JP2010056219A - Method of controlling junction temperature of semiconductor light-emitting element - Google Patents
Method of controlling junction temperature of semiconductor light-emitting element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010056219A JP2010056219A JP2008218227A JP2008218227A JP2010056219A JP 2010056219 A JP2010056219 A JP 2010056219A JP 2008218227 A JP2008218227 A JP 2008218227A JP 2008218227 A JP2008218227 A JP 2008218227A JP 2010056219 A JP2010056219 A JP 2010056219A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor light
- light emitting
- junction temperature
- emitting device
- led
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は半導体発光素子のジャンクション温度の制御方法に関するものであり、詳しくは、熱平衡状態において半導体発光素子のジャンクション温度が絶対最大定格値を超えないように半導体発光素子のジャンクション温度を制御する、半導体発光素子のジャンクション温度の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling the junction temperature of a semiconductor light emitting device, and more particularly, a semiconductor for controlling the junction temperature of a semiconductor light emitting device so that the junction temperature of the semiconductor light emitting device does not exceed an absolute maximum rating value in a thermal equilibrium state. The present invention relates to a method for controlling the junction temperature of a light emitting element.
半導体発光素子、例えばＬＥＤ素子（チップ）は周囲温度や駆動時の自己発熱により温度が上昇し、それにより発光性能が低下したり、劣化が促進されて寿命が短くなるといった素子特性を有している。そこで、ＬＥＤ素子を良好な発光性能で且つ良好な信頼性で使用するためには、ＬＥＤ素子を該ＬＥＤ素子のジャンクション温度の絶対最大定格値Ｔｊｍａｘを超えない範囲で駆動することが必要となる。 Semiconductor light-emitting elements, such as LED elements (chips), have element characteristics such that the temperature rises due to ambient temperature or self-heating during driving, thereby lowering the light-emitting performance or promoting the deterioration and shortening the life. Yes. Therefore, in order to use the LED element with good light emission performance and good reliability, it is necessary to drive the LED element within a range not exceeding the absolute maximum rated value T jmax of the junction temperature of the LED element. .
そのためには、ＬＥＤ素子の駆動時に直接ジャンクション温度Ｔｊを測定しながら該ジャンクション温度Ｔｊに基づいて駆動電力を制御する方法が考えられるが、ＬＥＤ素子は一般的に樹脂等の保護部材で覆われており、直接温度センサを取り付けることは難しい。 For this purpose, a method of controlling the drive power based on while measuring the direct junction temperature T j at the time of driving the LED elements to the junction temperature T j is considered, LED elements are generally covered with a protective member such as resin It is difficult to attach a temperature sensor directly.
そこで、ＬＥＤ素子を内蔵したＬＥＤ装置（以下、ＬＥＤと略称する）に近接した位置に温度センサを配置してＬＥＤの周囲温度を検出し、検出した温度に基づいてＬＥＤに印加する電圧を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、上記提案された電圧制御方法は、温度センサにより検出された温度がＬＥＤの周囲温度であるために実際のＬＥＤ素子のジャンクション温度とは温度差が大きい。そのため、検出された温度に基づいて制御されるＬＥＤの印加電圧は精度が低いものとなってしまい、ＬＥＤ素子のジャンクション温度が絶対最大定格値を超えるような駆動電力が印加されてＬＥＤ素子の劣化に繋がる可能性がある。 By the way, the proposed voltage control method has a large temperature difference from the actual junction temperature of the LED element because the temperature detected by the temperature sensor is the ambient temperature of the LED. Therefore, the applied voltage of the LED controlled based on the detected temperature becomes low in accuracy, and the driving power is applied so that the junction temperature of the LED element exceeds the absolute maximum rated value, and the LED element is deteriorated. May lead to
また、ＬＥＤ素子と温度センサでは時間に対する温度上昇の特性が異なる。そのため、特にＬＥＤ素子のジャンクション温度の温度変化の過渡期においては、温度センサで検出された温度が必ずしもＬＥＤ素子のジャンクション温度を反映したものとはいえず、上記同様、ＬＥＤ素子のジャンクション温度が絶対最大定格値を超えるような駆動電力が印加されてＬＥＤ素子の劣化に繋がる可能性がある。 Also, the LED element and the temperature sensor have different temperature rise characteristics with respect to time. Therefore, especially during the transition period of the temperature change of the junction temperature of the LED element, it cannot be said that the temperature detected by the temperature sensor necessarily reflects the junction temperature of the LED element. There is a possibility that driving power exceeding the maximum rated value is applied, leading to deterioration of the LED element.
