特許 7410260 光電素子の特性差の補償方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】光電素子の特性差の補償方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/105 20200101AFI20231226BHJP

【ＦＩ】

H05B47/105

【請求項の数】 7

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022193166

(22)【出願日】2022-12-01

【審査請求日】2022-12-14

(31)【優先権主張番号】111145707

(32)【優先日】2022-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】521411851

【氏名又は名称】東友科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＴＥＣＯ ＩＭＡＧＥ ＳＹＳＴＥＭＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】１２Ｆ．， Ｎｏ． ５０３， Ｓｅｃ． ６， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｅ．Ｒｄ．， Ｎｅｉｈｕ Ｄｉｓｔ．， Ｔａｉｐｅｉ Ｃｉｔｙ １１４， Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】張葵忠

【審査官】塩治 雅也

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５１７２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７０９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１１６１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５２２１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３９／００－３９／１０

Ｈ０５Ｂ ４５／００－４５／５９

Ｈ０５Ｂ ４７／００－４７／２９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コネクタ、光電素子、及び複数のゲインユニットを含むテスト基板であって、前記光電素子は前記コネクタに電気的に接続され、前記コネクタは第１ピン、第２ピン、第３ピン、及び第４ピンを含み、前記複数のゲインユニットは電気的に並列に接続され、各前記ゲインユニットは、前記第２ピンと前記第３ピンとの間に電気的に接続され、ゲイン抵抗と開回路接続ポートを含み、前記ゲイン抵抗は前記開回路接続ポートに電気的に接続され、前記開回路接続ポートは第１接点及び第２接点を含み、前記第１接点と前記第２接点との間は開回路・非接続である、テスト基板を提供する、ステップ（Ｓ１）と、
前記コネクタをテスト治具に接続し、前記テスト治具はテスト抵抗とテスト制御ユニットを含み、前記テスト治具が前記コネクタに接続されると、前記テスト抵抗は前記第２ピンと前記第３ピンとの間に電気的に接続される、ステップ（Ｓ２）と、
前記テスト治具は前記コネクタに入力電源を供給して、入力電源を利用して前記光電素子にテスト電圧を生成する、ステップ（Ｓ３）と、
前記テスト制御ユニットは、前記テスト電圧及び分類データテーブルに従って、前記複数のゲインユニットから対応する前記ゲインユニットを選択する、ステップ（Ｓ４）と、
前記テスト制御ユニットは、生産ラインを駆動して、選択された前記ゲインユニット内の前記開回路接続ポートの前記第１接点及び前記第２接点を接続して導通させる、ステップ（Ｓ５）と、
を含む、光電素子の特性差の補償方法。

【請求項2】

いずれかの前記ゲインユニットの前記ゲイン抵抗の抵抗値は、他のいずれかの前記ゲインユニットの前記ゲイン抵抗の抵抗値及び前記テスト抵抗の抵抗値とは異なる、請求項１に記載の光電素子の特性差の補償方法。

【請求項3】

前記光電素子は、フォトカプラであり、発光ダイオードとフォトトランジスタを含み、前記発光ダイオードのアノードは前記第１ピンに電気的に接続され、前記発光ダイオードのカソードは前記第２ピンに電気的に接続され、前記フォトトランジスタのコレクタは前記第４ピンに電気的に接続され、前記フォトトランジスタのエミッタは前記第３ピンに電気的に接続される、請求項１に記載の光電素子の特性差の補償方法。

【請求項4】

前記ステップ（Ｓ３）では、前記テスト治具は、前記第１ピンを介して前記入力電源を供給する、請求項３に記載の光電素子の特性差の補償方法。

【請求項5】

前記分類データテーブルには、少なくとも前記複数のゲインユニットのすべての前記ゲイン抵抗の抵抗値、前記光電素子の出力信号強度の分類、及び各分類に対応する前記ゲインユニットの前記ゲイン抵抗が記録されている、請求項１に記載の光電素子の特性差の補償方法。

【請求項6】

前記ステップ（Ｓ５）では、前記生産ラインは、ジャンパ線または短絡キャップを使用して、選択された前記ゲインユニット内の前記開回路接続ポートの前記第１接点及び前記第２接点を接続する、請求項１に記載の光電素子の特性差の補償方法。

