KR20200062021A - Led 장치의 발광특성 측정 장치 - Google Patents

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마나부 하라다
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Abstract

LED 장치를 점등시키지 않고, 상기 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 측정할 수 있는 LED 장치의 발광특성 측정 장치를 제공하는 것에 있다.
LED 소자가 형광체 물질을 함유하는 밀봉부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 LED 장치의 발광특성 측정 장치로서, 상기 밀봉부재에 있어서의 상기 형광체 물질을 여기하는 여기광을 상기 밀봉부재에 조사하는 광원부와, 상기 밀봉부재로부터의 형광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부에 수광된 형광의 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 분광 측정기와, 상기 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여 상기 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 연산하는 연산 처리부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

LED 장치의 발광특성 측정 장치{LIGHT EMISSION PROPERTY MEASURING APPARATUS FOR LED DEVICE}
본 발명은, LED 소자가 형광체 물질을 함유하는 밀봉부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 LED 장치의 발광특성 측정 장치에 관한 것이다.
텔레비젼, PC, 스마트폰 등에 탑재되는 액정 표시 패널의 백라이트나, 각종 조명기구의 광원으로서, 최근, 형광램프나 백열전구 대신에, LED 소자가 형광체 물질을 함유하는 밀봉부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 LED 장치가 이용되고 있다.
도 5는 LED 장치의 일례에 있어서의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다. 이 LED 장치(1)는, 표면에 예를 들면 은 페이스트에 의해 형성된 애노드(5a) 및 캐소드(5b)를 갖는 기판(4)과, 이 기판(4)의 1면 상에 배치된 LED 소자(6)와, 기판(4)의 표면에 있어서 LED 소자(6)를 둘러싸도록 배치된 금속으로 이루어지는 리플렉터(8)를 구비하여 이루어진다. LED 소자(6)의 전극 패드(도시생략)는, 본딩 와이어(7)를 통해서, 기판(4)에 있어서의 애노드(5a) 및 캐소드(5b)에 전기적으로 접속되어 있다. 리플렉터(8)는, 내주면에 광반사면이 형성된 광출사측의 일단(도면에 있어서 상단)으로부터 타단을 향해 소경으로 되는 테이퍼 형상의 관통구멍(8H)을 갖고, 이 관통구멍(8H) 내에 위치하도록 LED 소자(6)가 배치되어 있다. 그리고, 리플렉터(8)의 관통구멍(8H)과 기판(4)에 의하여 형성된 오목한 부분 내에는, 밀봉부재(9)가 LED 소자(6)의 표면을 덮도록 충전되어 있다. 이 밀봉부재(9)는, 액상의 경화성 수지 중에 형광체 물질이 함유되어 이루어지는 밀봉재료를 경화함으로써 형성된 것이다. 형광체 물질로서는, LED 소자(6)로부터의 광에 의해 여기되어 형광을 발하는 것이 사용되고 있다.
이 LED 장치(1)에 있어서는, LED 소자(6)로부터의 광과, LED 소자로부터의 광이 밀봉부재(9) 중의 형광체 물질에 조사됨으로써 생기는 형광이 혼합됨으로써, 소요 색의 광이 얻어진다. 예를 들면 LED 소자(6)로서, 피크 파장이 460nm 또는 그 근방에 있는 청색광을 발하는 것을 사용하고, 형광체 물질로서, 피크 파장이 550nm 근방에 있는 형광을 발하는 황색 형광체 물질(예를 들면 YAG 형광체 물질)을 사용함으로써, LED 소자(6)가 발하는 청색광과 밀봉부재(9)가 발하는 황색광에 의하여 유사 백색광이 얻어진다. 또한, 피크 파장이 365∼420nm 근방에 있는 광을 출사하는 것을 사용하고, 형광체 물질로서 적색 형광체 물질, 녹색 형광체 물질 및 황색 형광체 물질의 혼합물을 사용함으로써, LED 소자(6)가 발하는 광과 밀봉부재(9)가 발하는 황색광에 의하여 유사 백색광이 얻어진다.
