JP7377686B2 - Light irradiation test device - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 ダイプラ・ウィンテス株式会社が、令和1年6月28日に、玉田智敏、林卓宏、藤井琢磨が発明した光照射試験装置をパナソニック株式会社に卸した。Application of Article 30,
本発明は、耐光性試験等に用いられる光照射試験装置に関するものである。 The present invention relates to a light irradiation test device used for light resistance tests and the like.
耐光性試験は、光源からの光を試料に照射することにより、その試料の劣化度合い等を評価する試験である。このような耐光性試験においては、各種環境下で光を試料に照射する光照射試験装置が用いられる。従来の光照射試験装置の光源としては、白熱電球やアークランプ等が用いられてきた(特許文献1、2参照)。
The light resistance test is a test that evaluates the degree of deterioration of a sample by irradiating the sample with light from a light source. In such a light resistance test, a light irradiation test device is used that irradiates the sample with light under various environments. Incandescent light bulbs, arc lamps, and the like have been used as light sources in conventional light irradiation test devices (see
近年、LED光源を用いた照明装置が普及しつつある。LED光源を用いた照明装置を構成する材料については、LED光源から照射される光に対して耐性を有する必要があるため、耐光性試験を行って耐光性に優れた材料を選択しなければならない。 In recent years, lighting devices using LED light sources have become popular. The materials that make up lighting devices using LED light sources must be resistant to the light emitted from the LED light source, so light resistance tests must be conducted to select materials with excellent light resistance. .
LED光源を使用すると、光源内部に熱が蓄積されるため、効率的に放熱しないと、不具合や寿命が短くなるという問題が生じる。 When an LED light source is used, heat is accumulated inside the light source, and if the heat is not efficiently dissipated, problems arise such as malfunctions and a shortened lifespan.
ところが、冷媒等を用いてLED光源を急激に冷却すると、LED光源の光量(照度)が低下してしまう。 However, if the LED light source is rapidly cooled using a refrigerant or the like, the amount of light (illuminance) of the LED light source will decrease.
前記に鑑み、本発明は、LED光源を用いた光照射試験装置においてLED光源を適切に冷却して照度を維持できるようにすることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to appropriately cool the LED light source in a light irradiation test device using an LED light source to maintain illuminance.
前記の目的を達成するために、本発明に係る光照射試験装置は、試料が載置される試料台と、試料台と対向する発光面を有し且つ当該発光面から試料に光を照射する少なくとも1つのLED光源と、LED光源における発光面の反対側の背面に接するように配置された熱伝導体と、LED光源の背面側に熱伝導体の少なくとも一部分を挟んで配置され且つ冷却液が通液する冷却管と、LED光源に冷却気体を送風する送風機とを備え、送風機から送風される冷却気体が、LED光源の発光面に誘導されるように構成される。 In order to achieve the above object, a light irradiation test device according to the present invention has a sample stage on which a sample is placed, and a light emitting surface facing the sample stage, and irradiates light onto the sample from the light emitting surface. at least one LED light source; a thermal conductor disposed in contact with the back surface opposite to the light emitting surface of the LED light source; and a cooling liquid disposed on the back side of the LED light source with at least a portion of the thermal conductor sandwiched therebetween. The device includes a cooling pipe that passes liquid and a blower that blows cooling gas to the LED light source, and is configured so that the cooling gas blown from the blower is guided to the light emitting surface of the LED light source.
本発明に係る光照射試験装置によると、LED光源の背面側を冷却液によって強く冷却できると共に、LED光源の発光面側を冷却気体によって穏やかに冷却できる。このため、冷却液による冷却と、冷却気体による冷却とを組み合わせることによって、LED光源を過剰に冷却することなく適切に冷却できるので、高照度を維持しながら、光照射試験を行うことができる。 According to the light irradiation test device according to the present invention, the back side of the LED light source can be strongly cooled by the cooling liquid, and the light emitting surface side of the LED light source can be gently cooled by the cooling gas. Therefore, by combining cooling with a cooling liquid and cooling with a cooling gas, the LED light source can be appropriately cooled without excessively cooling it, so a light irradiation test can be performed while maintaining high illuminance.