【請求項7】

前記入力電源は１０ｍＡであり、前記光電素子の出力信号強度は０．０８ｍＡ～０．８ｍＡの範囲であり、前記複数のゲインユニットは４つのゲインユニットを含み、前記４つのゲインユニットの４つのゲイン抵抗の抵抗値は、それぞれ３．３２ＫＯｈｍ、６．０４ＫＯｈｍ、１０ＫＯｈｍ、１５ＫＯｈｍである、請求項１に記載の光電素子の特性差の補償方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光電素子の分野に属し、特に光電素子の特性差の補償方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤや光センサなどの光電素子は、同じ素子であっても、これらの同じ光電素子の信号出力に差があり異なり、一部の光電素子の仕様書に記載されている出力信号範囲の最大値と最小値の差は１０倍に達することもあり、その結果、製品の品質が不安定になる。従来技術では、このような光電素子の処理方法として、光電素子の生産工場で、生産されたすべての光電素子を先に測定して、光電素子の出力強度によって選別・分類し、例えば、ＬＥＤは発光強度によって選別・分類し、光センサは光電流強度によって選別・分類し、それぞれに異なるコード（ＢＩＮ ｃｏｄｅ）を付与し、顧客が光電素子を注文する際に、必要な出力強度範囲に応じて、コードを指定して注文するものである。

【0003】

製品の多品種少量の傾向にある中、ますます多くの光電素子メーカーが、顧客の注文で指定されたコードを満たすために、特定のロットで十分な量の光電素子を選別できることを保証できなくなるため、コードを区別するサービスを提供しない光電素子供給業者がますます増えている。從って、光電素子間の特性差を克服し、電子機器やシステムなどの品質を確保し、安定した動作を実現するためには、別途の解決策を講じる必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、テスト治具を利用してテスト基板上の光電素子にテスト電圧を生成し、テスト治具が、分類データテーブル及びテスト電圧に従って、複数のゲインユニットから対応するゲインユニットを選択し、選択されたゲインユニット内の開回路接続ポートの第１接点及び第２接点を接続して導通させて、選択されたゲインユニット内のゲイン抵抗により光電素子の特性差を補償することにより、光電素子間の特性差を克服し、電子機器またはシステムなどの品質を確保し、安定した動作を実現する、光電素子の特性差の補償方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明の好ましい実施形態では、（Ｓ１）コネクタ、光電素子、及び複数のゲインユニットを含むテスト基板であって、光電素子はコネクタに電気的に接続され、コネクタは第１ピン、第２ピン、第３ピン、及び第４ピンを含み、複数のゲインユニットは電気的に並列に接続され、各ゲインユニットは、第２ピンと第３ピンとの間に電気的に接続され、ゲイン抵抗と開回路接続ポートを含み、ゲイン抵抗は開回路接続ポートに電気的に接続され、開回路接続ポートは第１接点及び第２接点を含み、第１接点と第２接点との間は開回路・非接続である、テスト基板を提供することと、（Ｓ２）コネクタをテスト治具に接続し、テスト治具はテスト抵抗とテスト制御ユニットを含み、テスト治具がコネクタに接続されると、テスト抵抗は第２ピンと第３ピンとの間に電気的に接続されることと、（Ｓ３）テスト治具はコネクタに入力電源を供給して、入力電源を利用して光電素子にテスト電圧を生成することと、（Ｓ４）テスト制御ユニットは、テスト電圧及び分類データテーブルに従って、複数のゲインユニットから対応するゲインユニットを選択することと、（Ｓ５）テスト制御ユニットは、生産ラインを駆動して、選択されたゲインユニット内の開回路接続ポートの第１接点及び第２接点を接続して導通させることとを含む、光電素子の特性差の補償方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の好ましい実施形態の光電素子の特性差の補償方法のステップのフローチャートである。

【図2】図１におけるテスト基板とテスト治具の概略構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明の特徴と利点を示すいくつかの典型的な実施形態について、後述の説明において詳細に記述する。本発明は異なる態様において様々な変更を加えることができ、いずれも本発明の範囲から逸脱することなく、かつその説明及び図面は本質的に説明するために用いられものであり、本発明を限定する意図はないことを理解されたい。