이 LED 장치(1)의 제조 프로세스에 있어서는, 리드프레임이나 유리 기판에 다수의 미밀봉의 LED 소자 실장체가 형성되어 이루어지는 중간체를 제조하고, 이어서, 이 중간체에 있어서의 LED 소자 실장체의 각각에 밀봉부재(9)를 형성한 후, 개개의 LED 장치로 절단하는 것이 행해지고 있다. 또한 밀봉부재(9)를 형성하는 방법으로서는, 액상의 경화성 수지 중에 형광체 물질이 분산되어 이루어지는 밀봉재료를 중간체에 있어서의 LED 소자 상에 적하한 후, 상기 밀봉재료를 경화하는 방법(폿팅법), 액상의 경화성 수지 중에 형광체 물질이 분산되어 이루어지는 밀봉재료를 중간체의 표면에 도포한 후, 상기 밀봉재료를 경화하는 방법, 경화 수지 중에 형광체 물질이 분산되어 이루어지는 시트 형상의 밀봉재료를 중간체 표면에 접착하는 방법 등이 이용되고 있다.
상기 LED 장치(1)의 제조 프로세스에 있어서는, 제조한 LED 장치(1)에 대해서, 그 광의 밝기나 색조의 양부를 판정하는 검사가 행해지고 있다. 이러한 검사는, 종래, 작업자의 육안에 의해 행해졌었다. 그러나, 작업자의 육안에 의한 검사에서는, 검사 결과가 작업자의 숙련도나 기능에 의해 좌우되기 때문에, 안정된 검사 정밀도를 얻는 것은 곤란하다.
이러한 사정으로, 최근, LED 장치로부터의 광의 휘도값을 측정함으로써 LED 장치를 검사하는 발광특성 측정 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
이러한 발광특성 측정 장치에 의한 LED 장치의 검사는, LED 장치가 리드프레임이나 유리 기판에 형성된 상태에서 행하는 것이, 효율상 이점이 있다.
그러나, 리드프레임 상에 형성된 LED 장치에 대해서는, 단자가 외부에 노출되어 있기 때문에, 상기 LED 장치를 점등함으로써 상기 발광특성 측정 장치에 의한 LED 장치의 검사를 행하는 것이 가능하다.
그러나, 유리 기판 상에 형성된 LED 장치에 대해서는, 단자가 외부에 노출되어 있지 않고, 따라서, LED 장치를 점등할 수 없기 때문에, 상기 발광특성 측정 장치에 의한 LED 장치의 검사를 행할 수 없다.
일본 특허 제5689648호 공보
본 발명은 이상과 같은 사정에 근거하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, LED 장치를 점등하지 않고, 상기 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 측정할 수 있는 LED 장치의 발광특성 측정 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 LED 장치의 발광특성 측정 장치는, LED 소자가 형광체 물질을 함유하는 밀봉부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 LED 장치의 발광특성 측정 장치로서,
상기 밀봉부재에 있어서의 상기 형광체 물질을 여기하는 여기광을 상기 밀봉부재에 조사하는 광원부와,
상기 밀봉부재로부터의 형광을 수광하는 수광부와,
상기 수광부에 수광된 형광의 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 분광 측정기와,
상기 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여 상기 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 연산하는 연산 처리부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LED 장치의 발광특성 측정 장치에 있어서는, 상기 광원부로부터의 여기광의 적어도 일부를 반사 또는 투과하고, 또한, 상기 밀봉부재로부터의 형광의 적어도 일부를 투과 또는 반사하는 빔 스플리터를 구비하고,
상기 광원부로부터의 여기광이 상기 빔 스플리터를 통해서 상기 밀봉부재에 조사되고,
상기 밀봉부재로부터의 여기광 및 형광이 상기 빔 스플리터를 통해서 상기 수광부에 수광되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 LED 장치의 발광특성 측정 장치에 있어서는, 상기 광원부로부터의 여기광을 반사 또는 투과하고, 또한, 상기 밀봉부재로부터의 형광을 투과 또는 반사하는 다이크로익 필터를 구비하고,
상기 광원부로부터의 여기광이 상기 다이크로익 필터를 통해서 상기 밀봉부재에 조사되고,
상기 밀봉부재로부터의 형광이 상기 다이크로익 필터를 통해서 상기 수광부에 수광되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연산 처리부에 있어서는, 상기 형광체 물질을 여기하는 여기광의 분광 스펙트럼 데이터가 기록되어 있고, 상기 여기광의 분광 스펙트럼 데이터와 상기 수광부에 수광된 형광의 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여, 상기 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 연산하는 것이 바람직하다.