また、本発明に係る光照射試験装置において、送風機の送風口は、LED光源における発光面と背面とを接続する周面と対向してもよい。このようにすると、送風機から送風される冷却気体を、LED光源の周面側から発光面側に誘導することができる。この場合、送風口における試料台側の端縁が、LED光源の発光面よりも試料台側に位置すると、送風機から送風される冷却気体を、LED光源の発光面に確実に誘導することができる。また、送風口における試料台の反対側の端縁が、熱伝導体よりも試料台の反対側に位置すると、LED光源の背面側も、送風機から送風される冷却気体によって冷却することができる。すなわち、LED光源、熱伝導体及び冷却管を有するLEDモジュールが配置される光源室全体を冷却できるので、LED光源の冷却効率をより向上させることができる。 Moreover, in the light irradiation test device according to the present invention, the air outlet of the blower may face a peripheral surface connecting the light emitting surface and the back surface of the LED light source. In this way, the cooling gas blown from the blower can be guided from the peripheral surface side of the LED light source to the light emitting surface side. In this case, if the edge of the air outlet on the sample stand side is located closer to the sample stand than the light emitting surface of the LED light source, the cooling gas blown from the blower can be reliably guided to the light emitting surface of the LED light source. . Furthermore, when the edge of the air outlet opposite to the sample stand is located on the opposite side of the sample stand than the thermal conductor, the back side of the LED light source can also be cooled by the cooling gas blown from the blower. That is, the entire light source chamber in which the LED module including the LED light source, the heat conductor, and the cooling pipe is arranged can be cooled, so that the cooling efficiency of the LED light source can be further improved.
また、本発明に係る光照射試験装置において、LED光源と試料台との間に、光を透過させる仕切り部材がさらに配置されてもよい。このようにすると、LEDモジュールが配置される光源室と、試料台が配置される試験室とが仕切り部材によって区画されるので、冷却管及び送風機によるLED光源の冷却効率をより向上させることができる。 Furthermore, in the light irradiation test device according to the present invention, a partition member that transmits light may be further disposed between the LED light source and the sample stage. In this way, the light source room where the LED module is placed and the test room where the sample stage is placed are separated by the partition member, so it is possible to further improve the cooling efficiency of the LED light source by the cooling pipe and the blower. .
本発明によると、LED光源を用いた光照射試験装置においてLED光源を適切に冷却して照度を維持することができる。 According to the present invention, in a light irradiation test device using an LED light source, the LED light source can be appropriately cooled and the illuminance can be maintained.
(実施形態1)
以下、実施形態1に係る光照射試験装置1について、図1を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a light
図1に示すように、光照射試験装置1のハウジング2の内部は、一例として、照射される光を透過させる仕切り部材3によって、試験室4と光源室5とに区画される。ハウジング2は、例えばステンレス鋼で構成されてもよい。仕切り部材3は、例えば耐熱ガラスで構成されてもよい。本実施形態では、鉛直方向において、試験室4が下側に、光源室5が上側に配置される。
As shown in FIG. 1, the inside of the
試験室4の内部には、試料台6が配置され、光照射試験時には、試料台6上に試験対象の試料7が載置される。試料台6は、例えば金網やエキスパンドメタル等の複数の貫通孔が設けられた部材であることが好ましい。そのような部材であれば、試料台6の蓄熱を抑制できるため、載置された試料7への試料台6からの熱伝導を抑制できるので、試料7への温度影響を抑えることができる。また、試料台6には、試料7を固定するための手段、例えば吸引手段等が設けられていてもよい。試料台6は、例えば試験室4の底部に設けられた保持部材(図示省略)によって保持されてもよい。或いは、試験室4における対向する内壁面の双方に試料台6の位置調整用のフックを設け、そのフックの上に試料台6を支持するようにしてもよい。
