JP5536136B2

JP5536136B2 - 恒温装置

Info

Publication number: JP5536136B2
Application number: JP2012095817A
Authority: JP
Inventors: 努井原; 乙松李
Original assignee: Kyushu Nissho KK
Current assignee: Kyushu Nissho KK
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-04-19
Also published as: TW201403092A; JP2013221928A; TWI601964B; CN103499781B; CN103499781A

Description

本発明は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｇＤｉｏｄｅ）の温度加速寿命試験に用いられる恒温装置に関する。

ＬＥＤは長寿命を特長とする光源であるが、その明るさは点灯時間に応じて徐々に減衰していくのが実状である。そこで、ＬＥＤの寿命の評価方法の一つとして、「北米照明エンジニアリング協会」が策定した「ＩＥＳＬＭ−８０」という規格が知られている。この規格はＬＥＤの点灯時間に対する明るさの維持率（光束維持率）を試験して、その試験結果が一定値以上であるか否かによってＬＥＤ寿命を評価するものである。

具体的には、同一の電流値で駆動する供試体ＬＥＤについて、５５℃，８５℃及びメーカーが決めた任意の温度（最高１２５℃）の３種類の温度条件下で６０００時間（２５０日間）連続的に点灯して、１０００時間ごとにＬＥＤの明るさを測定するという試験方法である。このような試験を行う場合、供試体であるＬＥＤを長期間に亘って一定温度に保持する必要があるが、従来、温風循環式の恒温槽が使用されることが多い。しかしながら、温風循環式の恒温槽内に供試体であるＬＥＤをセットした場合、温度維持のために恒温槽内を循環する温風が直接ＬＥＤに当たることがあるので、試験結果に悪影響を及ぼす可能性がある。また、従来の温風循環式の恒温槽は、槽内の温度分布の均一性に劣る面があるので、複数のＬＥＤを収容した場合、試験精度が低下することがある。

一方、ＬＥＤの温度加速寿命試験を行う装置として、従来、様々な種類の試験装置が提案されているが、本発明に関連するものとして、例えば、特許文献１，２記載の試験装置がある。

特開２０１１−１７９９３７号公報特開２０１０−２４５３４８号公報

特許文献１記載のＬＥＤ寿命試験装置は、一つの被試験ＬＥＤをＨＡＳＴ装置内に配置して試験を行うので、温度分布の均一性は優れているが、複数のＬＥＤについて寿命試験を行う場合、効率が悪い。

特許文献２記載の試験装置は、恒温恒湿槽内に複数の発光装置を配置することができるので、複数のＬＥＤの寿命試験を行う場合の効率は良好であるが、現実には複数のＬＥＤの温度を均一に保つことが困難である。

本発明が解決しようとする課題は、ＬＥＤの温度加速寿命試験において、複数のＬＥＤを均一な温度で安定した雰囲気に保持することができる恒温装置を提供することにある。

本発明の恒温装置は、加熱手段及び冷却手段を有する恒温プレートと、前記恒温プレート上に配列された複数の供試体搭載ステージと、前記供試体搭載ステージを覆うように配置され前記供試体搭載ステージの周囲を包囲する隔壁部材及び前記隔壁部材で包囲された前記供試体搭載ステージの上方を閉塞する透光性の天井部材を有する蓋部材と、を備え、
前記恒温プレートの冷却手段として、冷却液が流動可能な通液孔を前記恒温プレートに設けたことを特徴とする。

このような構成とすれば、複数の供試体搭載ステージはそれぞれ隔壁及び天井部材によって大気から区画され、且つ、複数の供試体搭載ステージは恒温プレートによって所定温度に保持された状態となるので、各供試体搭載ステージにセットされた複数のＬＥＤを均一な温度で安定した雰囲気に保持することができる。従って、複数のＬＥＤの温度加速寿命試験を高精度で効率良く行うことができる。

ここで、前記恒温プレートの冷却手段として、冷却液が流動可能な通液孔を前記恒温プレートに設けている。このような構成とすれば、恒温プレートを確実かつ均等に冷却することができるので、温度精度の向上に有効である。