본 발명의 LED 장치의 발광특성 측정 장치에 있어서는, LED 장치에 있어서의 밀봉부재에 광원부에 의해 여기광을 조사하고, 상기 밀봉부재로부터의 형광이 수광부에 의해 수광된다. 그리고, 수광부에 의해 수광된 형광의 분광 스펙트럼 데이터가 취득되고, 상기 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표가 연산된다.
따라서, 본 발명의 LED 장치의 발광특성 측정 장치에 의하면, LED 장치를 점등하지 않고 상기 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 장치의 발광특성 측정 장치의 일례에 있어서의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 LED 장치에 의한 광의 분광 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 국제 조명 위원회(CIE)에 의해 정해져 있는 등색 함수를 나타내는 도면이다.
도 4는 국제 조명 위원회에 의해 규정된 CIE1931 색도도이다.
도 5는 LED 장치의 일례에 있어서의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다.
이하, 본 발명의 LED 장치의 발광특성 측정 장치의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명에 있어서, 측정 대상인 LED 장치에 있어서의 밀봉부재는 투명한 경화 수지 중에 형광체 물질이 함유되어 이루어지는 것이다.
경화 수지로서는, 특별하게 한정되지 않고, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 경화물을 사용할 수 있다.
또한 밀봉부재에 함유된 형광체 물질은, 목적으로 하는 LED 장치에 의한 광의 색에 따라 적당하게 선택해서 사용된다. 예를 들면 청색광을 방사하는 LED 소자를 이용하여 백색 LED 장치를 제조할 경우에는 황색 형광체를 사용할 수 있고, 주황색 형광체나 적색 형광체를 더 첨가함으로써 방사되는 광의 색을 조정할 수 있다. 또한, 황색 형광체 대신에 녹색 형광체와 적색 형광체의 혼합물을 사용할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 장치의 발광특성 측정 장치의 일례에 있어서의 구성을 나타내는 설명도이다.
이 LED 장치의 발광특성 측정 장치(이하, 간단히 「측정 장치」라고도 한다)는, 여기광을 LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재(도시생략)에 조사하는 광원부(10)와, LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재로부터의 형광을 수광하는 수광부(20)를 갖는다. 광원부(10)로부터 방사되는 여기광은, LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재 중에 함유된 형광체 물질을 여기하는 것이다.
도시의 예의 측정 장치에 있어서, 수광부(20)는 측정 대상인 LED 장치(1)에 대향하도록 배치되어 있다. LED 장치(1)와 수광부(20) 사이에는, 각각 판 형상의 제 1 빔 스플리터(30) 및 제 2 빔 스플리터(35)가, LED 장치(1)로부터 수광부(20)를 향해서 이 순서로 설치되어 있다. 제 1 빔 스플리터(30) 및 제 2 빔 스플리터(35)의 각각은, LED 장치(1)로부터 수광부(20)까지의 광로에 대하여 45°로 경사진 자세로 배치되어 있다.
제 1 빔 스플리터(30) 및 제 2 빔 스플리터(35)의 각각은, 광원부(10)로부터의 여기광 및 밀봉부재로부터의 형광의 각각에 대해서, 그 일부를 반사함과 아울러 그 일부를 투과하는 것이다. 제 1 빔 스플리터(30)에 있어서의 광의 투과율과 광의 반사율의 비는, 광의 투과율:광의 반사율이 30:70∼70:30인 것이 바람직하다. 또한, 제 2 빔 스플리터(35)에 있어서의 광의 투과율과 광의 반사율의 비는, 광의 투과율:광의 반사율이 30:70∼70:30인 것이 바람직하다.
제 1 빔 스플리터(30)의 측방 위치에는, 광원부(10)가, 여기광이 상기 제 1 빔 스플리터(30)에 조사되도록 배치되어 있다. 이 광원부(10)는 LED 장치에 있어서의 밀봉부재 중의 형광체 물질을 여기하는 여기광을 방사하는 LED 소자(11)와, LED 소자(11)로부터의 광을 성형하는 애퍼쳐(12)를 구비하여 이루어진다. 예를 들면 LED 장치(1)가 백색 LED 장치이며, 밀봉부재 중의 형광체 물질이 황색 형광체일 경우에는, 광원부(10)를 구성하는 LED 소자로서 청색 LED 소자가 사용된다. 광원부(10)와 제 1 빔 스플리터(30) 사이에는, 광원부(10)로부터의 여기광을 평행화하는 콜리메이트 렌즈(15)가 배치되어 있다.