A
光源室5の内部には、仕切り部材3を通して試料7に光を照射するための少なくとも1つのLED光源8が配置される。LED光源8は、LED光源8の発光面8aと試料台6とが互いに対向するように配置される。本実施形態では、LED光源8の発光面8aは、水平面と平行になるように設定される。
At least one
LED光源8としては、例えば、COB(チップオンボード)やSMD(表面実装デバイス)等のLEDチップを用いてもよいが、特に高照度が求められる光照射試験には、COBを使用することが好ましい。LED光源8は1つであってもよいが、より高照度の光照射試験を行うために、LED光源8を複数用いてもよい。後者の場合、複数のLED光源8をマトリクス状に配置してもよい。また、LED光源8から照射する光の波長は、試料7を使用する環境に合わせて適宜選択すればよい。例えば、屋内用途を想定した場合は、可視光領域(波長380nm~780nm)の光を照射するLED光源8を選択することができる。
As the
LED光源8の背面8b(発光面8aの反対面)に接するように熱伝導体9が配置される。熱伝導体9の構成材料は、高い熱伝導率を持つ材料であれば特に限定されないが、冷却効率の点で例えばアルミニウムを用いてもよい。熱伝導体9は、例えば光源室5の側壁部や天井部に設けられた保持部材(図示省略)によって保持される。LED光源8は、熱伝導体9に取り付けられる。
A
LED光源8の背面8b側には、熱伝導体9の少なくとも一部分を挟んで冷却管10が配置される。冷却管10内には、例えば冷却水等の冷却液11が通液する。冷却管10は、ハウジング2の外側に配置された冷凍機(図示省略)と循環接続される。本実施形態では、一例として、冷却管10は、LED光源8の配列に沿って熱伝導体9内に埋設される。冷却液11の温度は、使用する冷凍機によって調整可能であるが、例えば28~32℃程度に設定してもよい。
A
光源室5の側壁部には、例えば送風ファン等の第1送風機12の第1送風口12aが設けられる。すなわち、本実施形態では、第1送風口12aは、LED光源8の周面(発光面8aと背面8bとを接続する面)と対向する。第1送風機12の本体部(図示省略)は、ハウジング2の外側に配置されており、当該本体部から第1送風口12aまで送風管が延びる。光源室5の側壁部又は天井部には、排気口(図示省略)が設けられる。
A
第1送風機12は、LED光源8に、例えば冷却空気等の冷却気体13を送風する。第1送風機12は、温度調節機能を有してもよい。冷却気体13の温度は、使用する第1送風機12により調整可能であるが、例えば25~35℃程度に設定してもよい。
The
本実施形態の光照射試験装置1は、第1送風機12から送風される冷却気体13が、LED光源8の発光面8aに誘導されるように構成される。具体的には、第1送風機12の第1送風口12aにおける試験室4側(つまり試料台6側)の端縁は、LED光源8の発光面8aよりも試料台6側に位置する。例えば、第1送風口12aにおける試料台6側の端縁は、LED光源8の発光面8aと比べて、鉛直方向において距離dだけ試料台6の近くに位置する。尚、第1送風機12の第1送風口12aにおける試験室4の反対側(つまり試料台6の反対側)の端縁は、熱伝導体9よりも試料台6の反対側に位置する。
The light
試験室4の側壁部には、試験室4内を所定の温度に保持するために、例えば送風ファン等の第2送風機14の第2送風口14aが設けられる。第2送風機14の本体部(図示省略)は、ハウジング2の外側に配置されており、当該本体部から第2送風口14aまで送風管が延びる。試験室4の側壁部又は底部には、排気口(図示省略)が設けられる。第2送風機14は、試料7に、例えば空気等の気体15を送風する。第2送風機14は、温度調節機能を有してもよい。気体15の温度は、使用する第2送風機14により調整可能であるが、LED光源8の点灯時において、例えば60~120℃程度に設定してもよい。
A
図示はしていないが、光照射試験装置1は、ハウジング2の外壁面等に、LED光源8や送風機12、14等を操作するための操作部(例えばタッチパネル等)を有していてもよい。
Although not shown, the light
以上に説明した本実施形態の光照射試験装置1によると、LED光源8の背面8b側を冷却液11によって強く冷却できると共に、LED光源8の発光面8a側を冷却気体13によって穏やかに冷却できる。このため、冷却液11による冷却と、冷却気体13による冷却とを組み合わせることによって、LED光源8を過剰に冷却することなく適切に冷却できるので、高照度を維持しながら、光照射試験を行うことができる。さらに、LED光源8が蓄熱して故障することを防止することができる。特に、LED光源8の照度が300万ルクス程度以上では、LED光源8が蓄熱して高温になるため、冷却液による冷却が必要となるので、本実施形態の光照射試験装置1による前述の効果は顕著である。
According to the light
また、本実施形態の光照射試験装置1において、送風機12の送風口12aが、LED光源8における発光面8aと背面8bとを接続する周面と対向するため、送風機12から送風される冷却気体13を、LED光源8の周面側から発光面8a側に誘導することができる。この場合、送風口12aにおける試料台6側の端縁が、LED光源8の発光面8aよりも試料台6側に位置するため、送風機12から送風される冷却気体13を、LED光源8の発光面8aに確実に誘導することができる。また、送風口12aにおける試料台6の反対側の端縁が、熱伝導体9よりも試料台6の反対側に位置するため、LED光源8の背面8b側も、送風機12から送風される冷却気体13によって冷却することができる。すなわち、LED光源8、熱伝導体9及び冷却管10を有するLEDモジュールが配置される光源室5全体を冷却できるので、LED光源8の冷却効率をより向上させることができる。
In addition, in the light
また、本実施形態の光照射試験装置1において、光源室5と試験室4との間(つまりLED光源8と試料台6との間)に、LED光源8から照射された光を透過させる仕切り部材3が配置されるため、冷却管10及び送風機12によるLED光源8の冷却効率をより向上させることができる。
Furthermore, in the light