この場合、前記通液孔に供給する冷却液を昇温若しくは降温させる液温調整手段を設けることが望ましい。このような構成とすれば、恒温プレートの通液孔に供給される冷却液の温度を、恒温プレート自体の設定温度に近づけて供給することが可能となるので、恒温プレートの温度変動を抑制することができ、加熱温度の安定化に有効である。

また、前記隔壁部材に副加熱手段を設けることが望ましい。このような構成とすれば、隔壁部材自体も加熱機能を有することとなるので、均熱性の向上を図ることができる。

一方、前記恒温プレート、前記供試体搭載ステージ及び前記蓋部材を覆うカバーを設けることができる。このような構成とすれば、供試体を加熱する部材全体がカバーで覆われた状態となるので、熱の散逸を防止することができる。また、カバーを設けることにより、供試体を加熱する部材の温度の安定化及び供試体搭載ステージにセットされた供試体が発する光の発散を防止することもできる。

本発明により、ＬＥＤの温度加速寿命試験において、複数のＬＥＤを均一な温度で安定した雰囲気に保持することができる恒温装置を提供することができる。

本発明の実施形態である恒温装置を示す一部省略斜視図である。図１に示す恒温装置の平面図である。図１に示す恒温装置の正面図である。図１に示す恒温装置の左側面図である。図１に示す恒温装置をカバー取り付け状態で示す斜視図である。図１に示す恒温装置を構成する供試体加熱部を示す斜視図である。図６に示す供試体加熱部を蓋部材開放状態で示す斜視図である。図７における矢線Ｘ方向から見た一部省略側面図である。図１に示す恒温装置を構成する恒温プレートの平面図である。図９における矢線Ａ方向から見た図である。図９における矢線Ｂ方向から見た図である。図３中に示す予熱プレートのＨ−Ｈ線における水平断面図である。図１に示す恒温装置における冷却液の配管状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１〜図５に示すように、本実施形態の恒温装置１００は、加熱手段である電気ヒータ１１及び冷却手段である通液孔１２（図８参照）を有する恒温プレート１０と、恒温プレート１０上に積層された均熱プレート２０上に配列された複数の供試体搭載ステージ３０と、供試体搭載ステージ３０を覆うように配置され供試体搭載ステージ３０の周囲を包囲する隔壁部材５１及び隔壁部材５１で包囲された供試体搭載ステージ３０の上方を閉塞する透光性の天井部材５２を有する蓋部材５０と、を備えている。蓋部材５０は、恒温プレート１０及び均熱プレート２０の背面に配置された複数の蝶番５３を介して起伏可能に係止され、蓋部材５０の正面には、開閉操作時に使用される握持具５４と、閉止状態を維持するためのロック部材５５と、が設けられている。

恒温プレート１０、均熱プレート２０、供試体搭載ステージ３０及び蓋部材５０などで構成される供試体加熱部７０は、直方体形状のケーシング８０の上面に配置され、供試体加熱部７０直下のケーシング８０内には、液温調整手段である予熱プレート４０が配置されている。ケーシング８０の正面には、恒温プレート１０の通液孔１２に供給される冷却液の流量を表示する流量計８１及び前記流量を増減する流量調節ダイアル８２が配置されている。ケーシング８０の側面には、緊急時などに電源を遮断するための非常ボタン８３が配置されている。ケーシング８０の下面には、それぞれ高さ調整可能な複数の支持脚８４が取り付けられている。ケーシング８０の背面には、恒温プレート１０の通液孔１２に供給される冷却液をケーシング８０内へ導入する給液管８５と、通液孔１２から出た冷却液をケーシング８０外へ排出する排液管８６と、が配置されている。

図１，図５に示すように、恒温装置１００は、ケーシング８０の上面に配置された供試体加熱部７０を覆うための着脱可能なカバー９０を備えている。カバー９０は、ケーシング８０より若干小さく、底面部分が開口した略直方体形状の箱体であり、その天井部分は複数の貫通孔９１ａが全面的に開設されたパンチングメタル９１で形成されている。カバー９０の正面には、供試体加熱部７０の状況を観察するための監視窓９２と、監視窓９２を開閉する蓋体９３とが設けられている。