또한, 제 1 빔 스플리터(30)와 LED 장치(1) 사이에는, 제 1 빔 스플리터(30)에 의해 반사된 여기광을 LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재에 집광함과 아울러, LED 장치(1)로부터의 형광을 평행화하는 볼록 렌즈(31)가 배치되어 있다.
제 2 빔 스플리터(35)의 측방 위치에는, LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재로부터의 광을 모니터링하기 위한 소형 카메라(36)가 배치되어 있다. 제 2 빔 스플리터(35)와 소형 카메라(36) 사이에는, 제 2 빔 스플리터(35)로부터의 광을 소형 카메라(36)에 집광하는 집광 렌즈(37)가 배치되어 있다.
수광부(20)와 제 2 빔 스플리터(35) 사이에는, LED 장치(1)로부터의 형광을 수광부(20)에 집광하는 집광 렌즈(21)가 배치되어 있다. 수광부(20)는 파이버 커넥터(26)에 의해 광파이버(25)의 일단에 접속되어 있다. 광파이버(25)의 타단에는, 파이버 커넥터(27)에 의해서 분광 측정기(40)가 접속되어 있다. 이 분광 측정기(40)는 수광부(20)에 수광된 형광의 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 것이다.
분광 측정기(40)에는 상기 분광 측정기(40)에 의해서 취득된 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여, LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 연산하는 연산 처리부(50)가 전기적으로 접속되어 있다. 이 연산 처리부(50)에는 LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재 중의 형광체 물질을 여기하는 여기광의 분광 스펙트럼 데이터, 예를 들면 LED 장치(1)가, 청색 LED 소자와 황색 형광체를 함유하는 밀봉부재를 구비한 백색 LED 장치일 경우에는, 상기 청색 LED 소자에 의한 광의 분광 스펙트럼 데이터가 기록되어 있다.
이하, 상기 측정 장치의 동작에 대해서, 측정 대상인 LED 장치가 피크 파장이 460nm 근방에 있는 청색 LED 소자와, 피크 파장이 555nm 근방에 있는 황색 형광체를 함유하는 밀봉부재를 구비한 백색 LED 장치일 경우를 예로 들어 설명한다.
우선, 측정 대상인 LED 장치(1)가, 수광부(20)의 바로 아래 위치에 배치된다. 이어서, 광원부(10)가 점등하면, 상기 광원부(10)로부터의 여기광(청색광)이 제 1 빔 스플리터(30)를 통해서 LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재에 조사되고, 이에 따라 상기 밀봉부재로부터 형광(황색광)이 방사된다. 밀봉부재에 의해 반사된 여기광 및 밀봉부재로부터 방사된 형광은, 제 1 빔 스플리터(30) 및 제 2 빔 스플리터(35)를 통해서 수광부(20)에 수광된다. 수광부(20)에 수광된 광은 광파이버(25)를 통해서 분광 측정기(40)에 도입되어, 수광된 광의 분광 스펙트럼 데이터가 취득된다. 이 분광 스펙트럼 데이터는 연산 처리부(50)에 송신된다.
그리고, 연산 처리부(50)에 있어서는, 이하와 같이 하여, LED 장치(1)에 의한 광의 색도 좌표가 연산된다.
우선, 연산 처리부(50)에 송신된 분광 스펙트럼 데이터에는, 광원부(10)로부터의 여기광의 분광 분포가 포함되어 있기 때문에, 송신된 분광 스펙트럼 데이터에 따른 분광 분포로부터 여기광의 분광 분포를 제거함으로써, LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재로부터의 형광의 분광 스펙트럼 데이터가 작성된다. 구체적으로는, 여기광은 피크 파장이 460nm 근방에 있는 청색광이며, 형광은 피크 파장이 555nm 근방에 있는 황색광이기 때문에, 예를 들면 파장 500nm 이하의 분광 분포가 커트된다.
이와 같이 하여 작성된 형광의 분광 스펙트럼 데이터와, 미리 연산 처리부(50)에 기록된 형광체 물질을 여기하는 여기광의 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여, LED 장치에 의한 광의 색도 좌표가 연산된다.
