(57)【要約】【課題】発光ダイオードのジャンクション温度を短時間且つ少ない手間で高精度に測定する、発光ダイオードジャンクション温度測定装置、発光ダイオードジャンクション温度測定方法及び発光ダイオードジャンクション温度測定プログラムを提供する。【解決手段】ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光開始直後の輝度と、発光開始から所定時間を経過して安定状態に至った時点の輝度とを、光の波長に対して所定の減衰特性を有する第一光学フィルタ１０８を介する第二受光素子と、第一光学フィルタ１０８を介さない第一受光素子で検出する。これらのデータに基づいて、ジャンクション温度が高くなったことによって光の波長が長波長側にシフトする現象を捉え、ジャンクション温度を算出する。【選択図】図１
2014096573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光スペクトルの変化に応じて検出光量が変化する第一の光センサと、
発光スペクトルの変化に対して前記第一の光センサと異なる検出光量特性を備える第二の光センサと、
前記第一の光センサが出力する第一出力信号と、前記第二の光センサが出力する第二出力信号に基づいて、発光ダイオードのジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出部と
を具備する発光ダイオードジャンクション温度測定装置。
【請求項２】
前記第一の光センサは、
発光ダイオードの光を受光して光の強度に応じた信号を出力する第一受光素子と、
前記発光ダイオードの光の波長に応じて透過率が変化する第一光学フィルタと
よりなり、
前記第二の光センサは、
前記発光ダイオードの光を、前記第一光学フィルタを介して受光して、光の強度に応じた信号を出力する第二受光素子と
よりなり、
前記ジャンクション温度算出部は、
所定時間を計測するタイマと、
前記発光ダイオードを点灯すると同時に前記タイマを起動して、前記タイマの起動時点における、前記第一受光素子から得られる第一発光強度初期値と、前記第二受光素子から得られる第二発光強度初期値とを取得した後、前記タイマが前記所定時間を計測した後に再び前記第一受光素子から得られる第一発光強度終期値と、前記第二受光素子から得られる第二発光強度終期値とを取得して、前記発光ダイオードのジャンクション温度を算出する演算制御部と
よりなる、請求項１記載の発光ダイオードジャンクション温度測定装置。
【請求項３】
更に、
前記発光ダイオードの周囲の雰囲気温度を測定するための温度センサと
を具備する、請求項２記載の発光ダイオードジャンクション温度測定装置。
【請求項４】
前記演算制御部は、前記第一発光強度初期値及び前記第二発光強度初期値並びに前記第一発光強度終期値及び前記第二発光強度終期値を用いて、前記発光ダイオードが発光する光の波長シフト量を求め、前記波長シフト量に基づいて発光強度減衰率を算出する、請求項３記載の発光ダイオードジャンクション温度測定装置。
【請求項５】
更に、
前記発光ダイオードの光の波長によらず一定の透過率を備える第二光学フィルタと
を具備し、
前記第一受光素子は、前記発光ダイオードの光を、前記第二光学フィルタを介して受光して、光の強度に応じた信号を出力する、請求項４記載の発光ダイオードジャンクション温度測定装置。
【請求項６】
発光ダイオードを点灯すると同時にタイマを起動するタイマ起動ステップと、
前記タイマの起動時に前記発光ダイオードの光を第一受光素子で受光して第一発光強度初期値を得ると共に、前記発光ダイオードの光を、前記発光ダイオードの光の波長に応じて透過率が変化する第一光学フィルタを通じて第二受光素子で受光して第二発光強度初期値を得る初期値計測ステップと、
前記タイマが所定時間を計測した後に、前記発光ダイオードの光を第一受光素子で受光して第一発光強度終期値を得ると共に、前記発光ダイオードの光を、前記第一光学フィルタを通じて第二受光素子で受光して、第二発光強度終期値を得る終値計測ステップと、
前記第一発光強度初期値、前記第二発光強度初期値、前記第一発光強度終期値及び前記第二発光強度終期値を用いて、前記発光ダイオードのジャンクション温度を算出するジャンクション温度演算ステップと
を有する、発光ダイオードジャンクション温度測定方法。
【請求項７】
計算機に、
発光ダイオードを点灯すると同時にタイマを起動するタイマ起動ステップと、
前記タイマの起動時に前記発光ダイオードの光を第一受光素子で受光して第一発光強度初期値を得ると共に、前記発光ダイオードの光を、前記発光ダイオードの光の波長に応じて透過率が変化する第一光学フィルタを通じて第二受光素子で受光して第二発光強度初期値を得る初期値計測ステップと、
前記タイマが所定時間を計測した後に、前記発光ダイオードの光を第一受光素子で受光して第一発光強度終期値を得ると共に、前記発光ダイオードの光を、前記第一光学フィルタを通じて第二受光素子で受光して、第二発光強度終期値を得る終値計測ステップと、
前記第一発光強度初期値、前記第二発光強度初期値、前記第一発光強度終期値及び前記第二発光強度終期値を用いて、前記発光ダイオードのジャンクション温度を算出するジャンクション温度演算ステップと
を実行させる、発光ダイオードジャンクション温度測定プログラム。
【請求項８】
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードを駆動する電流源と、
発光ダイオードの光を受光して光の強度に応じた信号を出力する第一受光素子と、
前記発光ダイオードの光の波長に応じて透過率が変化する第一光学フィルタと、
前記発光ダイオードの光を、前記第一光学フィルタを介して受光して、光の強度に応じた信号を出力する第二受光素子と、
所定時間を計測するタイマと、
前記発光ダイオードを点灯すると同時に前記タイマを起動して、前記タイマの起動時点における、前記第一受光素子から得られる第一発光強度初期値と、前記第二受光素子から得られる第二発光強度初期値とを取得した後、前記タイマが前記所定時間を計測した後に再び前記第一受光素子から得られる第一発光強度終期値と、前記第二受光素子から得られる第二発光強度終期値とを取得して、前記発光ダイオードのジャンクション温度を算出し、前記ジャンクション温度に基づいて前記電流源を制御する演算制御部と
を具備する光照射装置。
【請求項９】
前記第一の光センサは、
発光ダイオードの光を受光して光の強度に応じた信号を出力する第一受光素子と、
前記発光ダイオードの光の波長に応じて透過率が変化する第一光学フィルタと
よりなり、
前記第二の光センサは、
前記発光ダイオードの光を、前記第一光学フィルタを介して受光して、光の強度に応じた信号を出力する第二受光素子と
よりなり、
前記ジャンクション温度算出部は、
前記発光ダイオードを点灯した後に前記第一受光素子から得られる第一発光強度値と、前記第二受光素子から得られる第二発光強度値とを取得して、前記発光ダイオードのジャンクション温度を算出する演算制御部と
よりなる、請求項１記載の発光ダイオードジャンクション温度測定装置。
【請求項１０】
前記演算制御部は、
前記第一発光強度値と前記第二発光強度値の比が格納される発光強度比フィールドと、前記発光ダイオードのジャンクション温度が格納されるジャンクション温度フィールドを有する特性テーブルを参照して、測定した前記第一発光強度値と前記第二発光強度値から前記発光ダイオードのジャンクション温度を導出する、請求項９記載の発光ダイオードジャンクション温度測定装置。
【請求項１１】
更に、
前記発光ダイオードの光の波長によらず一定の透過率を備える第二光学フィルタと
を具備し、
前記第一受光素子は、前記発光ダイオードの光を、前記第二光学フィルタを介して受光して、光の強度に応じた信号を出力する、請求項１０記載の発光ダイオードジャンクション温度測定装置。
【請求項１２】
発光ダイオードを点灯した後に、前記発光ダイオードの光を第一受光素子で受光して第一発光強度値を得ると共に、前記発光ダイオードの光を、前記第一光学フィルタを通じて第二受光素子で受光して、第二発光強度値を得る発光強度値計測ステップと、
