JP3155196U

JP3155196U - 照明用ｌｅｄ検査装置

Info

Publication number: JP3155196U
Application number: JP2009004354U
Authority: JP
Inventors: 和男田倉; 大輔齊藤
Original assignee: 株式会社オーテックエレクトロニクス
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2019-06-25

Abstract

【課題】照明用ＬＥＤを構成する各ＬＥＤチップの輝度、及びその電気的特性に加え、ＬＥＤの発熱（放熱）状況を同時に検査可能な照明用ＬＥＤの検査装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップをそれぞれ点灯させる点灯手段と、点灯手段により点灯された少なくともＬＥＤチップの遠赤外線からＬＥＤチップの温度を測定する第１のセンサーと、第１のセンサーにより測定されたＬＥＤチップの温度と、あらかじめ定められた基準温度とを比較し、ＬＥＤチップ毎の良否の判定を行う温度判定手段とを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、複数のＬＥＤチップからなる照明用ＬＥＤの電気特性、輝度、及び発熱状態を検査することにより、照明用ＬＥＤを構成するＬＥＤチップの不具合を検査する照明用ＬＥＤ検査装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）は、電気エネルギーを直接光に変換する性質を持った半導体であり、電気から光への変換効率が高く、その効率は３０％を超えるといわれている。消費電力が小さく、半永久的に使用でき、小型で信頼性が高いといった特長を持っており、表示装置やランプなど多くの分野に使用されはじめている。これに伴い、様々なＬＥＤチップの不具合を検査するＬＥＤ検査装置が開発されてきている。

例えば、下記特許文献１では、発光素子（ＬＥＤ）に電流を注入する電流注入部と、発光素子の光出力を測定する光出力測定部と、注入した電流および測定した光出力に基づいて、駆動電流を決定する駆動電流決定部と、決定した前記駆動電流を前記発光素子に注入したときの光出力の測定値に基づいて、前記発光素子の欠陥の有無を判断する欠陥判断部とを備えた発光素子の検査装置が開示されている。

このところの目覚ましい技術革新により、高輝度、低消費電力のＬＥＤチップの開発が進んでおり、その特長を生かした照明用ＬＥＤの開発製造が行われはじめてきている。しかし、ＬＥＤチップを照明器具にするには、器具内に複数のＬＥＤチップを並べる必要がある。このとき隣り合うＬＥＤチップに少しでも色のばらつきがあると、ユーザーに不良品と認識され、商品として成り立たなくなる。

また、ＬＥＤチップには駆動電圧や発光出力に違いがあり、そのため駆動回路が複雑になり、更には、温度特性や配光特性にも違いがあるという問題がある。更に、照明用ＬＥＤは、大量の電流を流すことにより発熱する。これにより長く高温状態が続くとＬＥＤチップの寿命が短くなるという問題も指摘されている。

一般的に照明用ＬＥＤの放熱構造は、ＬＥＤ基板裏面をアルミのパッケージに密着させて、ＬＥＤチップが発生する熱を効率良くパッケージへ熱伝導させる構造をとっている。ＬＥＤパッケージの放熱性が適正に確保され、発生した熱を速やかに外部に放出できているかどうかは、ＬＥＤのチップの寿命と密接に関係するものであり、照明用ＬＥＤの品質を確保する上で極めて重要な問題となっている。

かかる課題に対して、特許文献２では、ＬＥＤチップの熱的な不具合を検査する装置が開示されている。これは、ＬＥＤチップが搭載されたＬＥＤ基板と、ＬＥＤ基板を支持する金属製支持部材と、前記金属製支持部材に設けられた放熱部材とを備えたＬＥＤ灯具ユニットを光源とする車両用前照灯の検査装置であって、前記検査装置が、前記ＬＥＤチップを点灯させる点灯手段と、前記ＬＥＤ基板の温度を測定する温度測定手段と、測定したＬＥＤ基板の温度によりＬＥＤ基板と金属製支持部材との接続状態の適否を判定する手段とを備えることを特徴としている。

ここで、特許文献１は、ＬＥＤチップの発光量が適正か否かを判定する装置を開示するものであるが、照明用ＬＥＤを検査する上で不可欠である照明用ＬＥＤを構成する各ＬＥＤチップの発熱状況について何ら言及されておらず、またＬＥＤチップの発熱状況を測定する技術を開示するものではない。

また、特許文献２は、ＬＥＤ基板から放熱フィンに至る熱伝導が適切に行われているかどうかを検査するためのＬＥＤ基板の温度測定装置に関する技術を開示するものであるが、照明用ＬＥＤの検査にあたっては、照明器具を構成する各ＬＥＤチップの輝度、電気的特性、温度が適正に維持されているかどうかを検査する必要がある。しかし、特許文献２はかかる課題を解決するものではなく、またそのような課題についての言及もない。特許文献２に開示されるＬＥＤ基板の温度の測定技術では、照明用ＬＥＤの検査にあたって最も重要である、照明用ＬＥＤを構成するＬＥＤチップのいずれに不具合があるのかを判定し、不具合のあるＬＥＤチップを特定することができない。