이 색도 좌표의 연산 처리는, 국제 조명 위원회(CIE)가 규정하는 XYZ 표색계 색도도에 의거하여 행하여진다.
구체적으로 설명하면, LED 장치에 의한 광(백색광)은 여기광(청색 LED 소자에 의한 청색광)과 형광(황색 형광체에 의한 황색광)의 합성광이므로, LED 장치에 의한 광의 분광 분포 S0(λ)과, 여기광의 분광 분포 S1(λ)과, 형광의 분광 분포 S2(λ)는, 하기 식 1을 충족시키는 것이다. 도 2에 LED 장치에 의한 광의 분광 분포의 일례를 나타낸다.
Figure pat00001
여기서, XYZ 표색계 색도도는, JISZ 8724 「색의 측정 방법-광원색」으로서 정해져 있는, 하기 식 2에 나타내는 연산식에 따라서 산출되는 3자극값(X, Y, Z) 을 이용하여 규정된다. 하기 식 2는 가시영역(380nm∼780nm, λ1=380, λ2=780)에 있는 각 파장 성분의 강도에 대응하는 등색 함수의 값을 곱한 값을 적산하는 것이다. 도 3은 국제 조명 위원회(CIE)에 의해 정해져 있는 등색 함수를 나타내는 도면이고, 등색 함수는 인간의 눈에 있어서의 분광 감도를 표현한 것에 상당한다.
Figure pat00002
상기 식 2에 있어서, 자극값 Y의 값은 LED 장치에 의한 밝기(휘도)에 상당하는 값이다.
K는 밀봉부재에 있어서의 형광체 물질에 의한 형광과, LED 장치에 있어서의 청색 LED 소자의 발광의 합성광의 휘도의 절대값과 일치하도록 설정되는 계수이다.
자극값 X 및 자극값 Y의 값은 색도 좌표(x, y)를 산출하기 위해서 사용되고, 색도 좌표(x, y)는, 하기 식 3에 나타내는 연산식에 따라서 산출된다. 이 식 3으로부터, 모든 가시광선의 광원색의 색도 좌표(x, y)가 1931년 CIE에 의해 정의되어 있다.
Figure pat00003
그리고, 여기광의 분광 분포 S1(λ)에 의거하여, 상기 식 2 및 상기 식 3에 의해 여기광의 3자극값(X1, Y1, Z1) 및 색도 좌표 P1(x1, y1)이 산출된다. 또한, 형광의 분광 분포 S2(λ)에 의거하여, 상기 식 2 및 상기 식 3에 의해 형광의 3자극값(X2, Y2, Z2) 및 색도 좌표 P2(x2, y2)가 산출된다.
상기 식 1에 나타내는 바와 같이, LED 장치에 의한 광의 분광 분포 S0(λ)은 여기광의 분광 분포 S1(λ)과 형광의 분광 분포 S2(λ)의 합이기 때문에, LED 장치에 의한 광의 3자극값(X0, Y0, Z0)과, 여기광의 3자극값(X1, Y1, Z1)과, 형광의 3자극값(X2, Y2, Z2)은, 하기 식 4의 관계를 만족시키는 것이다.
Figure pat00004
그리고, 여기광의 3자극값(X1, Y1, Z1) 및 형광의 3자극값(X2, Y2, Z2)에 의거하여, 상기 식 4에 의해 LED 장치에 의한 광의 3자극값(X0, Y0, Z0)이 구해진다.
또한, A=X+Y+Z, A1=X1+Y1+Z1, A2=X2+Y2+Z2로 정의하면, A=A1+A2이기 때문에, 상기 식 3으로부터 하기 식 5가 구해진다.
Figure pat00005
또한, 하기 식 6을 정의하면, 상기 식 3∼상기 식 5 및 하기 식 6에 의해, LED 장치에 의한 광의 색도 좌표 P0(x0, y0)은 하기 식 7에 의해 구해진다.
Figure pat00006
Figure pat00007
이와 같이 하여, 여기광의 분광 스펙트럼 데이터와 형광의 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여, LED 장치에 의한 광의 3자극값(X0, Y0, Z0) 및 색도 좌표 P0(x0, y0)이 연산된다.
이상에 있어서, 여기광의 분광 스펙트럼 데이터는 적당한 분광 측정기를 이용하여 취득해도, 본 발명의 측정 장치를 이용하여 취득해도 좋다.