前記第一発光強度値と前記第二発光強度値の比が格納される発光強度比フィールドと、前記発光ダイオードのジャンクション温度が格納されるジャンクション温度フィールドを有する特性テーブルを参照して、測定した前記第一発光強度値と前記第二発光強度値から前記発光ダイオードのジャンクション温度を導出するジャンクション温度導出ステップと
を有する、発光ダイオードジャンクション温度測定方法。
【請求項１３】
計算機に、
発光ダイオードを点灯した後に、前記発光ダイオードの光を第一受光素子で受光して第一発光強度値を得ると共に、前記発光ダイオードの光を、第一光学フィルタを通じて第二受光素子で受光して、第二発光強度値を得る発光強度値計測ステップと、
前記第一発光強度値と前記第二発光強度値の比が格納される発光強度比フィールドと、前記発光ダイオードのジャンクション温度が格納されるジャンクション温度フィールドを有する特性テーブルを参照して、測定した前記第一発光強度値と前記第二発光強度値から前記発光ダイオードのジャンクション温度を導出するジャンクション温度導出ステップと
を実行させる、発光ダイオードジャンクション温度測定プログラム。
【請求項１４】
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードを駆動する電流源と、
発光ダイオードの光を受光して光の強度に応じた信号を出力する第一受光素子と、
前記発光ダイオードの光の波長に応じて透過率が変化する第一光学フィルタと、
前記発光ダイオードの光を、前記第一光学フィルタを介して受光して、光の強度に応じた信号を出力する第二受光素子と、
前記発光ダイオードを点灯した後に前記第一受光素子から得られる第一発光強度値と、前記第二受光素子から得られる第二発光強度値とを取得して、前記発光ダイオードのジャンクション温度を算出し、前記ジャンクション温度に基づいて前記電流源を制御する演算制御部と
を具備する光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードジャンクション温度測定装置、発光ダイオードジャンクション温度測定方法、発光ダイオードジャンクション温度測定プログラム及び光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高性能な印刷装置を実現するために、ライン状の強力な紫外線発光源の需要が高まりつつある。出願人はこの需要に応えるべく、既存の紫外線発光ダイオード（以下「ＵＶ−ＬＥＤ」と略す。また発光ダイオード全般を示す場合、「ＬＥＤ」と略す。）をライン状に高密度実装した製品を開発・製造し、顧客に供給している。
【０００３】
強力な光を得るためには、ＬＥＤに大電流を流す必要があるが、ＬＥＤに大電流を流すと発光部分であるＰＮ接合部分が発熱する。このＰＮ接合部分における温度を、ジャンクション温度と呼ぶ。ジャンクション温度が上昇すると、ＬＥＤの発光効率は低下する。更に、温度が１０℃上昇すると寿命が半分になる、というアレニウスの法則により、ジャンクション温度の上昇はＬＥＤの寿命を短くする。また、ジャンクション温度の上限値を超えてしまうと、半導体素子は破壊してしまう。
特に、波長の短い光を発光する青色ＬＥＤ、ＵＶ−ＬＥＤ、また青色ＬＥＤやＵＶ−ＬＥＤを基に作られる白色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤ等と比べて大電流を必要とするため、ＬＥＤにおけるジャンクション温度の管理は重要である。
【０００４】
ＬＥＤを種々のパッケージに収納する際、パッケージの放熱対策が十分であるか、また電流をどの程度まで流せるかを知るために、ジャンクション温度を測定する必要がある。
なお、本願発明に関連すると思われる先行技術文献を特許文献１に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、半導体素子のジャンクション温度を測定する方法としては、ΔＶｆ法、熱抵抗法等が挙げられる。
ΔＶｆ法は、測定対象となる半導体素子を恒温槽に保持して、基準順電流（例えば１ｍＡ）を極短時間だけ流して、半導体素子の電位差、つまりＶｆを測定する。この作業を、恒温槽の温度を徐々に上昇させて多数回測定し、温度（ジャンクション温度）と電位差のグラフを作成する。この方法の欠点は、恒温槽に半導体素子を保持する時間がかかることと、多数回Ｖｆを測定する手間がかかることである。
熱抵抗法は、半導体素子供給元が提供する半導体特性の資料に、ジャンクションから半導体素子パッケージの外部端子との間の熱抵抗及びジャンクション温度の算出式が明示されている場合に、半導体素子パッケージの外部端子の温度を測定することで、計算でジャンクション温度を推測する方法である。この方法は先のΔＶｆ法と比べて極めて簡単に測定できる反面、誤差が多いという欠点がある。熱源から熱を計測する手段との間に存在する物体を熱抵抗と考えた場合、熱源が発熱を開始した時点では、熱源の発熱の一部が冷えた熱抵抗を熱する為に、熱抵抗が大きくなる。そして、熱源が発熱を開始して所定時間を経過した時点では、熱源の発熱の一部が冷えた熱抵抗が熱源の温度と均衡する為に、熱抵抗が小さくなる。このように、熱抵抗は過渡熱抵抗と定常熱抵抗が存在する。そして熱抵抗は熱抵抗を構成する物質の体積によってばらつくので、必然的に誤差が大きくなる。また、算出式が半導体素子供給元によってまちまちであり、多種多様な半導体素子を扱う場合に手間がかかる。
【０００７】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、発光ダイオードのジャンクション温度を短時間且つ少ない手間で高精度に測定する、発光ダイオードジャンクション温度測定装置、発光ダイオードジャンクション温度測定方法、発光ダイオードジャンクション温度測定プログラム及び光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の発光ダイオードジャンクション温度測定装置は、発光スペクトルの変化に応じて検出光量が変化する第一の光センサと、発光スペクトルの変化に対して第一の光センサと異なる検出光量特性を備える第二の光センサとを具備する。そしてジャンクション温度算出部は、第一の光センサが出力する第一出力信号と、第二の光センサが出力する第二出力信号に基づいて、発光ダイオードのジャンクション温度を算出する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、発光ダイオードのジャンクション温度を短時間且つ少ない手間で高精度に測定する、発光ダイオードジャンクション温度測定装置、発光ダイオードジャンクション温度測定方法、発光ダイオードジャンクション温度測定プログラム及び光照射装置を提供できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施形態に関わる、ＬＥＤジャンクション温度測定装置の全体構成図である。
【図２】ＬＥＤジャンクション温度測定装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図３】演算制御部の機能を示すブロック図である。
【図４】ＬＥＤジャンクション温度測定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】演算制御部によるジャンクション温度演算処理の動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】ＵＶ−ＬＥＤの点灯時間と、第一フォトダイオードと第二フォトダイオードの出力電圧の変化を示すグラフである。
【図７】ＵＶ−ＬＥＤが発光する紫外線の、波長と発光強度の関係と、色ガラスフィルタの透過特性を示すグラフである。
【図８】ＵＶ−ＬＥＤが発光する紫外線の波長λとエネルギーギャップ値Ｅｇの関係を示すグラフである。
