特開 2024-122397 ＬＥＤ光源、および、ＬＥＤ光源の点灯方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122397

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】ＬＥＤ光源、および、ＬＥＤ光源の点灯方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/64 20100101AFI20240902BHJP

【ＦＩ】

H01L33/64

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029919

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】510138741

【氏名又は名称】フェニックス電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147706

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 裕司

(72)【発明者】

【氏名】木下 雅章

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 嶺

【テーマコード（参考）】

5F142

【Ｆターム（参考）】

5F142AA41

5F142BA32

5F142CB11

5F142CD02

5F142CF13

5F142CF34

5F142CF42

(57)【要約】

【課題】ＬＥＤ自体の温度変化を抑えることで、当該ＬＥＤから放射される光量や光の波長の変化を安定させることのできるＬＥＤ光源を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤ光源１０を、ＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２が実装された基板１４と、基板１４が取り付けられるヒートシンク１６と、ＬＥＤ１２の点灯前および消灯時において直接的あるいは間接的にＬＥＤ１２を加熱し、ＬＥＤ１２の点灯時にはＬＥＤ１２の加熱を停止あるいは低減する熱源１８とで構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＥＤと、
前記ＬＥＤが実装された基板と、
前記ＬＥＤの点灯前および消灯時において直接的あるいは間接的に前記ＬＥＤを加熱し、前記ＬＥＤの点灯時には前記ＬＥＤの加熱を停止あるいは低減する熱源とを備える
ＬＥＤ光源。

【請求項2】

ＬＥＤと、
前記ＬＥＤが実装された基板と、
前記基板が取り付けられるヒートシンクと、
前記ＬＥＤの点灯前および消灯時に前記ヒートシンクを加熱し、前記ＬＥＤの点灯時には前記ヒートシンクの加熱を停止あるいは低減する熱源とを備える
ＬＥＤ光源。

【請求項3】

ＬＥＤと、
前記ＬＥＤが実装された基板と、
前記基板が取り付けられるヒートシンクと、
前記ヒートシンクを加熱する熱源とを備える
ＬＥＤ光源の点灯方法であって、
前記ＬＥＤの点灯前および消灯時において、前記熱源からの熱で前記ヒートシンクおよび前記基板を介して前記ＬＥＤを加熱するステップと、
前記ＬＥＤの点灯時において、前記熱源からの前記加熱を停止あるいは低減するステップとを有する
ＬＥＤ光源の点灯方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤを点灯した後の温度変化による光学特性の変動を低減させるＬＥＤ光源、および、ＬＥＤ光源の点灯方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従前より、周囲温度や自身の温度変化によってＬＥＤから放射される光の明るさや波長が変動することが知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特願２００７－８１３９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、図３のグラフに示すように、点灯前に約２０℃であったＬＥＤの点灯を開始（３分時点）させると当該ＬＥＤの温度は上昇し、例えば６分時点で当該ＬＥＤの温度は約３０℃に達し、以降、この温度で定常状態となる。また、ＬＥＤを消灯すると（１０分時点）、ＬＥＤの温度は低下して元の約２０℃に戻る。

【0005】

このようにＬＥＤの温度が変化すると、当該ＬＥＤから放射される光量や光の波長が変化してしまい、当該光を用いて露光を行う場合等において、露光量にムラが生じるという問題があった。また、当該ＬＥＤを一般照明として使用する際には、点灯から定常状態になるまで（あるいは、消灯の際）に明るさや光の色合いが変化して使い難いという問題があった。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＥＤ自体の温度変化を抑えることで、当該ＬＥＤから放射される光量や光の波長の変化を安定させることのできるＬＥＤ光源、および、ＬＥＤ光源の点灯方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一局面によれば、
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤが実装された基板と、
前記ＬＥＤの点灯前および消灯時において直接的あるいは間接的に前記ＬＥＤを加熱し、前記ＬＥＤの点灯時には前記ＬＥＤの加熱を停止あるいは低減する熱源とを備える
ＬＥＤ光源が提供される。

【0008】

本発明の別の局面によれば、
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤが実装された基板と、
前記基板が取り付けられるヒートシンクと、
前記ＬＥＤの点灯前および消灯時に前記ヒートシンクを加熱し、前記ＬＥＤの点灯時には前記ヒートシンクの加熱を停止あるいは低減する熱源とを備える
ＬＥＤ光源が提供される。

【0009】

本発明の他の局面によれば、
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤが実装された基板と、
前記基板が取り付けられるヒートシンクと、
前記ヒートシンクを加熱する熱源とを備える
ＬＥＤ光源の点灯方法であって、
前記ＬＥＤの点灯前および消灯時において、前記熱源からの熱で前記ヒートシンクおよび前記基板を介して前記ＬＥＤを加熱するステップと、
前記ＬＥＤの点灯時において、前記熱源からの前記加熱を停止あるいは低減するステップとを有する
ＬＥＤ光源の点灯方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係るＬＥＤ光源によれば、ＬＥＤの点灯前および消灯時において直接的あるいは間接的にＬＥＤを加熱し、ＬＥＤの点灯時にはＬＥＤの加熱を停止あるいは低減する熱源を備えているので、当該熱源を用いて、ＬＥＤが点灯を続けたときに到達する一定の定常温度まで当該ＬＥＤの温度を予め上げておくことにより、ＬＥＤの温度変化に伴う発光量の変化や光の波長の変化を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係るＬＥＤ光源１０の一例を示す図である。

