JP2019086319A

JP2019086319A - 試験装置

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Publication number: JP2019086319A
Application number: JP2017212489A
Authority: JP
Inventors: 彰一新関; Shoichi Niizeki
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-11-02
Also published as: JP6933557B2

Abstract

【課題】複数の発光装置の同時試験が可能な試験装置の構成を簡素化する。【解決手段】試験装置１０は、試験対象となる複数の発光装置２２ａ〜２２ｄを保持する保持部２０と、それぞれが対応する発光装置２２ａ〜２２ｄと対向する位置に設けられ、各発光装置２２ａ〜２２ｄの出力光の強度を計測する複数の受光部２４（２４ａ〜２４ｄ）と、複数の発光装置２２ａ〜２２ｄと複数の受光部２４ａ〜２４ｄの間に配置され、各発光装置２２ａ〜２２ｄから出力される光のうち各発光装置に対応する受光部に向かう光を通過させる複数の貫通孔３４が設けられる遮蔽板３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置の試験装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光装置は、長時間の通電試験により信頼性が評価される。例えば、複数の発光装置および受光部をアレイ状に配置し、複数の発光装置を同時試験できるように構成される試験装置が用いられる。各発光装置の出力光が対応する受光部にのみ入射するようにするため、パイプ状の部材により隣り合う発光装置および受光部の間が仕切られる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２３７３５０号公報

より簡易な構成で、複数の発光装置の同時試験ができることが好ましい。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、複数の発光装置の同時試験が可能な試験装置の構成を簡素化することにある。

本発明のある態様の試験装置は、試験対象となる複数の発光装置を保持する保持部と、それぞれが対応する発光装置と対向する位置に設けられ、各発光装置の出力光の強度を計測する複数の受光部と、複数の発光装置と複数の受光部の間に配置され、各発光装置から出力される光のうち各発光装置に対応する受光部に向かう光を通過させる複数の貫通孔が設けられる遮蔽板と、を備える。

この態様によると、複数の発光装置と複数の受光部の間に複数の貫通孔が設けられる遮蔽板を配置することにより、各発光装置の出力光が対応する受光部に入射するようにできる。本態様によれば、隣り合う発光装置および受光部の間をパイプ状の部材で仕切る構造よりも簡易な構造を実現できる。

遮蔽板は、各発光装置から出力される光のうち各発光装置に対応する受光部とは異なる受光部に向かう光を遮蔽してもよい。

複数の貫通孔の開口深さｈと開口径ｗのアスペクト比ｈ／ｗは、各発光装置から対向する受光部までの距離ｄと隣り合う受光部のピッチｐの比ｄ／ｐ以上であってもよい。

遮蔽板は、厚さが均一であり、複数の貫通孔が一定間隔で設けられてもよい。

遮蔽板は、第１遮蔽板であり、貫通孔は、第１貫通孔であり、当該試験装置は、複数の発光装置と複数の受光部の間に配置され、複数の第２貫通孔が設けられる第２遮蔽板をさらに備えてもよい。各受光部は、各発光装置から出力される光のうち第１貫通孔と第２貫通孔の双方を通過した光の強度を計測してもよい。

第１遮蔽板および第２遮蔽板は、第１貫通孔と第２貫通孔が重なる連通位置と、第１貫通孔と第２貫通孔が重ならない非連通位置との間で相対的に変位可能となるよう構成されてもよい。

本発明によれば、複数の発光装置の同時試験が可能な試験装置の構成を簡素化できる。

実施の形態に係る試験装置の構成を概略的に示す図である。遮光板の構成を示す平面図である。比較例に係る試験装置の構成を概略的に示す図である。変形例に係る試験装置の構成を概略的に示す図である。変形例に係る試験装置の構成を概略的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、実施の形態に係る試験装置１０の構成を概略的に示す図である。試験装置１０は、第１基板１２と、第２基板１４と、第１スペーサ１６と、第２スペーサ１８と、複数の保持部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）と、複数の受光部２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ）と、遮蔽板３０とを備える。試験装置１０は、複数の発光装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの通電試験を一括して実行するための装置である。