【図９】ＵＶ−ＬＥＤのジャンクション温度Ｔｊとエネルギーギャップ値Ｅｇの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第二の実施形態に関わる、ＬＥＤジャンクション温度測定装置の全体構成図である。
【図１１】ＬＥＤジャンクション温度測定装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第二の実施形態に関わる、ＬＥＤジャンクション温度測定装置の、演算制御部の機能を示すブロック図である。
【図１３】特性テーブルの一例を示す図と、特性テーブルに基づくグラフである。
【図１４】ＬＥＤジャンクション温度測定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態に係る発光ダイオードジャンクション温度測定装置（以下「ＬＥＤジャンクション温度測定装置」と略す）は、ＬＥＤ特有の「発光する」現象を利用する。
ＬＥＤのジャンクション温度が上昇すると、ＬＥＤが発光する光の波長が長波長側にシフトする。光の波長をそのまま計測することは高価な装置を必要とするが、波長に応じて透過率が変化するフィルタを用いれば、発光強度を計測するだけで容易にジャンクション温度を算出することが可能になる。
【００１２】
［第一の実施形態：ＬＥＤジャンクション温度測定装置の全体構成］
図１は、本発明の第一の実施形態に関わる、ＬＥＤジャンクション温度測定装置の全体構成図である。
定電流源１０２を通じて発光される、ジャンクション温度の測定対象であるＵＶ−ＬＥＤ１０３は、スイッチ１０４によって発光が制御される。
ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光は第一受光素子ともいえる第一フォトダイオード１０５と、第二受光素子ともいえる第二フォトダイオード１０６に照射される。なお、受光素子はフォトダイオードに限らず、フォトトランジスタでもよい。
第一フォトダイオード１０５と第二フォトダイオード１０６はＵＶ−ＬＥＤ１０３が発光する紫外線を受光して、受光強度に応じて生じる光電流が変化する。Ａ／Ｄ変換器１０７は第一フォトダイオード１０５と第二フォトダイオード１０６が発生する光電流をデジタル情報に変換する。
第一フォトダイオード１０５はＵＶ−ＬＥＤ１０３が発光する紫外線をそのまま受光する。
第二フォトダイオード１０６の受光面近傍には第一光学フィルタ１０８が設けられており、第二フォトダイオード１０６はＵＶ−ＬＥＤ１０３が発光する紫外線を、第一光学フィルタ１０８を通じて受光する。
また、ＵＶ−ＬＥＤ１０３近くには温度センサともいえる、周囲の雰囲気温度を測定するためのサーミスタ１０９が設けられており、このサーミスタ１０９の抵抗値もＡ／Ｄ変換器１０７によってデジタル情報に変換される。
【００１３】
第一光学フィルタ１０８は、入射する紫外線の波長に応じて透過率が変化する特性を持つフィルタである。一例としては、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製のＵ３４０という色ガラスフィルタである。この他にも、同社製Ｕ３５０、Ｂ４４０、Ｂ４６０、Ｂ４８０、Ｌ３７、Ｌ３８、Ｌ３９などが使用可能である。
第一光学フィルタ１０８の、入射光の波長に対する透過特性は、後述する図７に示す。
これらの第一光学フィルタ１０８は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光波長が３６５ｎｍ付近にある場合に適用可能である。ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光波長が異なる場合、第一光学フィルタ１０８の透過率が上昇するあるいは下降する領域とその発光波長とが重なるよう、使用する色ガラスフィルタを別途選択する必要がある。ＵＶ−ＬＥＤ１０３の温度上昇に伴う発光波長の変化を正確に求めるためには、第一光学フィルタ１０８の透過率曲線の傾きは急峻な方が好ましい。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器１０７が出力する第一フォトダイオード１０５の第一発光強度情報、第二フォトダイオード１０６の第二発光強度情報、サーミスタ１０９の温度情報は、演算制御部１１０に供給される。マイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略す）或はパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略す）で構成される演算制御部１１０は、第一発光強度情報、第二発光強度情報及び温度情報を受けて、後述する演算処理を行い、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度を算出して、表示部１１１に表示する。
また、演算制御部１１０はタイマ１１２を内蔵しており、操作部１１３の操作指示に応じてスイッチ１０４をオン制御すると共にタイマ１１２を起動して、タイマ１１２の起動と同時に第一発光強度情報、第二発光強度情報及び温度情報を取得し、その後所定時間（一例として５分）経過後に再度、第一発光強度情報及び第二発光強度情報を取得する。
【００１５】
［第一の実施形態：ＬＥＤジャンクション温度測定装置のハードウェアの構成］
図２は、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１のハードウェアの構成を示すブロック図である。
パソコンよりなるＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ハードディスク装置等の不揮発性ストレージ２０４、表示部１１１、操作部１１３、Ａ／Ｄ変換器１０７が、バス２０５に接続されている。
不揮発性ストレージ２０４には、パソコンをＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１として機能させるためのプログラムと、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１がジャンクション温度の測定対象であるＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度を算出するために必要なデータ等が格納されている。
これらの他に、バス２０５にはシリアルインターフェース２０６が接続されている。シリアルインターフェース２０６はスイッチ１０４のオン・オフを制御する。
また、バス２０５にはリアルタイムクロック（以下「ＲＴＣ」と略）２０７が接続されている。ＲＴＣ２０７は現在時刻情報を出力する。プログラムはＲＴＣ２０７から現在時刻を取得することで、所定時間の経過を判断する。つまり、タイマ１１２の作動はＲＴＣ２０７とプログラムによって実現される。
なお、本発明の第一の実施形態に係るＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１は、最終的に算出したＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度を表示部１１１に表示するが、ＮＩＣ２０８を通じてネットワーク上の他のホスト装置にジャンクション温度を送信してもよい。
【００１６】
［第一の実施形態：ＬＥＤジャンクション温度測定装置のソフトウェアの機能］
図３は、演算制御部１１０の機能を示すブロック図である。言い換えれば、図３はＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１のソフトウェアの機能を示すブロック図を兼ねるものである。
データ記憶制御部３０１は、タイマ１１２の起動及び停止を制御しつつ、タイマ１１２の起動時における第一発光強度情報を第一発光強度初期値として第一発光強度情報初期値メモリ３０２へ、第二発光強度情報を第二発光強度初期値として第二発光強度情報初期値メモリ３０３へ、温度情報を温度情報メモリ３０４へ、それぞれ格納する。そしてタイマ１１２の計時終了時における第一発光強度情報を第一発光強度終期値として第一発光強度情報終期値メモリ３０５へ、第二発光強度情報を第二発光強度終期値として第二発光強度情報終期値メモリ３０６へ、それぞれ格納する。