【0008】

図１及び図２を参照し、図１は本発明の好ましい実施形態の光電素子の特性差の補償方法のステップのフローチャートであり、図２は図１におけるテスト基板とテスト治具の概略構造図である。図１及び図２に示すように、本発明の光電素子の特性差の補償方法は、光電素子の特性差を補償するする効果を達成するために、テスト基板１とテスト治具９との相互協働を利用する必要があり、図２に示すように、本発明のテスト基板１は、テスト治具９を利用してテストを行うことで、テスト基板１上の光電素子３の出力信号強度を取得し、さらに、異なる光電素子３の出力信号強度の差に従って補償することができる。

【0009】

テスト基板１は、コネクタ２、光電素子３、及び複数のゲインユニットを含む。コネクタ２は、テスト治具９と接続可能であり、第１ピン２０、第２ピン２１、第３ピン２２、及び第４ピン２３を含む。コネクタ２がテスト治具９に接続されると、テスト治具９は、第１ピン２０を介して入力電源を供給する。第２ピン２１は接地端子である。

【0010】

光電素子３は、テスト基板１に交換可能に設置され、本実施形態では、光電素子３はフォトカプラであり、すなわち、光電素子３は、発光ダイオード３０とフォトトランジスタ３１を含む。発光ダイオード３０のアノードはコネクタ２の第１ピン２０に電気的に接続され、発光ダイオード３０のカソードはコネクタ２の第２ピン２１に電気的に接続される。フォトトランジスタ３１のコレクタはコネクタ２の第４ピン２３に電気的に接続され、フォトトランジスタ３１のエミッタはコネクタ２の第３ピン２２に電気的に接続される。

【0011】

複数のゲインユニットは、コネクタ２の第２ピン２１とコネクタ２の第３ピン２２との間に電気的に並列に接続され、複数のゲインユニットの数は、例えば、図２に示すように４つのゲインユニットであってもよく、以下、第１ゲインユニット４０、第２ゲインユニット４１、第３ゲインユニット４２、及び第４ゲインユニット４３と仮称する。第１ゲインユニット４０は、コネクタ２の第２ピン２１とコネクタ２の第３ピン２２との間に電気的に接続され、ゲイン抵抗Ｒ１Ａと開回路接続ポート４００を含む。ゲイン抵抗Ｒ１Ａは開回路接続ポート４００に電気的に接続される。開回路接続ポート４００は、第１接点４０１及び第２接点４０２を含み、第１接点４０１と第２接点４０２との間は開回路・非接続である。

【0012】

第２ゲインユニット４１は、コネクタ２の第２ピン２１とコネクタ２の第３ピン２２との間に電気的に接続され、ゲイン抵抗Ｒ１Ｂと開回路接続ポート４１０を含む。ゲイン抵抗Ｒ１Ｂは開回路接続ポート４１０に電気的に接続される。開回路接続ポート４１０は第１接点４１１及び第２接点４１２を含み、第１接点４１１と第２接点４１２との間は開回路・非接続である。

【0013】

第３ゲインユニット４２は、コネクタ２の第２ピン２１とコネクタ２の第３ピン２２との間に電気的に接続され、ゲイン抵抗Ｒ１Ｃと開回路接続ポート４２０を含む。ゲイン抵抗Ｒ１Ｃは開回路接続ポート４２０に電気的に接続される。開回路接続ポート４２０は第１接点４２１及び第２接点４２２を含み、第１接点４２１と第２接点４２２との間は開回路・非接続である。

【0014】

第４ゲインユニット４３は、コネクタ２の第２ピン２１とコネクタ２の第３ピン２２との間に電気的に接続され、ゲイン抵抗Ｒ１Ｄと開回路接続ポート４３０を含む。ゲイン抵抗Ｒ１Ｄは開回路接続ポート４３０に電気的に接続される。開回路接続ポート４３０は第１接点４３１及び第２接点４３２を含み、第１接点４３１と第２接点４３２との間は開回路・非接続である。

【0015】

上記実施形態では、ゲイン抵抗Ｒ１Ａ、ゲイン抵抗Ｒ１Ｂ、ゲイン抵抗Ｒ１Ｃ、及びゲイン抵抗Ｒ１Ｄの抵抗値はそれぞれ異なっており、例えば、ゲイン抵抗Ｒ１Ａの抵抗値＜ゲイン抵抗Ｒ１Ｂの抵抗値＜ゲイン抵抗Ｒ１Ｃの抵抗値＜ゲイン抵抗Ｒ１Ｄの抵抗値である。