試験対象となる発光装置２２ａ〜２２ｄ（総称して発光装置２２ともいう）は、深紫外光を出力するＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）である。発光装置２２は、ピーク波長または中心波長が２００ｎｍ〜３６０ｎｍの範囲となる深紫外光を出力するよう構成される。このような紫外光ＬＥＤとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。

第１基板１２は、複数の保持部２０が取り付けられる実装基板である。一つの保持部２０は、一つの発光装置２２を保持するよう構成されている。保持部２０は、発光装置２２の電極と接続される端子を有し、端子を通じて発光装置２２を駆動するための駆動電流を供給する。保持部２０は、図示しない外部電源に接続される。

複数の保持部２０は、第１基板１２の上に並んで配置されており、例えば、等間隔で一列（一次元アレイ状）またはマトリックス状（二次元アレイ状）に配置される。ある実施例において、複数の保持部２０は、４×１０のマトリックス状に配置される。なお、一つの保持部が複数の発光装置２２を保持できるよう構成されてもよい。

第２基板１４は、複数の受光部２４が取り付けられる実装基板である。受光部２４は、フォトダイオードなどの光電変換素子を含み、保持部２０に保持される発光装置２２の出力光の強度を計測する。複数の受光部２４ａ〜２４ｄは、対応する発光装置２２ａ〜２２ｄと対向する位置に設けられる。例えば、第１受光部２４ａは、第１保持部２０ａに保持される第１発光装置２２ａと対向する位置に設けられる。

遮蔽板３０は、複数の発光装置２２ａ〜２２ｄと複数の受光部２４ａ〜２４ｄの間に配置される。遮蔽板３０は、第１主面３１と、第１主面３１の反対側の第２主面３２とを有する。遮蔽板３０は、第１主面３１と複数の発光装置２２ａ〜２２ｄが対向し、第２主面３２と複数の受光部２４ａ〜２４ｄが対向するように配置される。

遮蔽板３０は、金属材料や樹脂材料で構成される。遮蔽板３０の表面は、試験対象となる発光装置２２の出力波長の光に対して低反射率となるよう構成されることが好ましい。試験対象がＵＶ−ＬＥＤである場合、紫外光反射率の低いステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料を用いることが好ましい。アルミニウム（Ａｌ）などの紫外光反射率が高い材料を遮蔽板３０に用いる場合、表面を紫外光反射率の低い材料（例えば黒色塗料）で被覆することが好ましい。

遮蔽板３０は、柱状の第１スペーサ１６および第２スペーサ１８により固定される。第１スペーサ１６は、第１基板１２と遮蔽板３０の間に設けられ、第１基板１２と遮蔽板３０の間の距離を一定に保つ。第２スペーサ１８は、第２基板１４と遮蔽板３０の間に設けられ、第２基板１４と遮蔽板３０の間の距離を一定に保つ。第１スペーサ１６および第２スペーサ１８は、例えば、試験装置１０の四隅に設けられ、ネジやボルトなどの締結部材を介して第１基板１２、第２基板１４または遮蔽板３０に対して固定される。

図２は、遮蔽板３０の構成を示す平面図である。遮蔽板３０は、複数の貫通孔３４を有する。図示する例において、複数の貫通孔３４は、三角格子状に一定間隔で設けられる。また、貫通孔３４の開口形状は円形である。変形例において、貫通孔３４が矩形状や十字形状であってもよい。また、全ての貫通孔３４が同一形状ではなく、例えば円形と十字形状の貫通孔が組み合わされてもよい。遮蔽板３０の四隅には、第１スペーサ１６および第２スペーサ１８を固定するためのネジやボルトなどが挿通される取付孔３６が設けられる。