特開２００８−２２７４６３号公報特開２００９−３１０５０号公報

そこで、本考案は、かかる従来技術の問題点に鑑みなされたもので、照明用ＬＥＤを構成する各ＬＥＤチップの輝度、及びその電気的特性に加え、これまではあまり認識されていなかったＬＥＤの発熱（放熱）状況を同時に検査可能な照明用ＬＥＤの検査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の考案は、複数のＬＥＤチップからなる照明用ＬＥＤの検査装置であって、前記ＬＥＤチップをそれぞれ点灯させる点灯手段と、少なくとも前記ＬＥＤチップからの遠赤外線を測定する第１のセンサーとを備え、前記第１のセンサーから得られたデータに基づいて、前記ＬＥＤチップ毎の良否の判定を行う判定手段とを備えたことを特徴とする。

第１のセンサーにより、照明用ＬＥＤを構成する全てのＬＥＤチップについて、ＬＥＤチップの発熱状況を一度に測定する。測定したデータに基づいて、各ＬＥＤチップの良否、及び照明用ＬＥＤとしての良否を短時間で判断する。

請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の照明用ＬＥＤ検査装置であって、前記ＬＥＤチップの輝度を測定する第２のセンサーを更に備えたことを特徴とする。

第２のセンサーにより、照明用ＬＥＤを構成する全てのＬＥＤチップについて、輝度・色調を一度に測定する。測定したデータに基づいて、各ＬＥＤチップの良否、及び照明用ＬＥＤとしての良否を短時間で判断する。

請求項３に記載の考案は、請求項１又は２に記載の照明用ＬＥＤ検査装置であって、前記判定手段が、照明用ＬＥＤを構成する各ＬＥＤチップのいずれに不具合があるのかを特定する手段を更に備えたことを特徴とする。

照明用ＬＥＤは複数のＬＥＤチップから構成されている。このため、そのなかのひとつにでも不具合があれば、照明器具として不適格となる。そこで、全てのＬＥＤチップを一度に検査するとともに、どのＬＥＤチップに不具合があるのかを特定できるようになっている。

請求項４に記載の考案は、請求項１から３のいずれかに記載の照明用ＬＥＤ検査装置であって、前記不具合を特定されたＬＥＤチップに対して、再測定する手段を更に備えたことを特徴とする。

最初の検査で特定された不具合のあるＬＥＤチップにフォーカスして、第１のセンサーと第２のセンサーとにより、再測定を行う。これにより誤判定を防止するとともに、より詳細な不具合に関するデータを収集する。

請求項５に記載の考案は、請求項１から４のいずれかに記載の照明用ＬＥＤ検査装置であって、予め設定した基準温度と前記第１のセンサーにより測定されたデータに基づいて決定された前記ＬＥＤチップの測定温度とを比較し、前記測定温度が前記基準温度を超えた場合、前記ＬＥＤチップを異常と判定する温度判定手段を更に備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の考案は、請求項１から５のいずれかに記載の照明用ＬＥＤ検査装置であって、前記第１のセンサーが遠赤外線カメラであることを特徴とする。

請求項７に記載の考案は、請求項１から６のいずれかに記載の照明用ＬＥＤ検査装置であって、前記点灯手段と前記センサーの測定開始及び／又は終了時間を制御する測定制御手段を備えたことを特徴とする。

本考案の照明用ＬＥＤ検査装置によれば、照明用ＬＥＤを構成する各ＬＥＤチップの輝度、電気的特性に加え、これまではあまり認識されていなかったＬＥＤの発熱（放熱）状況を同時に検査可能な照明用ＬＥＤの検査装置を提供することができる。

本考案の一実施例である照明用ＬＥＤ検査装置のブロック構成図である。電圧印加・制御部の回路構成を示した図である。測定対象物である照明用ＬＥＤの外観を示した図である。照明用ＬＥＤの検査フローチャートである。

本考案の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明するが、本考案はこれに限定されるものではない。図１は、本考案の一実施形態である照明用ＬＥＤ検査装置のブロック構成図を示したものである。照明用ＬＥＤ検査装置１は、照明用ＬＥＤを構成するＬＥＤチップの電気的特性（電流特性）、輝度及び色調、そして温度について測定する。そして、その結果に基づいて、各ＬＥＤチップに不具合があるかどうかを判定する。