尚、本実施形態において、冷却気体13の温度を冷却液11の温度と同等以下に設定してもよい。このようにすると、光源室5内に結露が生じにくくなるので、LED光源8等の故障発生を抑制することができる。例えば、冷却気体13及び冷却液11の各温度を同じ30℃に設定してもよい。また、光源室5内での結露発生をより一層抑制するために、光源室5内に、例えば除湿剤等の除湿手段を設けてもよい。
In this embodiment, the temperature of the cooling
(実施形態1の変形例)
以下、実施形態1の変形例に係る光照射試験装置1について、図2を参照しながら説明する。尚、図2において、図1に示す実施形態1と同じ構成要素には同じ符号を付す。
(Modification of Embodiment 1)
Hereinafter, a light
本変形例の光照射試験装置1が実施形態1と異なっている点は、図2に示すように、試験室4と光源室5とが水平方向に並ぶように配置されることである。ここで、LED光源8の発光面8aは、鉛直面と平行になるように設定される。すなわち、LED光源8は、水平方向に光を照射する。
The light
以上に説明した本変形例の光照射試験装置1においても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Also in the light
(実施形態2)
以下、実施形態2に係る光照射試験装置1について、図3を参照しながら説明する。尚、図3において、図1に示す実施形態1と同じ構成要素には同じ符号を付す。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the light
本実施形態の光照射試験装置1が実施形態1と異なっている点は、図3に示すように、第1送風機12の第1送風口12aにおける試験室4側(つまり試料台6側)の端縁が、LED光源8の発光面8aよりも試料台6の反対側に位置する一方、LED光源8、熱伝導体9及び冷却管10を有するLEDモジュールと、第1送風口12aとの間に、第1送風機12から送風される冷却気体13をLED光源8の発光面8aに誘導するガイド部材21が設けられることである。
The light
以上に説明した本実施形態の光照射試験装置1においても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Also in the light
尚、本実施形態において、ガイド部材21の設置に代えて、第1送風機12の送風管を光源室5内まで延長して、第1送風口12aをLED光源8の発光面8aの近傍に配置してもよい。
In this embodiment, instead of installing the
(実施形態3)
以下、実施形態3に係る光照射試験装置1について、図4を参照しながら説明する。尚、図4において、図1に示す実施形態1と同じ構成要素には同じ符号を付す。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the light
本実施形態の光照射試験装置1が実施形態1と異なっている点は、図4に示すように、光源室5の天井部に第1送風機12の第1送風口12aが設けられる一方、LED光源8、熱伝導体9及び冷却管10を有するLEDモジュールと、光源室5の側壁部との間に、第1送風機12から送風される冷却気体13をLED光源8の発光面8aに誘導するガイド部材22が設けられることである。すなわち、光源室5の天井部の第1送風口12aから吹き出された冷却気体13は、熱伝導体9におけるLED光源8の反対側の面に沿って光源室5の側壁部の方に向かい、ガイド部材22によってLEDモジュールを迂回してLED光源8の発光面8a側に到達する。
The light
以上に説明した本実施形態の光照射試験装置1においても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Also in the light
尚、本実施形態において、第1送風機12の送風管は、光源室5の天井部を貫通して第1送風口12aで終端してもよいし、或いは、光源室5の側壁部を貫通して光源室5の天井部に沿って当該天井部中央付近まで延び第1送風口12aで終端してもよい。すなわち、本実施形態及び他の実施形態(変形例を含む)において、第1送風機12の本体部から第1送風口12aまでの送風管の経路や、当該送風管がハウジング2を貫通する位置は、特に限定されるものではない。
In this embodiment, the air pipe of the
また、前述した各実施形態(変形例を含む)に係る光照射試験装置1を用いて、試料7の耐光性を試験する耐光性試験方法が提供される。この耐光性試験方法によれば、LED光源8から高照度の光を照射することが可能であるから、短期間で耐光性を評価することができる。さらに、LED光源8から照射される光の波長が可視光領域(波長380nm~780nm)であれば、屋内用途における試料7の耐光性を適切に評価することができる。
Furthermore, a light resistance test method is provided in which the light resistance of the
以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。さらに、以上に述べた「第1」、「第2」、…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。 Although the embodiments and modifications have been described above, it will be understood that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the claims. Furthermore, the above embodiments and modifications may be combined or replaced as appropriate, as long as the functionality of the object of the present disclosure is not impaired. Furthermore, the descriptions such as "first", "second", etc. mentioned above are used to distinguish the words to which these descriptions are given, and they also limit the number and order of the words. isn't it.