図１に示されるように、複数の貫通孔３４は、発光装置２２および受光部２４が対向する方向（対向方向ともいう）に延びる。遮蔽板３０は、複数の発光装置２２ａ〜２２ｄの出力光のうち、貫通孔３４が延びる対向方向に進む光成分を通過させる。したがって、遮蔽板３０は、各発光装置２２ａ〜２２ｄから出力される光のうち各発光装置に対応する受光部２４ａ〜２４ｄに向かう光を通過させる。例えば、第１発光装置２２ａの出力光は、貫通孔３４を通過して対応する第１受光部２４ａに入射する。同様にして、第２発光装置２２ｂの出力光は、貫通孔３４を通過して対応する第２受光部２４ｂに向かい入射し、第３発光装置２２ｃの出力光は、貫通孔３４を通過して対応する第３受光部２４ｃに入射し、第４発光装置２２ｄの出力光は、貫通孔３４を通過して対応する第４受光部２４ｄに入射する。

遮蔽板３０は、複数の発光装置２２ａ〜２２ｄの出力光のうち、貫通孔３４が延びる対向方向に対して斜めに進む光成分を遮蔽する。その結果、遮蔽板３０は、各発光装置２２ａ〜２２ｄから出力される光のうち各発光装置に対応する受光部とは異なる受光部に向かう光を遮蔽する。遮蔽板３０は、対応する受光部の隣に設けられる受光部に向かう光を遮蔽する。例えば、遮蔽板３０は、第１発光装置２２ａから第２受光部２４ｂに向かう光、第２発光装置２２ｂから第１受光部２４ａや第３受光部２４ｃに向かう光を遮蔽する。これにより、対応する発光装置とは異なる発光装置から出力される光が各受光部２４ａ〜２４ｄに入射するのを防ぎ、各発光装置２２ａ〜２２ｄの出力光の強度を個別に計測できる。

遮蔽板３０にて遮蔽できる光の角度は、複数の貫通孔３４の開口深さｈと開口径ｗのアスペクト比ｈ／ｗに依存する。貫通孔３４のアスペクト比ｈ／ｗが大きいほど、貫通孔３４が延びる対向方向に対する角度のより小さい光を好適に遮ることができる。貫通孔３４のアスペクト比ｈ／ｗは、例えば、０．５以上であることが好ましく、１以上であることが好ましい。

貫通孔３４のアスペクト比ｈ／ｗは、各発光装置２２ａ〜２２ｄから対向する受光部２４ａ〜２４ｄまでの距離ｄと、隣り合う受光部（例えば第１受光部２４ａおよび第２受光部２４ｂ）のピッチｐの比ｄ／ｐ以上であることが好ましい。これにより、各発光装置から出力される光のうち、各発光装置に対応する受光部の隣に位置する受光部に向かう光を好適に遮蔽できる。

複数の貫通孔３４の開口径ｗおよびピッチは、発光装置２２や受光部２４のサイズよりも小さいことが好ましく、発光装置２２や受光部２４のサイズの１／２以下または１／３以下であることが好ましい。例えば、発光装置２２や受光部２４のサイズが３ｍｍ角〜５ｍｍ角程度である場合、貫通孔３４の開口径ｗおよびピッチは、２ｍｍ以下または１ｍｍ以下であることが好ましい。ある実施例において、貫通孔３４の開口径ｗは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であり、貫通孔３４のピッチは１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。遮蔽板３０の厚さｈは均一であり、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度である。

複数の貫通孔３４の開口径およびピッチを上述のように設定することで、各発光装置２２ａ〜２２ｄから対応する受光部２４ａ〜２４ｄに向けて概ね直進する光路上に確実に貫通孔３４を配置できる。仮に貫通孔３４の開口径およびピッチが発光装置２２や受光部２４のサイズと同程度の場合、発光装置２２および受光部２４の正面に貫通孔３４が位置しない可能性が生じる。その場合、貫通孔３４の位置に応じて全ての発光装置２２の配置を微調整しなければならず、非常に手間となる。一方で、貫通孔３４の開口径およびピッチが十分に小さければ、発光装置２２および受光部２４と貫通孔３４との相対位置が変化したとしても、少なくとも一つの貫通孔３４を発光装置２２および受光部２４の正面に位置させることが容易となる。その結果、遮蔽板３０として汎用品のパンチングメタル等を用いることが可能となり、試験装置１０を安価に構成できる。