【図2】ＬＥＤ１２の温度制御の一例を示すグラフである。

【図3】ＬＥＤの温度変化の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（ＬＥＤ光源１０の構成）
本実施形態に係るＬＥＤ光源１０は、図１に示すように、大略、ＬＥＤ１２と、基板１４と、ヒートシンク１６と、熱源１８と、制御装置２０とを備えている。

【0013】

ＬＥＤ１２は、外部から電力を受けて所定の波長の光を放射する素子である。本実施形態では、ひとつのＬＥＤ光源１０に対して複数のＬＥＤ１２が使用されているが、ＬＥＤ１２の数は特に限定されるものではなく、ひとつのＬＥＤ光源１０に対してひとつのＬＥＤ１２を使用してもよい。

【0014】

基板１４は、表面にＬＥＤ１２が実装された板状材であり、ＬＥＤ１２に給電するための回路等も表面に形成されている。

【0015】

ヒートシンク１６は、ＬＥＤ１２の点灯時に発生する熱を受け取ることで当該ＬＥＤ１２が熱によって破損するのを回避する役割を有する部材であり、通常、熱伝導率の高い金属等で形成されている。

【0016】

熱源１８は、ヒートシンク１６を加熱するためのものであり、本実施形態では、熱源１８としてヒートシンク１６に当接配置された電熱線が使用されている。

【0017】

なお、熱源１８は、本実施形態のものに限定されず、ヒートシンク１６の内部に設けてもよいし、ヒートシンク１６から離間させて配置してもよい。さらに、熱源１８からヒートシンク１６の吸収波長を含む光を放射して当該ヒートシンク１６を加熱してもよい。

【0018】

また、ヒートシンク１６を挟んでＬＥＤ１２とは反対側に熱源１８を配置してもよいし、ＬＥＤ１２と同じ側や、ＬＥＤ１２の側面に熱源１８を配置してもよい。

【0019】

制御装置２０は、熱源１８からヒートシンク１６に与えられる熱量を制御するためのものであり、ＬＥＤ光源１０の近傍に配置してもよいし、ＬＥＤ光源１０に給電する給電装置（図示せず）側にあってもよい。

【0020】

この制御装置２０による熱量の制御（ＬＥＤ１２の温度制御）の一例について図２を用いて説明する。ＬＥＤ１２の点灯を開始する前段階で、制御装置２０は、熱源１８によるヒートシンク１６の加熱を開始する（３分時点）。この加熱により、ＬＥＤ１２の温度は約２０℃から上昇を開始する。

【0021】

ＬＥＤ１２の温度が定常状態（約２９℃）になったら、制御装置２０は、熱源１８からの加熱を停止するとともに、ＬＥＤ１２の点灯を開始する（７分時点）。熱源１８からの加熱量が低下するのに伴ってＬＥＤ１２自身の発熱量が増加していくので、ＬＥＤ１２の温度がほとんど変化することなく、定常状態での発光が開始する（８分時点）。

【0022】

次に、ＬＥＤ１２を消灯する際は、ＬＥＤ１２の消灯開始（１１分時点）とともに熱源１８からの加熱を開始する。これにより、ＬＥＤ１２の温度を定常状態に維持できるので、次のＬＥＤ１２の点灯時にも同様にしてＬＥＤ１２の温度をほとんど変化させることなくＬＥＤ１２の点灯および消灯を行うことができる。

【0023】

なお、上述した実施形態では、熱源１８による加熱をオン・オフさせていたが、熱源１８による加熱をオフにせず、加熱量を低減することで対応してもよい。

【0024】

また、熱源１８による加熱を停止あるいは低減する際、上述した実施形態に変えて、熱源１８をヒートシンク１６やＬＥＤ１２から物理的に遠ざけるようにしてもよい。また、熱源１８の加熱制御はＰＷＭ制御（Ｄｕｔｙによる調整）としてもよい。

【0025】

さらに、上述した実施形態では分単位での制御の例を示したが、これに変えて、秒単位あるいはミリ秒単位の細かい制御であってもよい。

【0026】

また、上述した実施形態では、ヒートシンク１６を介して熱源１８からＬＥＤ１２への加熱を行っていたが、このヒートシンク１６を用いることなく、熱源１８からの加熱をＬＥＤ１２に対して直接的に行ったり、基板１４を介してＬＥＤ１２への加熱を行ったりしてもよい。

【0027】

また、上述した実施形態では熱源１８を用いた加熱によってＬＥＤ１２の温度を維持していたが、熱源１８に変えて冷却源を用いてもよい。

【0028】

冷却源として水を用いる場合、例えば、点灯中のＬＥＤ１２を２０℃の水等で冷却することにより、ＬＥＤ１２の点灯中温度は約３０℃に維持されるとする。そうすると、ＬＥＤ１２が点灯中は冷却源である水の温度を２０℃に設定し、ＬＥＤ１２が消灯中は冷却源である水の温度を３０℃に設定する。このようにすることで、点灯あるいは消灯中のＬＥＤ１２を約３０℃に維持することができる。

【0029】

なお、冷却源である水の温度を急に変化させることは難しいので、実際には、２種類の冷却装置（チラー等）を用いて２種類の温度（３０℃と２０℃）の水を用意しておき、ＬＥＤ１２の点灯・消灯に伴ってこれら２種類の温度の水を切り換えて冷却源として用いることが考えられる。

【0030】

もちろん、熱源１８を用いる場合のように、冷却源による冷却量を調整してもよいし、冷却源をヒートシンク１６やＬＥＤ１２から物理的に遠ざけるようにしてもよい。

【0031】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0032】

１０…ＬＥＤ光源、１２…ＬＥＤ、１４…基板、１６…ヒートシンク、１８…熱源、２０…制御装置

【図1】

【図2】

【図3】