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、半導体発光素子のジャンクション温度を忠実に反映した電力制御により、半導体発光素子を良好な発光性能で且つ良好な信頼性で使用することが可能となる、半導体発光素子のジャンクション温度の制御方法を提供することにある。 Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and the object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device with good light emitting performance and good power control by faithfully reflecting the junction temperature of the semiconductor light emitting device. An object of the present invention is to provide a method for controlling the junction temperature of a semiconductor light emitting device that can be used with reliability.
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、半導体発光素子の駆動時に該半導体発光素子の駆動電力を制御することにより前記半導体発光素子のジャンクション温度が絶対最大定格値を超えないようにする半導体発光素子のジャンクション温度の制御方法であって、前記半導体発光素子の駆動時の順電圧と、予め測定して把握された前記半導体発光素子のジャンクション温度が絶対最大定格値のときの前記半導体発光素子の順電圧とを比較し、前記半導体発光素子の駆動時の順電圧が前記半導体発光素子のジャンクション温度が絶対最大定格値のときの順電圧となった時点で前記半導体発光素子の駆動電力を制御することにより熱平衡状態において前記ジャンクション温度が絶対最大定格値を超えないようにすることを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記駆動電力の制御はパルス電力のデユーティ比を変えることにより行われることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the drive power is controlled by changing a duty ratio of the pulse power.
また、本発明の請求項３に記載された発明は、半導体発光素子の駆動時に該半導体発光素子の駆動電力を制御することにより前記半導体発光素子のジャンクション温度が絶対最大定格値を超えないようにする半導体発光素子のジャンクション温度の制御方法であって、前記半導体発光素子の駆動時の順電圧から、予め測定して把握された前記半導体発光素子のジャンクション温度に対する順電圧に基づいて算出されたジャンクション温度と前記半導体発光素子のジャンクション温度の絶対最大定格値を比較し、前記半導体発光素子の駆動時のジャンクション温度が前記半導体発光素子のジャンクション温度の絶対最大定格値となった時点で前記半導体発光素子の駆動電力を制御することにより熱平衡状態において前記ジャンクション温度が絶対最大定格値を超えないようにすることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, the junction temperature of the semiconductor light emitting device does not exceed the absolute maximum rating value by controlling the driving power of the semiconductor light emitting device during driving of the semiconductor light emitting device. A method for controlling a junction temperature of a semiconductor light emitting device, wherein the junction is calculated based on a forward voltage with respect to the junction temperature of the semiconductor light emitting device, which is obtained by measuring in advance from a forward voltage when driving the semiconductor light emitting device. The absolute maximum rated value of the junction temperature of the semiconductor light emitting device is compared, and when the junction temperature during driving of the semiconductor light emitting device becomes the absolute maximum rated value of the junction temperature of the semiconductor light emitting device, the semiconductor light emitting device By controlling the driving power of the Is characterized in that does not exceed the maximum rated value.
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項３において、前記駆動電力の制御はパルス電力のデユーティ比を変えることにより行われることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the drive power is controlled by changing a duty ratio of pulse power.
本発明は、半導体発光素子の順電圧の温度依存性に基づき、半導体発光素子の駆動時の順電圧と半導体発光素子のジャンクション温度が絶対最大定格値のときの順電圧とを比較し、その結果により熱平衡状態において前記ジャンクション温度が絶対最大定格値を超えないようにした。 The present invention, based on the temperature dependence of the forward voltage of the semiconductor light emitting device, compares the forward voltage when driving the semiconductor light emitting device with the forward voltage when the junction temperature of the semiconductor light emitting device is the absolute maximum rating value, and the result Therefore, the junction temperature is kept from exceeding the absolute maximum rating value in the thermal equilibrium state.
また、同様に半導体発光素子の順電圧の温度依存性に基づき、半導体発光素子の駆動時の順電圧から算出されたジャンクション温度と半導体発光素子のジャンクション温度の絶対最大定格値を比較し、その結果により熱平衡状態において前記ジャンクション温度が絶対最大定格値を超えないようにした。 Similarly, based on the temperature dependence of the forward voltage of the semiconductor light emitting device, the absolute maximum rating value of the junction temperature calculated from the forward voltage at the time of driving the semiconductor light emitting device and the junction temperature of the semiconductor light emitting device are compared. Therefore, the junction temperature is kept from exceeding the absolute maximum rating value in the thermal equilibrium state.
その結果、半導体発光素子のジャンクション温度を忠実に反映した電力制御により、半導体発光素子を良好な発光性能で且つ良好な信頼性で使用することが可能となる半導体発光素子のジャンクション温度の制御方法を実現することができた。 As a result, there is provided a method for controlling the junction temperature of a semiconductor light emitting element that enables the semiconductor light emitting element to be used with good light emitting performance and good reliability by power control that faithfully reflects the junction temperature of the semiconductor light emitting element. Could be realized.