つづいて、試験装置１０の使用方法について述べる。まず、複数の保持部２０のそれぞれに発光装置２２が搭載される。次に第１スペーサ１６および第２スペーサ１８を用いて、第１基板１２、第２基板１４および遮蔽板３０が相対的に固定され、試験装置１０が組み上げられる。発光装置２２は、試験に必要な時間（例えば、１００時間、１０００時間、５０００時間、１００００時間、５００００時間）にわたって連続して通電される。受光部２４は、連続通電試験が実行される時間にわたって入射する光の強度を計測する。高温試験、低温試験、高温高湿試験、温度サイクル試験などをする場合、試験装置１０が恒温装置内に設置されてもよい。

図３は、比較例に係る試験装置１１０の構成を概略的に示す図である。試験装置１１０は、第１基板１１２と、第２基板１１４と、スペーサ１１６と、複数の保持部１２０（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）と、複数の受光部１２４（１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ）と、複数の遮蔽部材１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃとを備える。比較例は、仕切り構造として、筒状の遮蔽部材１３０ａ〜１３０ｃが設けられる点で上述の実施の形態と相違する。遮蔽部材１３０ａ〜１３０ｃは、複数の発光装置２２と複数の受光部１２４が対向する方向に延在するように設けられる。

比較例では、各受光部１２４ａ〜１２４ｃを囲うように遮蔽部材１３０ａ〜１３０ｃが設けられるため、隣り合う受光部の間に遮蔽部材を取り付けるためのスペースを確保する必要が生じる。その結果、上述の実施の形態と比べて、隣り合う受光部のピッチｐを大きくする必要が生じ、単位面積あたりに実装可能な発光装置および受光部の数が少なくなる。逆の言い方をすれば、所定数の発光装置を同時試験するためにより多くの設置面積が必要となり、試験にかかるコストが増大する。例えば、恒温装置内で試験装置を用いる場合、より大型の恒温装置が必要となり、試験コストの増加につながる。

一方、本実施の形態によれば、複数の発光装置２２を同時試験するための仕切り構造を一枚の遮蔽板３０により実現できる。その結果、隣り合う発光装置２２や受光部２４の間に発光装置２２と受光部２４の対向方向に延びる遮蔽部材を設けなくて済み、単位面積あたりに実装可能な発光装置の数を増やすことができる。したがって、本実施の形態によれば、仕切り構造を簡素化でき、試験にかかるコストを抑えることができる。

図４は、変形例に係る試験装置２１０の構成を概略的に示す図である。本変形例では、二枚の遮蔽板３０，４０を組み合わせて用いる点で上述の実施の形態と相違する。以下、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

試験装置２１０は、第１基板１２と、第２基板１４と、第１スペーサ１６と、第２スペーサ１８と、複数の保持部２０と、複数の受光部２４と、第１遮蔽板３０と、第２遮蔽板４０と、スライド部５０とを備える。

第２遮蔽板４０は、複数の発光装置２２と複数の受光部２４の間に設けられ、第１遮蔽板３０と重なるように配置される。第１遮蔽板３０は、複数の第１貫通孔３４を有し、第２遮蔽板４０は、複数の第２貫通孔４４を有する。複数の第２貫通孔４４は、複数の第１貫通孔３４と同じ開口径およびピッチとなるように設けられ、対応する第１貫通孔３４および第２貫通孔４４が対向方向に連通するように構成される。

第２遮蔽板４０は、スライド部５０に取り付けられる。スライド部５０は、第１スペーサ１６または第２スペーサ１８に固定され、第２遮蔽板４０の外周を支持する。スライド部５０は、対向方向と直交する方向に第２遮蔽板４０がスライド可能となるよう第２遮蔽板４０を支持する。図４では、第１貫通孔３４と第２貫通孔４４が重なる連通位置に配置されたときの第２遮蔽板４０を示している。