여기광의 분광 스펙트럼 데이터에 따른 분광 분포의 파고(분광 강도의 진폭의 크기)는, 예를 들면 이하와 같이 해서 조정할 수 있다.
상기 식 7에 나타내는 2개의 식으로부터 K1을 소거하면, 하기 식 8이 얻어진다.
Figure pat00008
도 4는, 국제 조명 위원회에 의해 규정된 CIE1931 색도도이다.
이 도면에 있어서, 가로축 및 세로축은 각각 x 및 y의 색도이다. 가로축에 대해서는, x의 값이 커짐에 따라 「붉은색」의 비율이 늘고, x의 값이 작아짐에 따라 「푸른색」의 비율이 느는 것을 나타내고 있다. 한편, 세로축에 대해서는, y의 값이 커짐에 따라 「초록색」의 비율이 늘고, y의 값이 작아짐에 따라 「푸른색」의 비율이 느는 것을 나타내고 있다.
또한 말굽형의 곡선 a는 단색광의 색도 좌표를 늘어놓은 스펙트럼 궤적이다. 이 스펙트럼 궤적에 □로 플롯된 개소의 숫자는 단색광의 파장(nm)을 나타내고 있다. 스펙트럼 궤적의 양단에 위치하는 단색광의 파장은 각각 380nm 및 780nm이다.
또한 스펙트럼 궤적의 양단을 연결하는 직선 b는 순자 궤적이다.
또한, 스펙트럼 궤적과 순자 궤적에 의해 둘러싸인 범위 내에 있는 호 형상의 곡선 c는 각 절대 온도에 있어서의 흑체의 색도 좌표를 늘어놓은 흑체 궤적이다. 이 흑체 궤적 상에 나타내어진 숫자는 흑체의 절대 온도(K)이며, ○으로 플롯된 개소는 각각 주광색 형광 램프(색 온도=6500K), 백색 형광 램프(색 온도=4200K), 백열전구(색 온도=2850K)의 광원색의 색도 좌표이다.
상기 식 8은, 여기광의 색도 좌표 P1(x1, y1)과 형광의 색도 좌표 P2(x2, y2)를 연결하는 직선(도 3에 있어서 L로 나타낸다.)에 따른 함수이며, LED 장치에 의한 광의 색도 좌표 P0(x0, y0)은, 이론 상, 직선 Ｌ상의 위치에 있다.
백색 LED 장치에 있어서는, 통상, 광원색이 흑체 궤적에 가까운 색 온도를 갖는 색도값인 것이 목표이기 때문에, 예를 들면 직선 L과 흑체 궤적에 따른 곡선 c의 교점이 목표가 되는 색도 좌표이다.
그리고, 예를 들면 목표의 색도 좌표 또는 그 근방의 광을 방사하는 LED 장치로부터, 형광의 표준 분광 스펙트럼 데이터를 취득해 두고, 이 표준 분광 스펙트럼 데이터와 목표의 색도 좌표에 의거하여, 여기광의 분광 스펙트럼 데이터에 따른 분광 분포의 파고가 결정된다.
또한, 형광의 표준 분광 스펙트럼 데이터의 취득이 곤란할 경우에는, 복수(예를 들면 10)의 LED 장치의 샘플에 대해서 각각의 형광의 분광 스펙트럼 데이터를 측정하고, 이것들의 형광의 분광 스펙트럼 데이터와 여기광의 분광 스펙트럼 데이터를 조합시켰을 때에, 색도 좌표의 값이 허용 범위 내로 되는 수가 최다로 되는 여기광을 찾아내고, 이 여기광 분광 스펙트럼 데이터에 따른 분광 분포로부터 파고를 결정해도 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 LED 장치의 발광특성 측정 장치에 있어서는, LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재에 광원부(10)에 의해 여기광을 조사하고, 상기 밀봉부재로부터의 형광이 수광부(20)에 의해 수광된다. 그리고, 수광부(20)에 의해 수광된 형광의 분광 스펙트럼 데이터가 취득되고, 상기 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여 LED 장치(1)에 의한 광의 색도 좌표 P0(x0, y0)이 연산된다.