次に、図６〜図８に基づいて供試体加熱部７０について説明する。図６〜図８に示すように、平面視形状が略正方形状の恒温プレート１０に積層された均熱プレート２０上面には、複数の供試体搭載ステージ３０が、左右方向Ｗ及び前後方向Ｖに沿ってそれぞれ５個ずつ均等間隔で合計２５個、着脱可能に配置されている。均熱プレート２０上面において、前後方向Ｖに隣り合う供試体搭載ステージ３０の間には、それぞれ左右方向Ｗに貫通する溝２１が開設されている。これらの溝２１は、供試体搭載ステージ３０上にセットされたＬＥＤへの給電線やＬＥＤ近傍の温度を測定する温度センサの信号線などを配線するためのものである。

蓋部材５０を構成する隔壁部材５１は、均熱プレート２０上に配置された複数の供試体搭載ステージ３０と同じ位相で開設された略正方形の開口部５１ａを有する格子状の部材である。隔壁部材５１を形成する前後方向Ｖの隔壁５１ｂ内には電気ヒータ５６が配置されている。蓋部材５０を水平に倒伏させ、均熱プレート２０上面を覆うと、複数の供試体搭載ステージ３０がそれぞれ隔壁部材５１の開口部５１ａ内に嵌まり込み、均熱プレート２０上面と隔壁部材５１下面とが密着した状態となる。なお、恒温装置１００においては、供試体搭載ステージ３０及び開口部５１ａの平面視形状はいずれも略正方形状としているが、これらに限定するものではないので、互いに嵌合する形状であれば他の形状（例えば、平面視形状が円形状、楕円形状あるいは多角形状など）とすることもできる。

また、前後方向Ｖに隣り合う供試体搭載ステージ３０の間に位置する隔壁５１ｂには切欠き部５１ｃが設けられている。切欠き部５１ｃは、溝２１と同様、供試体搭載ステージ３０上にセットされたＬＥＤへの給電線やＬＥＤ近傍の温度を測定する温度センサの信号線などを配線するためのものである。均熱プレート２０上面と隔壁部材５１の下面とが密着したとき、切欠き部５１ｃは均熱プレート２０の溝２１と連通した状態となる。

次に、図９〜図１１に基づいて、恒温プレート１０について説明する。図９〜図１１に示すように、恒温プレート１０は略正方形状の金属板で形成された部材であり、その正面１０ｆと背面１０ｂとの間であって上面１０ｕ寄りの領域に板面方向及び前後方向Ｖと平行をなすように複数のヒータ収容孔１３が等間隔に開設され、これらのヒータ収容孔１３内にそれぞれ電気ヒータ１１（図１参照）が収容されている。また、恒温プレート１０の右側面１０ｃと左側面１０ｄの間であって下面１０ｔ寄りの領域に板面方向及び左右方向Ｗと平行をなすように複数の通液孔１２が等間隔に形成されている。従って、複数のヒータ収容孔１３と複数の通液孔１２とは恒温プレート１０内において互いに立体交差した状態となっている。また、通液孔１２の両端部分はそれぞれ恒温プレート１０の右側面１０ｃ及び左側面１０ｄに形成された連結部１２ｃ，１２ｄに連通している。

次に、図３，図１２に基づいて、予熱プレート４０について説明する。図３，図１２に示すように、予熱プレート４０は、略正方形状の金属板で形成されたプレート本体４３の上下両面にそれぞれ平面状の電気ヒータ４４を貼着して形成されている。図１２に示すように、プレート本体４３の背面４３ｂには給液管８５との連結部４１が開設され、プレート本体４３の右側面４３ｃ及び左側面４３ｄにはそれぞれ冷却液パイプ４５ｃ，４５ｄとの連結部４４ｃ，４４ｄが複数開設されている。