照明用ＬＥＤ検査装置１は、照明用ＬＥＤ１５を構成するＬＥＤチップ１５１の輝度及び色調を測定するセンサー１１、及びＬＥＤチップ１５１の温度を測定するセンサー１２を備える。照明用ＬＥＤ１５に流れる電流特性（電気的特性）は、電圧印加・制御部１４により測定される。また、照明用ＬＥＤ１５の良否、それを構成するＬＥＤチップ１５１の異常の有無等を判定するとともに、その結果を出力するのが判定・制御部１３である。また、検査対象である照明用ＬＥＤ１５を載置するのが治具１６である。

照明用ＬＥＤ検査装置１は、電気的特性、輝度、色調、及び温度のそれぞれについて、同時に測定することができる。また、各測定項目毎に、それぞれ単独で測定することもできるように構成されている。

照明用ＬＥＤ検査装置１の動作について説明する。照明用ＬＥＤ１５の検査は、判定・制御部１３が備える開始ボタンが押されることで開始される。判定・制御部１３からの検査開始命令に基づいて、電圧印加命令が信号線１３１を通して電圧印加・制御部１４に送られる。電圧印加・制御部１４は、電源リード線１４１を介して照明用ＬＥＤ１５に電圧を印加する。

照明用ＬＥＤ１５は、治具１６に載置される。治具１６は、テーブル面が水平なＸＹＺ軸ステージであり、センサー１１、１２がＬＥＤチップ１５１を測定する上で、最適な場所と角度となるよう、照明用ＬＥＤ１５とセンサー１１、１２との位置関係を調節する。

センサー１１は、点灯している照明用ＬＥＤ１５の輝度、色調（色度分布）を測定する。この実施形態においては、センサー１１はＣＣＤカメラにより構成されている。センサー１１により撮像された画像は、判定・制御部１３に送られる。判定・制御部１３は送られてきたカラー画像を解析し、照明用ＬＥＤ１５を構成する全てのＬＥＤチップ１５１の輝度・色度分布を解析し、その結果を測定値として出力する。

ここで、照明用ＬＥＤ１５は、複数のＬＥＤチップ１５１から構成されている。そのため、ＬＥＤチップ毎にその良否を判断する必要があるが、全てのＬＥＤチップについて、ひとつひとつ撮像し、それを解析すると膨大な時間が必要となる。

この照明用ＬＥＤ検査装置１は、撮像された１枚の画像により、全てのＬＥＤチップの輝度・色度を測定するように構成されている。また後述するように、最初の判定で不具合が認められたＬＥＤチップについては、それにフォーカスして再度測定することもできるようにも構成されている。

このように、照明用ＬＥＤ検査装置１は、２段階の測定が可能であることから、測定時間の大幅な短縮と、誤判定を防止するように構成されている。

また、輝度、色度を定量化する手法として、ＣＩＥＸＹＺ表色系を使用することは好ましい。また、ＣＣＤカメラから出力されるデータはＣＣＤカメラ独自のＲＧＢ形式であるため、校正された色彩輝度計で出力された物理量であるＣＩＥＸＹＺの値とＲＧＢ値との相関を求めることにより、ＸＹＺ表色系で出力を行ってもよい。

ＬＥＤチップ１５１の温度測定を行うのがセンサー１２である。この実施形態においては、センサー１２として遠赤外線ＣＣＤ監視カメラを用いた。この遠赤外線ＣＣＤ監視カメラの有効画素数は、例えば、ＶＧＡ６４０（Ｈ）×４８０（Ｖ）、画素ピッチは２３μｍ程度である。また、測定温度は、上限値が１４０℃、下限値が０℃まで測定できればよい。

センサー１１、１２のＣＣＤカメラのレンズは、交換可能なものが好ましい。測定対象物である照明用ＬＥＤ１５の大きさにより、レンズを変更することで、最適な画像を撮像することができるためである。センサー１１、１２で撮像した画像は、判定・制御部１３に送られ数値化され、ＬＥＤチップ毎に異常の有無が判定される。

図２は、電圧印加・制御部１４の回路構成を示した図である。判定・制御部１３からの命令により、電圧印加・制御部１４は照明用ＬＥＤ１５に対し電圧を印加する。この電圧印加・制御部１４は、測定対象物である照明用ＬＥＤ１５の特性に応じて複数の電気回路が選択できるように構成されている（図示していない）。図２に示すＤ／Ａ変換回路により、印加する電圧が制御される。また、電圧を印加することにより照明用ＬＥＤ１５に流れる電流値を測定し、その結果を判定・制御部１３に信号線１３２を通して送信する。

