JP2020085639A - Led装置の発光特性測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような事情から、近年、LED装置からの光の輝度値を測定することによってLED装置を検査する発光特性測定装置が提案されている(特許文献1参照。)。
而して、リードフレーム上に形成されたLED装置については、端子が外部に露出しているため、当該LED装置を点灯することにより、上記の発光特性測定装置によるLED装置の検査を行うことが可能である。
しかしながら、ガラス基板上に形成されたLED装置については、端子が外部に露出しておらず、従って、LED装置を点灯することができないため、上記の発光特性測定装置によるLED装置の検査を行うことができない。
前記封止部材における前記蛍光体物質を励起する励起光を当該封止部材に照射する光源部と、
前記封止部材からの蛍光を受光する受光部と、
前記受光部に受光された蛍光の分光スペクトルデータを取得する分光測定器と、
前記分光スペクトルデータに基づいて、前記LED装置による光の色度座標を演算する演算処理部と
を備えてなることを特徴とする。
前記光源部からの励起光が、前記ビームスプリッタを介して前記封止部材に照射され、 前記封止部材からの励起光および蛍光が、前記ビームスプリッタを介して前記受光部に受光されることが好ましい。
前記光源部からの励起光が、前記ダイクロイックフィルタを介して前記封止部材に照射され、
前記封止部材からの蛍光が、前記ダイクロイックフィルタを介して前記受光部に受光されることが好ましい。
従って、本発明のLED装置の発光特性測定装置によれば、LED装置を点灯することなしに、当該LED装置による光の色度座標を測定することができる。
硬化樹脂としては、特に限定されず、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの硬化物を用いることができる。
また、封止部材に含有された蛍光体物質は、目的とするLED装置による光の色に応じて適宜選択して用いられる。例えば青色光を放射するLED素子を用いて白色LED装置を製造する場合には、黄色蛍光体を用いることができ、橙色蛍光体や赤色蛍光体を更に添加することにより、放射される光の色を調整することができる。また、黄色蛍光体の代わりに緑色蛍光体と赤色蛍光体との混合物を用いることもできる。
このLED装置の発光特性測定装置(以下、単に「測定装置」ともいう。)は、励起光をLED装置1における封止部材(図示省略)に照射する光源部10と、LED装置1における封止部材からの蛍光を受光する受光部20とを有する。光源部10から放射される励起光は、LED装置1における封止部材中に含有された蛍光体物質を励起するものである。
また、第1のビームスプリッタ30とLED装置1との間には、第1のビームスプリッタ30によって反射された励起光を、LED装置1における封止部材に集光すると共に、LED装置1からの蛍光を平行化する凸レンズ31が配置されている。
先ず、演算処理部50に送信された分光スペクトルデータには、光源部10からの励起光の分光分布が含まれているため、送信された分光スペクトルデータに係る分光分布から励起光の分光分布を除去することにより、LED装置1における封止部材からの蛍光の分光スペクトルデータが作成される。具体的には、励起光はピーク波長が460nm近傍にある青色光であり、蛍光はピーク波長が555nm近傍にある黄色光であるため、例えば波長500nm以下の分光分布がカットされる。
具体的に説明すると、LED装置による光(白色光)は、励起光(青色LED素子による青色光)と蛍光(黄色蛍光体による黄色光)との合成光であることから、LED装置による光の分光分布S0(λ)と、励起光の分光分布S1(λ)と、蛍光の分光分布S2(λ)とは、下記式1を満たすものである。図2に、LED装置による光の分光分布の一例を示す。
Kは、封止部材における蛍光体物質による蛍光と、LED装置における青色LED素子の発光との合成光の輝度の絶対値と一致するように設定される係数である。
刺激値Xおよび刺激値Yの値は色度座標(x,y)を算出するために用いられ、色度座標(x,y)は、下記式3に示す演算式に従って算出される。この式3から、全ての可視光線の光源色の色度座標(x,y)が、1931年CIEによって定義されている。
励起光の分光スペクトルデータに係る分光分布の波高(分光の強度の振幅の大きさ)は、例えば以下のようにして調整することができる。
この図において、横軸および縦軸は、それぞれxおよびyの色度である。横軸については、xの値が大きくなるに従って「赤み」の比率が増し、xの値が小さくなるに従って「青み」の比率が増すことを示している。一方、縦軸については、yの値が大きくなるに従って「緑み」の比率が増し、yの値が小さくなるに従って「青み」の比率が増すことを示している。
また、馬蹄型の曲線aは単色光の色度座標を連ねたスペクトル軌跡である。このスペクトル軌跡に□でプロットされた個所の数字は、単色光の波長(nm)を示している。スペクトル軌跡の両端に位置する単色光の波長は、それぞれ380nmおよび780nmである。