プレート本体４３の内部には、連結部４１から通液経路４２を経て複数の連結部４４ｃに連通するクランク状の通液経路４２ｃと、同じく、連結部４１から通液経路４２を経て複数の連結部４４ｄに連通するクランク状の通液経路４２ｄと、が形成されている。給液管８５から、面状電気ヒータ４４によって所定温度に加熱された予熱プレート４０に送り込まれた冷却液は通液経路４２，４２ｃ，４２ｄを通過する間に前記所定温度まで加熱された後、複数の連結部４４ｃ，４４ｄからそれぞれ冷却液パイプ４５ｃ，４５ｄ内へ流出する。

図９，図１２，図１３に示すように、予熱プレート４０のプレート本体４３の右側面４３ｃの連結部４４ｃに連結された冷却液パイプ４５ｃの上端はそれぞれ恒温プレート１０の右側面１０ｃに開設された複数の通液孔１２の連結部１２ｃのうちのひとつ置きにコネクタ１４を介して連結され、残余の連結部１２ｃには排液パイプ１５ｃの上端がコネクタ１４を介して連結されている。

また、予熱プレート４０のプレート本体４３の左側面４３ｄの連結部４４ｄに連結された冷却パイプ４５ｄの上端は恒温プレート１０の左側面１０ｄに開設された複数の連結部１２ｄのうちの冷却パイプ４５ｃと連通していない通液孔１２の連結部１２ｄにコネクタ１４（図２参照）を介して連結され、残余の連結部１２ｄには排液パイプ１５ｄの上端がコネクタ１４を介して連結されている。

供試体加熱部７０及び予熱プレート４０より低い位置には複数の集液部材１６ｃ，１６ｄが配置され、恒温プレート１０の右側の連結部１２ｃに連結された排液パイプ１５ｃの下端は集液部材１６ｃに連結され、恒温プレート１０の左側の連結部１２ｄに連結された排液パイプ１５ｄの下端は集液部材１６ｄに連結されている。四角柱形状をした集液部材１６ｃ，１６ｄにはそれぞれ排液管８６ｃ，８６ｄが連結され、排液管８６ｃ，８６ｄの下流側は合流部材１７を介して排液管８６に連通している。

図９，図１２，図１３に示すように、給液管８５から予熱プレート４０へ流入し、電気ヒータ４４で加熱された予熱プレート４０内の通液経路４２，４２ｃを流動することによって所定温度に加熱された冷却液は右側の冷却液パイプ４５ｃへ流出し、恒温プレート１０の右側面１０ｃの連結部１２ｃから通液孔１２内へ流入し、通液孔１２内を右から左へ流動した後、恒温プレート１０の左側面１０ｄ（図９参照）の連結部１２ｄから排液パイプ１５ｄへ流出し、集液部材１６ｄ及び排液管８６ｄを経由して排液管８６から排出される。

一方、予熱プレート４０内の通液経路４２，４２ｄを流動することによって所定温度に加熱され、左側の冷却液パイプ４５ｄへ流出した冷却液は恒温プレート１０の左側面１０ｄの連結部１２ｄから通液孔１２内へ流入し、通液孔１２内を左から右へ流動した後、恒温プレート１０の右側面１０ｃの連結部１２ｃから排液パイプ１５ｃへ流出し、集液部材１６ｃ及び排液管８６ｃを経由して排液管８６から排出される。

恒温装置１００を使用する場合、蓋部材５０を開いて複数の供試体搭載ステージ３０上にそれぞれ供試体であるＬＥＤを載置し、給電線及び温度センサの信号線の配線を行った後、蓋部材５０を閉止し、ロック部材５５で蓋部材５０をロックする。この後、恒温プレート１０の電気ヒータ１１、蓋部材５０の電気ヒータ５６及び予熱プレート４０の電気ヒータ４４への給電を開始するとともに、給液管８５への冷却液（例えば、水）の供給を開始する。これにより、供試体搭載ステージ３０上のＬＥＤは、予め設定された温度（例えば、５５℃，８５℃あるいは１２５℃）まで上昇し、その温度に保持される。

恒温装置１００においては、複数の供試体搭載ステージ３０はそれぞれ隔壁５１ｂ及び天井部材５２によって大気から区画され、且つ、加熱機能を有する恒温プレート１０及び蓋部材５０によって所定温度に連続的に加熱されるので、各供試体搭載ステージ３０にセットされた複数のＬＥＤを均一な温度で安定した雰囲気に保持することができる。従って、複数のＬＥＤの温度加速寿命試験を高精度で効率良く行うことができる。