1 光照射試験装置1
2 ハウジング
3 仕切り部材
4 試験室
5 光源室
6 試料台
7 試料
8 LED光源
8a 発光面
8b 背面
9 熱伝導体
10 冷却管
11 冷却液
12 第1送風機
12a 第1送風口
13 冷却気体
14 第2送風機
14a 第2送風口
15 気体
21 ガイド部材
22 ガイド部材
1 Light
2
Claims (6)
前記試料台と対向する発光面を有し、当該発光面から前記試料に光を照射する少なくとも1つのLED光源と、
前記LED光源における前記発光面の反対側の背面に接するように配置された熱伝導体と、
前記LED光源の前記背面側に前記熱伝導体の少なくとも一部分を挟んで配置され、冷却液が通液する冷却管と、
前記LED光源に冷却気体を送風する送風機とを備え、
前記送風機から送風される前記冷却気体が、前記LED光源の前記発光面に誘導されるように構成され、
前記送風機の送風口は、前記LED光源における前記発光面と前記背面とを接続する周面と対向し、
前記LED光源から前記試料台に向かう方向を第1方向として、前記送風口における前記第1方向側の端縁は、前記LED光源の前記発光面よりも前記第1方向側に位置し、
前記試料台から前記LED光源に向かう方向を第2方向として、前記送風口における前記第2方向側の端縁は、前記熱伝導体よりも前記第2方向側に位置する、光照射試験装置。 a sample stage on which the sample is placed;
at least one LED light source having a light emitting surface facing the sample stage and irradiating the sample with light from the light emitting surface;
a thermal conductor disposed in contact with the back surface of the LED light source opposite to the light emitting surface;
a cooling pipe disposed on the back side of the LED light source with at least a portion of the thermal conductor sandwiched therebetween, and through which a cooling liquid flows;
and a blower that blows cooling gas to the LED light source,
The cooling gas blown from the blower is configured to be guided to the light emitting surface of the LED light source ,
The air outlet of the blower faces a peripheral surface connecting the light emitting surface and the back surface of the LED light source,
With a direction from the LED light source toward the sample stage as a first direction, an edge of the air outlet on the first direction side is located closer to the first direction than the light emitting surface of the LED light source,
A light irradiation test device, wherein a direction from the sample stage toward the LED light source is defined as a second direction, and an edge of the air outlet on the second direction side is located closer to the second direction than the thermal conductor.
前記試料台と対向する発光面を有し、当該発光面から前記試料に光を照射する少なくとも1つのLED光源と、
前記LED光源における前記発光面の反対側の背面に接するように配置された熱伝導体と、
前記LED光源の前記背面側に前記熱伝導体の少なくとも一部分を挟んで配置され、冷却液が通液する冷却管と、
前記LED光源に冷却気体を送風する送風機とを備え、
前記送風機から送風される前記冷却気体が、前記LED光源の前記発光面に誘導されるように構成され、
前記LED光源が配置される光源室の内部に、前記冷却気体を前記LED光源の前記発光面に誘導するガイド部材が設けられる、光照射試験装置。 a sample stage on which the sample is placed;
at least one LED light source having a light emitting surface facing the sample stage and irradiating the sample with light from the light emitting surface;
a thermal conductor disposed in contact with the back surface of the LED light source opposite to the light emitting surface;
a cooling pipe disposed on the back side of the LED light source with at least a portion of the heat conductor sandwiched therebetween, and through which a cooling liquid flows;
and a blower that blows cooling gas to the LED light source,
The cooling gas blown from the blower is configured to be guided to the light emitting surface of the LED light source ,
A light irradiation test device, wherein a guide member for guiding the cooling gas to the light emitting surface of the LED light source is provided inside a light source chamber in which the LED light source is arranged.
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