(qū)段中低得多，所以針對該信號將在紅色串接通并且選擇反饋電阻器以向AD轉(zhuǎn)換器輸出適當輸入信號時實現(xiàn)最大信號。由于該信號對于藍色串接通的情況將低得多，所以用于藍色信號的分辨率將欠佳，并且這可能造成通量反饋系統(tǒng)中的色控不準確。可以在感測不同色通道之時引入可切換的反饋電阻器以針對每個色串將供給AD轉(zhuǎn)換器的輸入信號取為良好值，但是這明顯增添系統(tǒng)復雜性和成本。又一問題在于難以預(yù)測特定光電二極管的表現(xiàn)。上述切換需要與光電二極管在操作溫度將如何表現(xiàn)有關(guān)的精確知識。如果已知該表現(xiàn)，則可以容易校準光電二極管。

因此一種在可見光譜區(qū)段中有更均勻靈敏度的傳感器將有助于所有色串的更可靠和簡單的通量感測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提高已知光檢測器的效率。

這一目的由獨立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中具體說明有利實施例。

本發(fā)明基于如下發(fā)現(xiàn)：當將波長轉(zhuǎn)換體放置于光檢測器如光電二極管或者光電阻器前面以便將第一波長的光轉(zhuǎn)換成光檢測器具有改進的光響應(yīng)特性時所在的第二波長的光時可以增加光檢測器的效率。

本發(fā)明涉及一種包括光敏元件和布置于光敏元件前面的波長轉(zhuǎn)換體的光檢測器，該波長轉(zhuǎn)換體被配置成將第一波長的光轉(zhuǎn)換成第二波長的光并且將第二波長的光引向光敏元件。例如，第一波長可以比第二波長更短。另外，第一波長可以布置于第一頻帶內(nèi)，第二波長可以布置于第二頻帶內(nèi)，其中第一和第二頻帶相對于彼此移位。

根據(jù)一個實施例，第二波長取決于光敏元件的光響應(yīng)具有另一特性時所在的波長，該另一特性具體為比光敏元件在第一波長的光響應(yīng)有所提高的溫度穩(wěn)定性和/或增加的光響應(yīng)值。