【0016】

テスト治具９は、テスト抵抗Ｒ１Ｅとテスト制御ユニット９０を含む。テスト治具９がコネクタ２に接続されると、テスト抵抗Ｒ１Ｅは、コネクタ２の第２ピン２１とコネクタ２の第３ピン２２との間に電気的に接続される。また、テスト治具９がコネクタ２に接続されると、第１ピン２０は、テスト治具９から入力電源を供給し、発光ダイオード３０を駆動して点灯させることで、フォトトランジスタ３１のコレクタとエミッタとの間に光電流を生成する。前記光電流は、第３ピン２２を流れ、テスト抵抗Ｒ１Ｅを通過して、テスト電圧を生成し、テスト制御ユニット９０に提供され、このとき、テスト抵抗Ｒ１Ｅは、実際には増幅器として機能する。テスト制御ユニット９０には、少なくとも複数のゲインユニットのすべてのゲイン抵抗の抵抗値、光電素子３の出力信号強度の分類、及び各分類に対応するゲインユニットのゲイン抵抗を記録した分類データテーブルが予め記憶されている。

【0017】

テスト制御ユニット９０は、テスト電圧を受信すると、分類データテーブルに従ってテスト基板１上の光電素子３の出力信号強度を分類し、分類結果及び分類データテーブルに従って、複数のゲインユニットから対応するゲインユニットを選択し、生産ラインを駆動して、選択されたゲインユニット内の開回路接続ポートの第１接点及び第２接点を接続して導通させる。接続方法としては、ジャンパ線または短絡キャップなどを用いることができ、これによって、光電素子３の出力信号は、対応するゲインユニットにおけるゲイン抵抗を介して特性差を補償する。

【0018】

上記実施形態では、テスト抵抗Ｒ１Ｅの抵抗値は、ゲイン抵抗Ｒ１Ａ、ゲイン抵抗Ｒ１Ｂ、ゲイン抵抗Ｒ１Ｃ、及びゲイン抵抗Ｒ１Ｄの抵抗値とは異なり、例えば、抵抗Ｒ１Ｅの抵抗値＜ゲイン抵抗Ｒ１Ａの抵抗値＜ゲイン抵抗Ｒ１Ｂの抵抗値＜ゲイン抵抗Ｒ１Ｃの抵抗値＜ゲイン抵抗Ｒ１Ｄの抵抗値であってもよい。

【0019】

いくつかの実施形態では、テスト治具９から第１ピン２０によって供給される入力電源は１０ｍＡであってもよい。光電素子３の出力信号強度は、概ね０．０８ｍＡ～０．８ｍＡの範囲である。ゲイン抵抗Ｒ１Ａの抵抗値は３．３２ＫＯｈｍである。ゲイン抵抗Ｒ１Ｂの抵抗値は６．０４ＫＯｈｍである。ゲイン抵抗Ｒ１Ｃの抵抗値は１０ＫＯｈｍである。ゲイン抵抗Ｒ１Ｄの抵抗値は１５ＫＯｈｍである。

【0020】

本発明の光電素子の特性差の補償方法の流れは以下の通りである。

【0021】

ステップＳ１では、テスト基板１を提供する。

【0022】

ステップＳ２では、テスト基板１のコネクタ２とテスト治具９とを接続する。

【0023】

ステップＳ３では、テスト治具９はコネクタ２に入力電源を供給し、入力電源を利用して光電素子３にテスト電圧を生成する。

【0024】

ステップＳ４では、テスト制御ユニット９０は、テスト電圧を受信し、分類データテーブル及びテスト電圧に従って、複数のゲインユニットから対応するゲインユニットを選択する。