また、恒温プレート１０の冷却手段として、冷却液が流動可能な複数の通液孔１２が恒温プレート１０に設けられていることにより、電気ヒータ１２によって連続的に加熱されている恒温プレート１０を確実かつ均等に冷却することができるため、過熱を防止することができ、温度精度の向上に有効である。

この場合、通液孔１２に供給する冷却液を昇温させる液温調整手段として、予熱プレート４０を設けたことにより、恒温プレート１０の通液孔１２に供給される冷却液の温度を、恒温プレート１０自体の設定温度に近づけて供給することができるので、恒温プレート１０の温度変動を抑制することができ、加熱温度の安定化に有効である。

また、蓋部材５０を構成する隔壁部材５１に副加熱手段である電気ヒータ５６を設けたことにより、隔壁部材５１自体も加熱機能を有することとなるので、均熱性の向上を図ることができる。

さらに、図１及び図５に示すように、恒温装置１００は、供試体加熱部７０（恒温プレート１０、供試体搭載ステージ３０及び蓋部材５１など）を覆う着脱式のカバー９０を備えているため、必要に応じて供試体加熱部７０全体をカバーで覆うことにより、熱の散逸を防止することができる。

なお、図１〜図１３に基づいて説明した恒温装置１００は本発明の一例を示すものであり、本発明の恒温装置は恒温装置１００に限定されない。従って、供試体搭載ステージ３０の配列個数や形状などは使用条件に応じて変更することができる。また、予熱プレート４０の代わりに、恒温プレート１０と同様の構造、機能を有する予熱プレートを使用することもできる。

本発明の恒温装置は、各種ＬＥＤの温度加速寿命試験において広く利用することができる。

１０恒温プレート
１０ｂ，４３ｂ背面
１０ｃ，４３ｃ右側面
１０ｄ，４３ｄ左側面
１０ｆ正面
１０ｔ下面
１０ｕ上面
１１，４４，５６電気ヒータ
１２通液孔
１２ｃ，１２ｄ，４１，４４ｃ，４４ｄ連結部
１３ヒータ収容孔
１４コネクタ
１５ｃ，１５ｄ排液パイプ
１６ｃ，１６ｄ集液部材
１７合流部材
２０均熱プレート
２１溝
３０供試体搭載ステージ
４０予熱プレート
４２，４２ｃ，４２ｄ通液経路
４３プレート本体
４５ｃ，４５ｄ冷却液パイプ
５０蓋部材
５１隔壁部材
５１ａ開口部
５１ｂ隔壁
５１ｃ切欠き部
５２天井部材
５３蝶番
５４把持具
５５ロック部材
７０供試体加熱部
８０ケージング
８１流量計
８２流量調整ダイアル
８３非常ボタン
８４支持脚
８５給液管
８６排液管
９０カバー
９１パンチングメタル
９１ａ貫通孔
９２監視窓
９３蓋体
１００恒温装置
Ｖ前後方向
Ｗ左右方向

Claims

加熱手段及び冷却手段を有する恒温プレートと、前記恒温プレート上に配列された複数の供試体搭載ステージと、前記供試体搭載ステージを覆うように配置され前記供試体搭載ステージの周囲を包囲する隔壁部材及び前記隔壁部材で包囲された前記供試体搭載ステージの上方を閉塞する透光性の天井部材を有する蓋部材と、を備え、
前記恒温プレートの冷却手段として、冷却液が流動可能な通液孔を前記恒温プレートに設けたことを特徴とする恒温装置。
前記通液孔に供給する冷却液を昇温若しくは降温させる液温調整手段を設けた請求項１記載の恒温装置。
前記隔壁部材に副加熱手段を設けた請求項１または２記載の恒温装置。
前記恒温プレート、前記供試体搭載ステージ及び前記蓋部材を覆うカバーを設けた請求項１〜３のいずれかに記載の恒温装置。