【００１７】
発光強度分布補正部３０７は、不揮発性ストレージ２０４に格納されている標準発光強度分布関数３０８を、温度情報メモリ３０４に格納されている雰囲気温度情報に基づいて補正する。標準発光強度分布関数３０８は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の標準的な温度環境（一例として２５℃）における光の波長と発光強度の分布に関する情報を、ガウス関数で近似した係数が格納されている。
発光強度分布情報は、ガウス関数に類似する形状であるので、ガウス関数の変数を調整することで近似が可能である。
【００１８】
初期発光強度演算部３０９は、発光強度分布補正部３０７が出力する温度補正済み発光強度分布関数に、不揮発性ストレージ２０４に格納されている色ガラスフィルタ透過率関数３１０を適用して、第一光学フィルタ１０８を透過したＵＶ−ＬＥＤ１０３の初期発光強度を算出する。初期発光強度は、前述の発光強度分布情報を近似したガウス関数に対して、第一光学フィルタ１０８の近似関数を適用した値を積分することで求める。
【００１９】
第一除算器３１１は、第一発光強度情報終期値メモリ３０５に格納されている第一発光強度終期値を、第一発光強度情報初期値メモリ３０２に格納されている第一発光強度初期値で除算して、第一光学フィルタ１０８のない状態におけるＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度減衰率を算出する。なお、図３中、「実」は除算の被除数を示し、「法」は除算の除数を示す。
第二除算器３１２は、第二発光強度情報終期値メモリ３０６に格納されている第二発光強度終期値を、第二発光強度情報初期値メモリ３０３に格納されている第二発光強度初期値で除算して、第一光学フィルタ１０８を透過した状態におけるＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度減衰率を算出する。
第三除算器３１３は、第二除算器３１２から出力される第一光学フィルタ１０８を透過した状態におけるＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度減衰率を、第一除算器３１１から出力される第一光学フィルタ１０８のない状態におけるＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度減衰率で除算して、紫外線の波長が長くなったことに基づいて、第一光学フィルタ１０８に基づく発光強度減衰率を算出する。
【００２０】
変数フィッティング演算部３１４は、初期発光強度演算部３０９が出力する、第一光学フィルタ１０８を透過したＵＶ−ＬＥＤ１０３の初期発光強度に、第三除算器３１３が出力する第一光学フィルタ１０８に基づく発光強度減衰率を適用した発光強度に基づいて、発光強度分布補正部３０７が出力する温度補正済み発光強度分布関数の各変数を補正する。具体的には、発光強度分布関数の各変数を最小二乗法等によって求める。求めた変数の中にはＵＶ−ＬＥＤ１０３のピーク波長が含まれているので、所定時間経過後のＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度の場合のピーク波長λＴが求まる。
【００２１】
第四除算器３１５は、エネルギーギャップの式に基づき、第一定数３１６に格納されている数値「１２４０」を変数フィッティング演算部３１４が出力するピーク波長λＴで除算し、ジャンクション温度Ｔｊにおけるエネルギーギャップ値Ｅｇ（Ｔ）を得る。
【００２２】
ジャンクション温度演算部３１７は、Ｖａｒｓｈｎｉの経験式に基づき、第二定数３１８に格納されているα、第三定数３１９に格納されているβ、第四定数３２０に格納されているＥｇ（０）を用いて、第四除算器３１５が出力するジャンクション温度Ｔｊにおけるエネルギーギャップ値Ｅｇ（Ｔ）から、ジャンクション温度Ｔｊを算出し、ジャンクション温度メモリ３２１に格納する。
Ｖａｒｓｈｎｉの経験式は、以下の式（１）で表される。
【００２３】
【数１】
2014096573.tif 000003
【００２４】
Ｅｇ（０）、α及びβは半導体素子の材質に依存する定数であるので、上記式（１）を解いてＴを求める。
【００２５】
［第一の実施形態：ＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１の動作］
図４は、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１の動作の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると（Ｓ４０１）、先ず、データ記憶制御部３０１はＡ／Ｄ変換器１０７を通じてサーミスタ１０９から温度情報を取得して、温度情報メモリ３０４に格納する（Ｓ４０２）。
次に、データ記憶制御部３０１は表示部１１１にジャンクション温度の測定準備が整った旨のメッセージを表示して（Ｓ４０３）、操作部１１３から操作情報を待つ（Ｓ４０４）。
【００２６】
操作部１１３から計測開始を指示する操作情報が生じると、データ記憶制御部３０１はこれを受けてタイマ１１２を起動し（Ｓ４０５）、Ａ／Ｄ変換器１０７を通じて第一フォトダイオード１０５から第一発光強度情報を取得して、第一発光強度初期値として第一発光強度情報初期値メモリ３０２に格納し、第二フォトダイオード１０６から第二発光強度情報を取得して、第二発光強度初期値として第二発光強度情報初期値メモリ３０３に格納する（Ｓ４０６）。
次に、データ記憶制御部３０１はタイマ１１２が５分を計時し終えるまで待つ（Ｓ４０７）。
タイマ１１２が５分を計時し終えたら（Ｓ４０７のＹＥＳ）、データ記憶制御部３０１はＡ／Ｄ変換器１０７を通じて第一フォトダイオード１０５から第一発光強度情報を取得して、第一発光強度終期値として第一発光強度情報終期値メモリ３０５に格納し、第二フォトダイオード１０６から第二発光強度情報を取得して、第二発光強度終期値として第二発光強度情報終期値メモリ３０６に格納する（Ｓ４０８）。
この時点で全ての測定変数が揃ったので、演算制御部１１０はジャンクション温度演算処理を実行して（Ｓ４０９）、算出したジャンクション温度を表示部１１１に表示して（Ｓ４１０）、一連の処理を終了する（Ｓ４１１）。
【００２７】
図５は、演算制御部１１０によるジャンクション温度演算処理の動作の流れを示すフローチャートである。図４のステップＳ４０９の詳細である。
処理を開始すると（Ｓ５０１）、第一除算器３１１は、第一発光強度情報終期値メモリ３０５に格納されている第一発光強度終期値を、第一発光強度情報初期値メモリ３０２に格納されている第一発光強度初期値で除算して、第一光学フィルタ１０８のない状態におけるＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度減衰率を算出する（Ｓ５０２）。
次に、第二除算器３１２は、第二発光強度情報終期値メモリ３０６に格納されている第二発光強度終期値を、第二発光強度情報初期値メモリ３０３に格納されている第二発光強度初期値で除算して、第一光学フィルタ１０８を透過した状態におけるＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度減衰率を算出する（Ｓ５０３）。
次に、第三除算器３１３は、第二除算器３１２から出力される第一光学フィルタ１０８を透過した状態におけるＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度減衰率を、第一除算器３１１から出力される第一光学フィルタ１０８のない状態におけるＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度減衰率で除算して、紫外線の波長が長くなったことに基づいて、第一光学フィルタ１０８に基づく発光強度減衰率を算出する（Ｓ５０４）。