따라서, 본 발명의 LED 장치의 발광특성 측정 장치에 의하면, LED 장치(1)를 점등하지 않고, 상기 LED 장치(1)에 의한 광의 색도 좌표 P0(x0, y0)을 측정할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 변경을 더할 수 있다.
예를 들면 도 1에 나타내는 측정 장치에 있어서, 광원부(10)가 측정 대상인 LED 장치(1)에 대향하도록 배치되고, 수광부(20)가 제 1 빔 스플리터(30)의 측방 위치에 배치된 구성이어도 좋다.
또한, 도 1에 나타내는 측정 장치에 있어서, 제 1 빔 스플리터(30) 대신에, 광원부(10)로부터의 여기광을 반사하고, 또한, LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재로부터의 형광을 투과하는 다이크로익 필터를 사용할 수 있다. 또한, 광원부(10)가 LED 장치(1)에 대향하도록 배치된 구성일 경우에는, 제 1 빔 스플리터(30) 대신에 광원부(10)로부터의 여기광을 투과하고, 또한, LED 장치(1)에 있어서의 밀봉부재로부터의 형광을 반사하는 다이크로익 필터를 사용하고, 상기 다이크로익 필터의 측방 위치에 수광부(20)가 배치되어 있어도 좋다.
측정 대상의 LED 장치에 있어서의 밀봉부재는, 황색 형광체 물질이 단독으로 함유된 것에 한정되지 않고, 서로 발광색이 다른 복수 종의 형광체 물질이 함유된 것, 또한 근자외 LED 소자와 조합시켜서 사용되는, 적색 형광체 물질, 녹색 형광체 물질 및 청색 형광체 물질이 함유된 것이어도 좋다.
1 : LED 장치
4 : 기판
5a : 애노드
5b : 캐소드
6 : LED 소자
7 : 본딩 와이어
8 : 리플렉터
8H : 관통구멍
9 : 밀봉부재
10 : 광원부
11 : LED 소자
12 : 애퍼쳐
15 : 콜리메이트 렌즈
20 : 수광부
21 : 집광 렌즈
25 : 광파이버
26 : 파이버 커넥터
27 : 파이버 커넥터
30 : 제 1 빔 스플리터
31 : 볼록 렌즈
35 : 제 2 빔 스플리터
36 : 소형 카메라
37 : 집광 렌즈
40 : 분광 측정기
50 : 연산 처리부

Claims (4)

  1. LED 소자가 형광체 물질을 함유하는 밀봉부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 LED 장치의 발광특성 측정 장치로서,
    상기 밀봉부재에 있어서의 상기 형광체 물질을 여기하는 여기광을 상기 밀봉부재에 조사하는 광원부와,
    상기 밀봉부재로부터의 형광을 수광하는 수광부와,
    상기 수광부에 수광된 형광의 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 분광 측정기와,
    상기 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여 상기 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 연산하는 연산 처리부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 장치의 발광특성 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원부로부터의 여기광의 적어도 일부를 반사 또는 투과하고, 또한, 상기 밀봉부재로부터의 형광의 적어도 일부를 투과 또는 반사하는 빔 스플리터를 구비하고,
    상기 광원부로부터의 여기광이 상기 빔 스플리터를 통해서 상기 밀봉부재에 조사되고,
    상기 밀봉부재로부터의 여기광 및 형광이 상기 빔 스플리터를 통해서 상기 수광부에 수광되는 것을 특징으로 하는 LED 장치의 발광특성 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원부로부터의 여기광을 반사 또는 투과하고, 또한, 상기 밀봉부재로부터의 형광을 투과 또는 반사하는 다이크로익 필터를 구비하고,
    상기 광원부로부터의 여기광이 상기 다이크로익 필터를 통해서 상기 밀봉부재에 조사되고,
    상기 밀봉부재로부터의 형광이 상기 다이크로익 필터를 통해서 상기 수광부에 수광되는 것을 특징으로 하는 LED 장치의 발광특성 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산 처리부에 있어서는 상기 형광체 물질을 여기하는 여기광의 분광 스펙트럼 데이터가 기록되어 있고, 상기 여기광의 분광 스펙트럼 데이터와 상기 수광부에 수광된 형광의 분광 스펙트럼 데이터에 의거하여, 상기 LED 장치에 의한 광의 색도 좌표를 연산하는 것을 특징으로 하는 LED 장치의 발광특성 측정 장치.
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