また、スペクトル軌跡の両端を結ぶ直線bは、純紫軌跡である。
また、スペクトル軌跡と純紫軌跡とによって囲まれた範囲内にある弧状の曲線cは、各絶対温度における黒体の色度座標を連ねた黒体軌跡である。この黒体軌跡上に示された数字は黒体の絶対温度(K)であり、〇でプロットされた個所は、それぞれ昼光色蛍光ランプ(色温度=6500K)、白色蛍光ランプ(色温度=4200K)、白熱電球(色温度=2850K)の光源色の色度座標である。
白色LED装置においては、通常、光源色が黒体軌跡に近い色温度を有する色度値であることが目標とされることから、例えば直線Lと黒体軌跡に係る曲線cとの交点が目標とされる色度座標である。
また、蛍光の標準分光スペクトルデータの取得が困難な場合には、複数(例えば10)のLED装置のサンプルについて、それぞれの蛍光の分光スペクトルデータを測定し、これらの蛍光の分光スペクトルデータと励起光の分光スペクトルデータとを組み合わせたときに、色度座標の値が許容範囲内となる数が最多となる励起光を見出し、この励起光分光スペクトルデータに係る分光分布から波高を決定してもよい。
従って、本発明のLED装置の発光特性測定装置によれば、LED装置1を点灯することなしに、当該LED装置1による光の色度座標P0 (x0 ,y0 )を測定することができる。
例えば図1に示す測定装置において、光源部10が、測定対象であるLED装置1に対向するよう配置され、受光部20が第1のビームスプリッタ30の側方位置に配置された構成であってもよい。
また、図1に示す測定装置において、第1のビームスプリッタ30の代わりに、光源部10からの励起光を反射し、かつ、LED装置1における封止部材からの蛍光を透過するダイクロイックフィルタを用いることができる。また、光源部10がLED装置1に対向するよう配置された構成である場合には、第1のビームスプリッタ30の代わりに、光源部10からの励起光を透過し、かつ、LED装置1における封止部材からの蛍光を反射するダイクロイックフィルタを用い、当該ダイクロイックフィルタの側方位置に受光部20が配置されていてもよい。
測定対象のLED装置における封止部材は、黄色蛍光体物質が単独で含有されたものに限定されず、互いに発光色の異なる複数種の蛍光体物質が含有されたもの、また、近紫外LED素子と組み合わせて用いられる、赤色蛍光体物質、緑色蛍光体物質および青色蛍光体物質が含有されたものであってもよい。
4 基板
5a アノード
5b カソード
6 LED素子
7 ボンディングワイヤー
8 リフレクター
8H 貫通孔
9 封止部材
10 光源部
11 LED素子
12 アパーチャ
15 コリメートレンズ
20 受光部
21 集光レンズ
25 光ファイバー
26 ファイバーコネクタ
27 ファイバーコネクタ
30 第1のビームスプリッタ
31 凸レンズ
35 第2のビームスプリッタ
36 小型カメラ
37 集光レンズ
40 分光測定器
50 演算処理部
Claims (4)
- LED素子が蛍光体物質を含有する封止部材によって封止されてなるLED装置の発光特性測定装置であって、
前記封止部材における前記蛍光体物質を励起する励起光を当該封止部材に照射する光源部と、
前記封止部材からの蛍光を受光する受光部と、
前記受光部に受光された蛍光の分光スペクトルデータを取得する分光測定器と、
前記分光スペクトルデータに基づいて、前記LED装置による光の色度座標を演算する演算処理部と
を備えてなることを特徴とするLED装置の発光特性測定装置。 - 前記光源部からの励起光の少なくとも一部を反射若しくは透過し、かつ、前記封止部材からの蛍光の少なくとも一部を透過若しくは反射するビームスプリッタを備え、
前記光源部からの励起光が、前記ビームスプリッタを介して前記封止部材に照射され、 前記封止部材からの励起光および蛍光が、前記ビームスプリッタを介して前記受光部に受光されることを特徴とする請求項1に記載のLED装置の発光特性測定装置。 - 前記光源部からの励起光を反射若しくは透過し、かつ、前記封止部材からの蛍光を透過若しくは反射するダイクロイックフィルタを備え、
前記光源部からの励起光が、前記ダイクロイックフィルタを介して前記封止部材に照射され、
前記封止部材からの蛍光が、前記ダイクロイックフィルタを介して前記受光部に受光されることを特徴とする請求項1に記載のLED装置の発光特性測定装置。 - 前記演算処理部においては、前記蛍光体物質を励起する励起光の分光スペクトルデータが記録されており、当該励起光の分光スペクトルデータと、前記受光部に受光された蛍光の分光スペクトルデータとに基づいて、前記LED装置による光の色度座標を演算することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のLED装置の発光特性測定装置。
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