【００２８】
次に、発光強度分布補正部３０７は、標準発光強度分布関数３０８を、温度情報メモリ３０４に格納されている雰囲気温度情報に基づいて補正する（Ｓ５０５）。
次に、初期発光強度演算部３０９は、発光強度分布補正部３０７が出力する温度補正済み発光強度分布関数に、色ガラスフィルタ透過率関数３１０を適用して、第一光学フィルタ１０８を透過したＵＶ−ＬＥＤ１０３の初期発光強度を算出する（Ｓ５０６）。
次に、変数フィッティング演算部３１４は、初期発光強度演算部３０９が出力する、第一光学フィルタ１０８を透過したＵＶ−ＬＥＤ１０３の初期発光強度に、第三除算器３１３が出力する第一光学フィルタ１０８に基づく発光強度減衰率を適用した発光強度に基づいて、発光強度分布補正部３０７が出力する温度補正済み発光強度分布関数の各変数を補正する。求めた変数の中にはＵＶ−ＬＥＤ１０３のピーク波長が含まれているので、所定時間経過後のＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度の場合のピーク波長λＴが求まる（Ｓ５０７）。
次に、第四除算器３１５は、エネルギーギャップの式に基づき、数値「１２４０」を変数フィッティング演算部３１４が出力するピーク波長λＴで除算し、ジャンクション温度Ｔｊにおけるエネルギーギャップ値Ｅｇ（Ｔ）を得る（Ｓ５０８）。
次に、ジャンクション温度演算部３１７は、Ｖａｒｓｈｎｉの経験式に基づき、第四除算器３１５が出力するジャンクション温度Ｔｊにおけるエネルギーギャップ値Ｅｇ（Ｔ）から、ジャンクション温度Ｔｊを算出し、ジャンクション温度メモリ３２１に格納して（Ｓ５０９）、一連の処理を終了する（Ｓ５１０）。
【００２９】
なお、図３を見て判るように、図５のステップＳ５０２〜Ｓ５０４の流れと、Ｓ５０５〜Ｓ５０６の流れは、各々独立している。したがって、実行の順番が逆になっても、また同時に行ってもよい。
【００３０】
図６は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の点灯時間と、第一フォトダイオード１０５と第二フォトダイオード１０６の出力電圧の変化を示すグラフである。
図７は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３が発光する紫外線の、波長と発光強度の関係と、第一光学フィルタ１０８の減衰特性を示すグラフである。なお図７には、標準発光強度分布関数３０８に相当する２５℃の発光強度の曲線と、ジャンクション温度Ｔｊが上昇した場合の発光強度の曲線を示している。
【００３１】
第一フォトダイオード１０５とＵＶ−ＬＥＤ１０３との間には第一光学フィルタ１０８がないので、ＵＶ−ＬＥＤ１０３点灯開始直後から５分を経過すると、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度が上昇したことに起因する発光強度の低下が、第一フォトダイオード１０５の検出電圧に現れる。
【００３２】
一方、第二フォトダイオード１０６とＵＶ−ＬＥＤ１０３との間には第一光学フィルタ１０８があるので、ＵＶ−ＬＥＤ１０３点灯開始直後から５分を経過すると、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度が上昇したことに起因する発光強度の低下に加え、図７に示すように、ジャンクション温度が上昇したことに伴って紫外線の波長が長くなり、第一光学フィルタ１０８による減衰率が大きくなる。この発光強度の低下と、第一光学フィルタ１０８による減衰率の増加が、第二フォトダイオード１０６の検出電圧に現れる。
【００３３】
第一発光強度情報初期値メモリ３０２、第二発光強度情報初期値メモリ３０３、第一発光強度情報終期値メモリ３０５、第二発光強度情報終期値メモリ３０６、第一除算器３１１、第二除算器３１２及び第三除算器３１３は、第一フォトダイオード１０５と、第二フォトダイオード１０６で、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光開始時点と、５分経過後の検出電圧を測定した情報に基づき、第一光学フィルタ１０８による減衰率の増加を算出する。第一光学フィルタ１０８による減衰率の増加とは、紫外線の波長の変化に起因する現象である。
【００３４】
ＵＶ−ＬＥＤ１０３が発熱してジャンクション温度が上昇すると、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の周囲に存在する物品も熱せされる。それら物品は放熱板等も含まれる。安定したジャンクション温度の測定のためには、ＵＶ−ＬＥＤ１０３自体の発熱のみならず、これらの物品が熱せされて平衡状態になった状態で、ジャンクション温度を計測する必要がある。このためＵＶ−ＬＥＤ１０３の点灯は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３が熱的な平衡状態至るまで点灯し続ける必要があり、ここでは例として５分とした。
【００３５】
図７に描かれているＵＶ−ＬＥＤ１０３の２５℃における発光強度の曲線は、ガウス関数の曲線に類似する。そこで、ガウス関数の係数を調整して、これを標準発光強度分布関数３０８とする。
ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度の曲線を標準発光強度分布関数３０８に近似することで、発光強度のピーク波長を関数の変数にすることができる。
【００３６】
図８は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３が発光する紫外線の波長λとエネルギーギャップ値Ｅｇの関係を示すグラフである。
波長λとエネルギーギャップ値Ｅｇとの間には、以下の式（２）に示す関係が知られている。
【００３７】
Ｅｇ＝１２４０／λ    （２）
【００３８】
したがって、ピーク波長λが判明すれば、エネルギーギャップ値Ｅｇが求められる。
【００３９】
図９は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度Ｔｊとエネルギーギャップ値Ｅｇの関係を示すグラフである。
ジャンクション温度Ｔｊとエネルギーギャップ値Ｅｇとの間には、前述のＶａｒｓｈｎｉの経験式に示した関係が知られている。
したがって、エネルギーギャップ値Ｅｇが判明すれば、ジャンクション温度Ｔｊが求められる。
【００４０】
一般的に、発光ダイオードの発光強度は、図６に示すように発光時間、すなわち通電時間が長くなると共に減少し、ある発光強度で平衡に達する。これは通電に伴ってジャンクション温度が高くなり、発光効率が低下することに起因している。
また、発光ダイオードが発光する光は図７に示すように様々な波長の光を含むが、その中でも最も発光強度が強い光であるピーク波長は、ジャンクション温度の上昇と共に、長波長側にシフトする。
【００４１】
第一フォトダイオード１０５は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光する光を、第一光学フィルタ１０８を介さず直接受光しており、第一フォトダイオード１０５の第一発光強度情報は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のみに由来する情報である。
一方、第二フォトダイオード１０６は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光する光を、第一光学フィルタ１０８を介して受光しており、第二フォトダイオード１０６の第二発光強度情報は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３と第一光学フィルタ１０８の両方の情報を含んでいる。
【００４２】