図５は、変形例に係る試験装置２１０の構成を概略的に示し、第２遮蔽板４０をスライドさせて非連通位置に配置したときの状態を示す。第２遮蔽板４０は、第１遮蔽板３０に対してスライドすることで、第１貫通孔３４と第２貫通孔４４が重なる連通位置から第１貫通孔３４と第２貫通孔４４が重ならない非連通位置に変位可能である。本変形例では、第２遮蔽板４０をスライドさせることにより、通電試験の途中で各受光部２４ａ〜２４ｄに入射する光を完全に遮蔽できる。

本変形例によれば、二枚の遮蔽板３０，４０を組み合わせることにより、各発光装置２２ａ〜２２ｄの出力光を対応する受光部にのみ入射させる仕切り効果を高めることができる。第２遮蔽板４０を連通位置と非連通位置の間で変位可能とすることで、光強度の計測が必要な期間にのみ各受光部２４ａ〜２４ｄに光を入射させ、計測が不要な期間に各受光部２４ａ〜２４ｄに光が照射されないようにできる。例えば、連続通電試験において各発光装置２２ａ〜２２ｄの光強度を間隔を空けて計測する場合、計測時にのみ第２遮蔽板４０を連通位置に配置し、それ以外の期間は第２遮蔽板４０を非連通位置に配置してもよい。受光部２４に含まれるフォトダイオードなどは、光の積算照射時間が増えるにつれて劣化しうることから、１回の連続通電試験中に受光部２４に光が照射される時間を短くすることで受光部２４の劣化を抑制できる。受光部２４の劣化を抑制することで、試験装置１０の計測精度を高めるとともに、試験装置１０の装置寿命をより長くすることができる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態および変形例では、遮蔽板を１枚または２枚用いる場合について示した。さらなる変形例においては、複数の貫通孔が設けられる遮蔽板を３枚以上重ねて用いてもよい。

上述の実施の形態および変形例では、深紫外光を出力する発光装置２２を試験対象とする場合について示した。さらなる変形例においては、深紫外光以外の光を出力する発光装置に対して上述の試験装置１０を用いてもよい。例えば、３６０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を出力する発光装置、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの青色光を出力する発光装置を試験対象としてもよい。緑色、黄色、赤色などの可視光を出力する発光装置を試験対象としてもよいし、赤外光を出力する発光装置を対象としてもよい。

１０…試験装置、２０…保持部、２２…発光装置、２４…受光部、３０…遮蔽板（第１遮蔽板）、３４…貫通孔（第１貫通孔）、４０…第２遮蔽板、４４…第２貫通孔。

Claims

試験対象となる複数の発光装置を保持する保持部と、
それぞれが対応する発光装置と対向する位置に設けられ、各発光装置の出力光の強度を計測する複数の受光部と、
前記複数の発光装置と前記複数の受光部の間に配置され、各発光装置から出力される光のうち各発光装置に対応する受光部に向かう光を通過させる複数の貫通孔が設けられる遮蔽板と、を備えることを特徴とする試験装置。
前記遮蔽板は、各発光装置から出力される光のうち各発光装置に対応する受光部とは異なる受光部に向かう光を遮蔽することを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
前記複数の貫通孔の開口深さｈと開口径ｗのアスペクト比ｈ／ｗは、各発光装置から対向する受光部までの距離ｄと隣り合う受光部のピッチｐの比ｄ／ｐ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の試験装置。
前記遮蔽板は、厚さが均一であり、前記複数の貫通孔が一定間隔で設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の試験装置。
前記遮蔽板は、第１遮蔽板であり、前記貫通孔は、第１貫通孔であり、
当該試験装置は、前記複数の発光装置と前記複数の受光部の間に配置され、複数の第２貫通孔が設けられる第２遮蔽板をさらに備え、
各受光部は、各発光装置から出力される光のうち前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の双方を通過した光の強度を計測することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の試験装置。
前記第１遮蔽板および前記第２遮蔽板は、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔が重なる連通位置と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔が重ならない非連通位置との間で相対的に変位可能となるよう構成されることを特徴とする請求項５に記載の試験装置。