【0025】

ステップＳ５では、テスト制御ユニット９０は、生産ラインを駆動して、選択されたゲインユニット内の開回路接続ポートの第１接点及び第２接点を接続して導通させる。

【0026】

テスト制御ユニット９０の分類原理及び関連する電圧・電流パラメータを示す表一を参照する。テスト制御ユニット９０は、テスト電圧を受信すると、分類データテーブルに従ってテスト基板１上の光電素子３の出力信号強度を把握し、光電素子３の出力信号強度に従って分類し、さらに分類結果及び分類データテーブルに従って、複数のゲインユニットから対応するゲインユニットを選択する。例えば、テスト制御ユニット９０は、テスト電圧に基づいて、フォトトランジスタ３１が発生する光電流が分類Ａの上限値と下限値の間にあることを把握すると、ゲイン抵抗Ｒ１Ａを含む第１ゲインユニット４０を選択し、生産ラインを駆動して、第１ゲインユニット４０における開回路接続ポート４００の第１接点４０１及び第２接点４０２を接続する。テスト制御ユニット９０は、テスト電圧に基づいて、フォトトランジスタ３１が発生する光電流が分類Ｂの上限値と下限値の間にあることを把握すると、ゲイン抵抗Ｒ１Ｂを含む第２ゲインユニット４１を選択し、生産ラインを駆動して、第２ゲインユニット４１における開回路接続ポート４１０の第１接点４１１及び第２接点４１２を接続する。テスト制御ユニット９０は、テスト電圧に基づいて、フォトトランジスタ３１が発生する光電流が分類Ｃの上限値と下限値の間にあることを把握すると、ゲイン抵抗Ｒ１Ｃを含む第３ゲインユニット４２を選択し、生産ラインを駆動して、第３ゲインユニット４２における開回路接続ポート４２０の第１接点４２１及び第２接点４２２を接続する。テスト制御ユニット９０は、テスト電圧に基づいて、フォトトランジスタ３１が発生する光電流が分類Ｄの上限値と下限値の間にあることを把握すると、ゲイン抵抗Ｒ１Ｄを含む第４ゲインユニット４３を選択し、生産ラインを駆動して、第４ゲインユニット４３における開回路接続ポート４３０の第１接点４３１及び第２接点４３２を接続する。

【0027】

表一から分かるように、光電素子３の仕様書に記載されている出力信号範囲の最大値と最小値の差が１０倍に達しても、本発明では、選択されたゲイン抵抗により特性差を補償するため、各分類における光電素子３の出力電圧を１．７６～３．２６Ｖの間に制御することができ、すなわち、光電素子３間の特性差を３．２６／１．７６＝１．８５倍の範囲内に制御することができる。従って、本発明の光電素子の特性差の補償方法は、光電素子３の特性差を克服し、安定した品質の製品を生産することができる。

【0028】

他の実施形態では、より高い精度（差の倍数がより小さい）を必要とする応用の場合、ゲインユニットの数を増やす（例えば、現在の４個から１０個に増やす）ことによって、光電素子３間の特性差をより正確に補償することができる。

【0029】

上記のように、本発明は、テスト治具を利用してテスト基板上の光電素子にテスト電圧を生成し、テスト治具が、分類データテーブル及びテスト電圧に従って、複数のゲインユニットから対応するゲインユニットを選択し、選択されたゲインユニット内の開回路接続ポートの第１接点及び第２接点を接続して導通させて、選択されたゲインユニット内のゲイン抵抗により光電素子の特性差を補償することにより、光電素子間の特性差を克服し、電子機器またはシステムなどの品質を確保し、安定した動作を実現する、光電素子の特性差の補償方法を提供する。

【符号の説明】

【0030】

１:テスト基板
２:コネクタ
３:光電素子
２０:第１ピン
２１:第２ピン
２２:第３ピン
２３:第４ピン
３０:発光ダイオード
３１:フォトトランジスタ
４０:第１ゲインユニット
４１:第２ゲインユニット
４２:第３ゲインユニット
４３:第４ゲインユニット
Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂ、Ｒ１Ｃ、Ｒ１Ｄ:ゲイン抵抗
４００、４１０、４２０、４３０:開回路接続ポート
４０１、４１１、４２１、４３１:第１接点
４０２、４１２、４２２、４３２:第２接点
Ｒ１Ｅ:テスト抵抗
９０:テスト制御ユニット

【要約】      （修正有）

【課題】光電素子間の特性差を克服し、電子機器またはシステムなどの品質を確保し、安定した動作を実現する、光電素子の特性差の補償方法を提供する。
【解決手段】テスト治具９は、テスト電圧及び分類データテーブルに従って、複数のゲインユニット４０，４１，４２，４３から対応するゲインユニットを選択することと、テスト治具９は、生産ラインを駆動して、選択されたゲインユニット内の開回路接続ポートを導通状態にすることを含み、光電素子３の特性差を補償する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】