ＵＶ−ＬＥＤ１０３の点灯と同時にタイマ１１２を起動して、タイマ１１２の起動時点における第一フォトダイオード１０５から第一発光強度情報初期値を得て、タイマ１１２が所定時間の経過を計測した後に第一フォトダイオード１０５から第一発光強度情報終期値を得る。第一発光強度情報終期値を第一発光強度情報初期値で除算した値は、点灯したＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度の上昇に起因する発光強度の減衰率を表している。
同様に、第二フォトダイオード１０６から第二発光強度情報初期値と第二発光強度情報終期値を得る。第二発光強度情報終期値を第二発光強度情報初期値で除算した値は、点灯したＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度の上昇に起因する発光強度の減衰率に加えて、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光した光の波長が長波長側にシフトした情報を含んでいる。
【００４３】
この長波長側にシフトした情報とは、図７に示すように、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度の上昇（２５℃からＴ℃へ）によってＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光する光の波長が長波長側にシフトし、第一光学フィルタ１０８を透過する光量の減少、つまり第二フォトダイオード１０６が受光する光量の減少に基づく減衰率のことである。
【００４４】
第二発光強度情報から得た減衰率を第一発光強度情報から得た減衰率で除算することにより、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度が上昇し、発光する光の波長が長波長側にシフトしたことにのみ由来する減衰率が得られる。
ＵＶ−ＬＥＤ１０３の波長に対する発光強度分布に対して、発光強度分布を良く近似するガウス関数などの関数を当てはめ、第一光学フィルタ１０８透過後の強度比が、この減衰率と一致するように、ＵＶ−ＬＥＤ１０３が点灯した直後の時点と熱的に平衡状態に達した時点の関数の変数を算出する。
算出した関数の変数の中にはＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光ピーク波長が含まれており、ＵＶ−ＬＥＤ１０３が点灯した直後の時点と熱的に平衡状態に達した時点の発光ピーク波長が得られる。
【００４５】
ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光ピーク波長は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のエネルギーギャップ値と等価であるので、ｎｍ単位の発光ピーク波長をｅＶ単位のエネルギーギャップ値Ｅｇに換算する。
ＵＶ−ＬＥＤ１０３のエネルギーギャップ値ＥｇとＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度Ｔｊとの間には、Ｖａｒｓｈｉｎｉの経験式が成立することが知られており、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のエネルギーギャップ値ＥｇからＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度を計算することができる。
【００４６】
［第二の実施形態：ＬＥＤジャンクション温度測定装置のソフトウェアの全体構成］
前述の第一の実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤのジャンクション温度Ｔｊを演算処理で算出する構成であった。
これに対し、予めジャンクション温度Ｔｊに対する、第一フォトダイオード１０５及び第二フォトダイオード１０６の両端電圧の比をテーブルで保持しておき、実際の測定は第一フォトダイオード１０５及び第二フォトダイオード１０６の両端電圧の比を求めて、テーブルからジャンクション温度Ｔｊを近似値演算する方法もある。
図１０は、本発明の第二の実施形態に関わる、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１の全体構成図である。
図１０に示すＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１の、図１に示すＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１との相違点は、サーミスタ１０９と、演算制御部１００２の中のタイマ１１２が省略されている点と、演算制御部１００２がスイッチ１０４を制御していない点である。
【００４７】
図１１は、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１のハードウェアの構成を示すブロック図である。
図１１に示すＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１の、図２に示すＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１との相違点は、サーミスタ１０９、ＲＴＣ２０７及びシリアルインターフェース２０６が省略されている点である。つまり、ＵＶ−ＬＥＤ１０３がＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１の測定動作に連動して、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１によって点灯制御される必要がない。
【００４８】
［第二の実施形態：ＬＥＤジャンクション温度測定装置のソフトウェアの機能］
図１２は、本発明の第二の実施形態に関わる、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１の、演算制御部１００２の機能を示すブロック図である。言い換えれば、図１２はＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１のソフトウェアの機能を示すブロック図を兼ねるものである。
【００４９】
データ記憶制御部３０１は、第一発光強度情報を第一発光強度値として第一発光強度情報値メモリ１２０３へ、第二発光強度情報を第二発光強度値として第二発光強度情報値メモリ１２０４へ、それぞれ格納する。
近似値演算部１２０１は、第一発光強度情報値メモリ１２０３から第一発光強度値を読み取り、第二発光強度情報値メモリ１２０４から第二発光強度値を読み取り、特性テーブル１２０２を参照して、ジャンクション温度Ｔｊを近似値演算にて算出し、ジャンクション温度メモリ３２１に格納する。
【００５０】
図１３Ａは、特性テーブル１２０２の一例を示す図である。図１３Ｂは、特性テーブル１２０２に基づくグラフである。
先ず、図１３Ａを参照して、特性テーブル１２０２の構成を説明する。
特性テーブル１２０２は、発光強度比フィールドと、ジャンクション温度フィールドよりなる。
発光強度比フィールドには、第一発光強度値と第二発光強度値の比が格納される。
ジャンクション温度フィールドには、その名の通り、ジャンクション温度Ｔｊが格納される。
【００５１】
特性テーブル１２０２は、予め所定の測定処理を実施することで作成する。以下、特性テーブル１２０２を作成するための測定処理を説明する。
（１）先ず、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１と同一の構成を有する特性テーブル作成装置と熱抵抗測定器を用意する。
（２）次に、ＵＶ−ＬＥＤ１０３に通電を行って発光させ、ジャンクション温度Ｔｊが平衡状態に達する迄、例えば５分程度、放置する。
（３）温度平衡状態に達したＵＶ−ＬＥＤ１０３が発光する光を、第一フォトダイオード１０５及び第二フォトダイオード１０６で受光する。そして、第一フォトダイオード１０５の第一発光強度情報、すなわち第一発光強度値と、第二フォトダイオード１０６の第二発光強度情報、すなわち第二発光強度値を取得する。