図３は、照明用ＬＥＤ１５の外観を示した図であり、図３（ａ）は丸形の照明用ＬＥＤ１５を示したものである。ＬＥＤチップ１５１は、配線基板の上面に実装され、電源リード線１４１により電圧印加・制御部１４に接続している。ＬＥＤチップ１５１は、例えば、シリコンゴムで封入されている。シリコンゴムは熱伝導率が大きく、発熱体であるＬＥＤチップ１５１からの熱を効率的に外部に放熱することができる。

しかし、シリコンゴムの封入に不具合があったり、ＬＥＤチップそのものに異常があると、ＬＥＤチップの温度が予め定めた温度よりも高くなる。その結果、異常のあるＬＥＤチップの寿命が他のＬＥＤチップに比較して短くなり、その結果、照明用ＬＥＤそのものが不良品となる。

図３（ｂ）は、ライン型の照明用ＬＥＤ１５の外観を示した図である。図１に示す照明用ＬＥＤ検査装置１は、図３（ａ）に示す丸型照明用ＬＥＤのみならず、図３（ｂ）に示すライン型照明用ＬＥＤであっても検査することができる。また、その他、どのような形状の照明用ＬＥＤであっても検査を行うことができる。

図４は、照明用ＬＥＤ検査装置１により、照明用ＬＥＤ１５を検査するときのフローチャート図である。図４に基づいて、照明用ＬＥＤ１５の検査フローについて説明する。先ず、測定対象物である照明用ＬＥＤ１５を治具１６に取り付ける（ステップＳ１）。次に、判定・制御部１３の開始ボタンがおされることにより検査が開始される（ステップＳ２）。

電圧印加・制御部１４により、照明用ＬＥＤ１５に電圧が印加され、そのとき流れる電流値が測定される（ステップＳ３）。また、センサー１１によりＬＥＤチップ１５１が撮影され、ＬＥＤチップの輝度、色調が判定・制御部１３で数値化される（ステップＳ４）。

また、センサー１２によりＬＥＤチップ１５１が撮影され、撮影された画像が判定・制御部１３に送られる。判定・制御部１３は、その画像を解析し数値化する（ステップＳ５）。

これらの解析結果に基づいて、判定・制御部１３により照明用ＬＥＤ１５の不具合の有無が判定される（ステップＳ６）。解析された結果である測定値、及び判定結果が表示される（ステップＳ７）。

照明用ＬＥＤ１５に異常がなければ、治具１６から取り外され（ステップＳ９）、他に検査する照明用ＬＥＤ１５の有無が判定され（ステップＳ１０）、なければ検査は終了する。他に検査する照明用ＬＥＤ１５があれば、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ８において、ＬＥＤチップ１５１のいずれかに異常があった場合は、異常を示すＬＥＤチップ１５１を特定し（ステップＳ１１）、かかるＬＥＤチップ１５１を再度測定できるように治具１６を移動させる（ステップＳ１２）。そして、異常値を示す項目を再度測定し（ステップＳ１３）、その測定結果を表示するとともに、異常の有無を再度判定する（ステップＳ１４）。そして、他に異常を示すＬＥＤチップ１５１があれば、ステップ１１に戻り、なければ、ステップ９に戻る。

１照明用ＬＥＤ検査装置
１１，１２センサー
１３判定・制御部
１４電圧印加・制御部
１５照明用ＬＥＤ（測定対象物）
１６測定対象物載置治具
１３１，１３２信号線
１４１電源リード線
１５１ＬＥＤチップ

Claims

複数のＬＥＤチップからなる照明用ＬＥＤの検査装置であって、前記ＬＥＤチップをそれぞれ点灯させる点灯手段と、少なくとも前記ＬＥＤチップからの遠赤外線を測定する第１のセンサーとを備え、前記第１のセンサーから得られたデータに基づいて、前記ＬＥＤチップ毎の良否の判定を行う判定手段とを備えたことを特徴とする照明用ＬＥＤ検査装置。
前記ＬＥＤチップの輝度を測定する第２のセンサーを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の照明用ＬＥＤ検査装置。
前記判定手段が、照明用ＬＥＤを構成する各ＬＥＤチップのいずれに不具合があるのかを特定する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明用ＬＥＤ検査装置。
前記不具合を特定されたＬＥＤチップに対して、再測定する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の照明用ＬＥＤ検査装置。
予め設定した基準温度と、前記第１のセンサーにより測定されたデータに基づいて決定された前記ＬＥＤチップの測定温度とを比較し、前記測定温度が前記基準温度を超えた場合、前記ＬＥＤチップを異常と判定する温度判定手段を更に備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の照明用ＬＥＤ検査装置。
前記第１のセンサーが遠赤外線カメラであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の照明用ＬＥＤ検査装置。
前記点灯手段と前記センサーの測定開始及び／又は終了時間を制御する測定制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の照明用ＬＥＤ検査装置。