（４）熱抵抗測定器を用いて、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度Ｔｊを測定する。
（５）特性テーブル１２０２に新たなレコードを作成し、ジャンクション温度フィールドには熱抵抗測定器で測定したジャンクション温度Ｔｊを、発光強度比フィールドには発光強度比、すなわち第一発光強度値÷第二発光強度値の値を格納する。
（６）近似値演算が十分小さい誤差で実現できる程度迄、恒温槽の温度Ｔを変えて、上記（１）から（５）迄を複数回繰り返して、特性テーブル１２０２にレコードを追記録する。
【００５２】
なお、発光強度比フィールドに格納する発光強度比の算出根拠となる、第一発光強度値と第二発光強度値の代わりに、第一フォトダイオード１０５の両端電圧と、第二フォトダイオード１０６の両端電圧を電圧計で計測し、両端電圧の比を格納してもよい。
【００５３】
次に、図１３Ｂを参照して、発光強度比と、ジャンクション温度との関係を示すグラフを説明する。
特性テーブル１２０２の作成には時間と手間がかかるので、発光強度比が特性テーブル１２０２のレコードの値と一致しない場合は、近似値演算を用いてジャンクション温度Ｔｊを算出する必要がある。
発明者らが試したところ、理論的な裏付けはないものの、二次式を当て嵌めると測定値とよく合致することが判明した。
【００５４】
［第二の実施形態：ＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１の動作］
図１４は、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１の動作の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると（Ｓ１２０１）、先ず、データ記憶制御部３０１はＡ／Ｄ変換器１０７を通じて第一フォトダイオード１０５から第一発光強度情報を取得して、第一発光強度値として第一発光強度情報値メモリ１２０３に格納し、第二フォトダイオード１０６から第二発光強度情報を取得して、第二発光強度値として第二発光強度情報値メモリ１２０４に格納する（Ｓ１２０２）。
この時点で全ての測定変数が揃ったので、近似値演算部１２０１はジャンクション温度Ｔｊの近似値演算処理を実行して（Ｓ１２０３）、算出したジャンクション温度を表示部１１１に表示して（Ｓ１２０４）、一連の処理を終了する（Ｓ１２０５）。
【００５５】
なお、近似値演算部１２０１による近似値演算処理は、必ずしも関数当て嵌めや補間演算を用いる近似値演算を行わなくてはならないものではない。特性テーブル１２０２のレコード数が十分多い場合は、補間演算を行わずとも、最も近い発光強度比のレコードの値のジャンクション温度Ｔｊを導出してもよい。
【００５６】
以上説明した実施形態には、以下に記す応用例が可能である。
（１）本実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度を測定するためのＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１及び１００１を開示したが、測定対象はＵＶ−ＬＥＤ１０３に限られない。可視光領域のＬＥＤや赤外線ＬＥＤであっても、ＬＥＤが発光する光の波長の変化に対して所定の減衰特性を備える第一光学フィルタ１０８があれば、本実施形態と同様にジャンクション温度を測定することが可能である。
【００５７】
（２）また、第一光学フィルタ１０８の特性は波長が長くなるに連れて透過率が小さくなる特性に限らず、逆に透過率が大きくなる特性であってもよい。
【００５８】
（３）また、フォトダイオードを一つにして（第一フォトダイオード１０５及び第二フォトダイオード１０６を共通化）、フォトダイオードの直前に置かれる第一光学フィルタ１０８を挿抜可能な機構を追加して、一つのフォトダイオードで第一光学フィルタ１０８のある時とない時の発光強度を測定してもよい。但し、この場合、測定誤差を避けるため、Ａ／Ｄ変換器１０７の量子化速度はなるべく早い方が望ましいと共に、第一光学フィルタ１０８を挿抜可能な機構の挿抜速度も速い方が好ましい。
【００５９】
（４）本実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１及び１００１は、単一のＵＶ−ＬＥＤ１０３のジャンクション温度を測定するに限らず、ＵＶ−ＬＥＤ１０３が多数密接して配置されるＬＥＤアレイのジャンクション温度を測定する際にも利用可能である。
【００６０】
（５）ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光強度が強すぎて、第一フォトダイオード１０５の出力電流が飽和する場合、第一フォトダイオード１０５の前に、紫外線の波長とは無関係に一定の透過率を実現する光学フィルタを設けることが望ましい。
図１の第二光学フィルタ１１４は、入射される光の波長とは無関係に一定の透過率を実現する色ガラスフィルタである。この第二光学フィルタ１１４を第一フォトダイオード１０５の前に設けることで、第一フォトダイオード１０５の出力電流の飽和を防ぐ。
また、第二フォトダイオード１０６も同様に出力電流が飽和する場合は、第一光学フィルタ１０８の前に、更に第二光学フィルタ１１４を設けてもよい。
【００６１】
（６）本発明の第一の実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１を、例えば２５℃の恒温環境下に保持すると、サーミスタ１０９、温度情報メモリ３０４、発光強度分布補正部３０７を省略することができる。
【００６２】
（７）ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光する光によっては、第一光学フィルタ１０８が蛍光を発する場合がある。使用する受光素子が蛍光に対して感度を持つ場合、不必要な光の情報も拾ってしまうことになるので、その場合にはＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光する光は透過し、蛍光は遮断する蛍光カットフィルタを併用する必要が生じる場合もある。蛍光カットフィルタを挿入する位置は、第一光学フィルタ１０８と受光素子の間が好ましい。
なお、先に列挙した種々の第一光学フィルタ１０８は、ガラスそのものを着色した色ガラスフィルタであるが、上記の条件を満たせば、金属酸化物薄膜を多層蒸着した蒸着フィルタを使用することも可能である。
【００６３】
（８）標準発光強度分布関数３０８は、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光スペクトルに当てはめる関数としてガウス関数で近似したが、ローレンツ関数やフォークト関数でも使用可能である。
また、標準発光強度分布関数３０８に対して１つの前述したガウス関数などを当てはめた場合、その関数はピーク波長を中心として短波長側と長波長側で対象と成るが、より精緻に関数を当てはめるために、ピーク波長を中心にして短波長側と長波長側で関数の定数を変える、あるいは異なった関数を当てはめてもよい。更にまた、ＵＶ−ＬＥＤ１０３が生じる発光スペクトルに複数の関数を当てはめて近似してもよい。
更にまた、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光スペクトルを正確に表すために、予め発光スペクトルを実測した後それに良く合う関数を求めて、その関数を使用することも有効である。
【００６４】
（９）本発明の第一の実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１では、標準発光強度分布関数３０８に格納するパラメータを最小二乗法で算出したが、ソルバー解析や回帰分析で算出してもよい。
【００６５】
（１０）本実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１及び１００１では、第二フォトダイオード１０６の前に第一光学フィルタ１０８を設けたが、第一フォトダイオード１０５の前に第一光学フィルタ１０８と異なる透過特性を有する色ガラスフィルタを設けてもよい。
【００６６】
（１１）本実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１又は１００１を光照射装置内に設け、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１から得られるＬＥＤジャンクション温度の情報を元に光照射装置の動作を制御する構成としてもよい。つまり、図１の演算制御部１１０が、算出したＬＥＤジャンクション温度の情報に基づいて、測定したジャンクション温度が規定値を上回らないように、定電流源１０２を制御する。
【００６７】
（１２）第一及び第二の実施形態では、発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ１０３）が発する光の波長がジャンクション温度によってシフトする際、二つの受光素子（第一フォトダイオード１０５及び第二フォトダイオード１０６）のうちの片方（第二フォトダイオード１０６）に、波長に対して透過光量が変化する色ガラスフィルタ（第一光学フィルタ１０８）を適用した。何故ならば、二つの受光素子の、波長に対する受光光量の特性がほぼ一定であり、波長がシフトしても受光光量に大きな変化が生じない。このため、波長のシフトを検出するためには、波長のシフトに対して受光光量を大きく変化させるための色ガラスフィルタを適用する必要があった。
もし、受光素子自身が波長に対して受光感度が変化する特性を持っていれば、当該受光素子だけで、第一及び第二の実施形態に係る第二フォトダイオード１０６と第一光学フィルタ１０８を置換できる。多くの受光素子は、受光感度が一定を示す波長の領域と、波長に応じて受光感度が変化する領域を有している。波長に対する受光感度の特性は、巨視的に見ると概ねガウス関数に近似する。そこで、受光素子が本来苦手とする、受光感度が低く、波長に応じて受光感度が変化する波長領域を積極的に利用することで、第一及び第二の実施形態に係るジャンクション温度測定装置１０１及び１００１を実現できる。例えば、赤外領域から可視光領域のみ受光する受光素子を用いて、ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光光量を検出する。当該受光素子は受光感度が低いものの、当該受光素子にとって、紫外線は波長に応じて受光感度が変化する波長領域であるので、色ガラスフィルタを用いずとも、波長のシフトを信号レベルとして検出できる。
【００６８】
（１３）波長のシフトはジャンクション温度と密接な関連性を有する。第一及び第二の実施形態に係るジャンクション温度測定装置１０１及び１００１は、ジャンクション温度に起因する発光スペクトルの変化を、発光スペクトルの変化に応じて検出光量が変化する第一の光センサ（第二フォトダイオード１０６と第一光学フィルタ１０８）と、発光スペクトルの変化に対して前記第一の光センサと異なる検出光量特性を備える第二の光センサ（第一フォトダイオード１０５）と、前記第一の光センサが出力する第一出力信号と、前記第二の光センサが出力する第二出力信号に基づいて、発光ダイオードのジャンクション温度を算出するジャンクション温度算出部（演算制御部１１０及び１００２）とを用いて、ジャンクション温度を測定する。
ここで、発光スペクトルの変化に応じて検出光量が変化する第一の光センサと、発光スペクトルの変化に対して前記第一の光センサと異なる検出光量特性を備える第二の光センサは、検出しようとするジャンクション温度の検出範囲において、ジャンクション温度に対応する検出光量が一意であることが条件である。逆に、例えば二次関数のような、ある検出光量に対応するジャンクション温度が二つ以上存在し得る検出光量特性を備えるような光センサは、本発明には適していない。
【００６９】
本実施形態では、ＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１及び１００１を開示した。
ＵＶ−ＬＥＤ１０３の発光開始直後の輝度と、発光開始から所定時間を経過して安定状態に至った時点の輝度とを、光の波長に対して所定の透過特性を有する第一光学フィルタ１０８を介する第二受光素子と、第一光学フィルタ１０８を介さない第一受光素子で検出する。これらのデータに基づいて、ジャンクション温度が高くなったことによって光の波長が長波長側にシフトする現象を捉え、ジャンクション温度を算出する。
【００７０】
本発明の第一の実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１は、発光強度と第一光学フィルタ１０８の透過率、そして測定開始時における光源周囲の雰囲気温度の情報を元にＬＥＤのジャンクション温度を算出する。この算出方法は、熱抵抗が介在する余地がない。したがって、熱抵抗法と比べて高精度にジャンクション温度を算出できる。
また、ΔＶｆ法と比べて遥かに簡便な測定手順であり、且つ短時間で測定が完遂する。
【００７１】
本発明の第二の実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１００１は、発光強度を元に特性テーブル１２０２を参照してＬＥＤのジャンクション温度を算出する。この算出方法は、第一の実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１よりも更に簡便な測定手順で、且つ短時間で、ジャンクション温度を算出できる。
【００７２】
このように、本実施形態のＬＥＤジャンクション温度測定装置１０１又は１００１を用いると、極めて簡易な測定手順で、且つ短時間でＬＥＤのジャンクション温度を測定できるので、ＬＥＤ製品の実装設計を迅速に最適化することができる。例えば、規定の温度よりも測定したジャンクション温度が高い場合、ＬＥＤに装着している放熱板の設計を見直す必要があるが、こういった設計の最適化を、従来よりも精緻に且つ迅速に遂行できる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、上記した実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の揮発性或は不揮発性のストレージ、または、ＩＣカード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０１…ＬＥＤジャンクション温度測定装置、１０２…定電流源、１０３…ＵＶ−ＬＥＤ、１０４…スイッチ、１０５…第一フォトダイオード、１０６…第二フォトダイオード、１０７…Ａ／Ｄ変換器、１０８…第一光学フィルタ、１０９…サーミスタ、１１０…演算制御部、１１１…表示部、１１２…タイマ、１１３…操作部、１１４…第二光学フィルタ、２０１…ＣＰＵ、２０２…ＲＯＭ、２０３…ＲＡＭ、２０４…不揮発性ストレージ、２０５…バス、２０６…シリアルインターフェース、２０７…ＲＴＣ、２０８…ＮＩＣ、３０１…データ記憶制御部、３０２…第一発光強度情報初期値メモリ、３０３…第二発光強度情報初期値メモリ、３０４…温度情報メモリ、３０５…第一発光強度情報終期値メモリ、３０６…第二発光強度情報終期値メモリ、３０７…発光強度分布補正部、３０８…標準発光強度分布関数、３０９…初期発光強度演算部、３１０…色ガラスフィルタ透過率関数、３１１…第一除算器、３１２…第二除算器、３１３…第三除算器、３１４…変数フィッティング演算部、３１５…第四除算器、３１６…第一定数、３１７…ジャンクション温度演算部、３１８…第二定数、３１９…第三定数、３２０…第四定数、３２１…ジャンクション温度メモリ、１００１…ＬＥＤジャンクション温度測定装置、１００２…演算制御部、１２０１…近似値演算部、１２０２…特性テーブル、１２０３…第一発光強度情報値メモリ、１２０４…第二発光強度情報値メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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