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図３を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 (the same parts are denoted by the same reference numerals). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.
本発明は、ＬＥＤの駆動時にＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格値Ｔｊｍａｘを超えないようにＬＥＤの駆動電力制御を行う方法であり、詳しくは、駆動時のＬＥＤのアノード−カソード間の電位差（順電圧ＶＦ）に基づいて駆動電力を制御する方法である。 The present invention is a method for controlling the driving power of an LED so that the junction temperature T j of the LED element does not exceed the absolute maximum rated value T jmax when the LED is driven, and more specifically, between the anode and cathode of the LED during driving. The driving power is controlled based on the potential difference (forward voltage V F ).
その方法には二通りの方法があり、第一の方法は、予めＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格値Ｔｊｍａｘのときの順電圧ＶＦｍａｘを把握し、ＬＥＤの駆動時の順電圧ＶＦを、予め把握した順電圧ＶＦｍａｘと比較してＶＦがＶＦｍａｘを超えないようにＬＥＤの駆動電力を制御する方法である。 There are two ways in the method, the first method is to determine the forward voltage V Fmax at a junction temperature T j of the pre-LED elements absolute maximum rated value T jmax, the forward voltage at the LED drive the V F, a method of V F as compared to the forward voltage V Fmax was grasped in advance to control the driving power of the LED so as not to exceed the V Fmax.
第二の方法は、予めＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊに対する順電圧ＶＦの温度特性を把握し、ＬＥＤの駆動時の順電圧ＶＦから、順電圧ＶＦの温度特性に基づいて算出されたジャンクション温度Ｔｊをジャンクション温度の絶対最大定格値Ｔｊｍａｘと比較してＴｊがＴｊｍａｘを超えないようにＬＥＤの駆動電力を制御する方法である。 The second method is to determine the temperature characteristic of the forward voltage V F for the junction temperature T j of previously LED element, the forward voltage V F at the LED driving, which is calculated based on the temperature characteristic of the forward voltage V F In this method, the junction temperature T j is compared with the absolute maximum rated value T jmax of the junction temperature, and the drive power of the LED is controlled so that T j does not exceed T jmax .
まず、第一の電力制御方法について説明する。図１は第一及び第二の電力制御方法を実現する回路構成の一例である。複数のＬＥＤ１〜１６が基板１上に実装され、そのうちＬＥＤ１〜４、ＬＥＤ５〜８、ＬＥＤ９〜１２、ＬＥＤ１３〜１６の夫々が直列に接続されてＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４が形成されている。
First, the first power control method will be described. FIG. 1 is an example of a circuit configuration for realizing the first and second power control methods. Several LED1-16 is mounted on the board |
各ＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４のアノード側は互いに接続されてＬＥＤ駆動回路２の定電流電源部３の出力端子に接続され、各ＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４のカソード側は夫々個々にＬＥＤ駆動回路２の定電流電源部３の出力端子に接続されている。ＬＥＤ1〜１６のうち基板１の中央部の最も温度上昇が大きい領域に位置するＬＥＤ７のアノード及びカソードの夫々に一対の電圧検知用コード４が接続され、電圧検知用コード４の他端部が電圧変換器５の入力端子に接続されている。
The anode sides of the LED arrays L1 to L4 are connected to each other and connected to the output terminal of the constant current power supply unit 3 of the
電圧変換器５の出力端子はＣＰＵ６のＡ／Ｄポート７に接続され、Ａ／Ｄポート７から、同様にＣＰＵ６内に備えられたＡ／Ｄ変換部８、電圧比較部９、及び信号制御部１０に順次繋がっている。 The output terminal of the voltage converter 5 is connected to the A / D port 7 of the CPU 6, and from the A / D port 7, an A / D conversion unit 8, a voltage comparison unit 9, and a signal control unit similarly provided in the CPU 6. 10 are sequentially connected.
ＣＰＵ６の信号制御部１０はＬＥＤ駆動回路２の定電流制御部１１に接続され、定電流制御部１１はＬＥＤ駆動回路２内で定電流電源部３に繋がっている。
The
このような回路構成において、ＬＥＤ駆動回路２の定電流電源部３が作動すると、各ＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４に所定の定電流ＩＬ１〜ＩＬ４が直流電流として通電される。このとき、ＬＥＤ７のアノード及びカソードの夫々の電位が一対の電圧検知用コード４を介して電圧変換器５に取り込まれ、ＬＥＤ７のアノード−カソード間の電位差（順電圧ＶＦ）に変換されてアナログ信号ＶＦＡとして出力される。
In such a circuit configuration, when the constant current power supply unit 3 of the
電圧変換器５から出力された、ＬＥＤ７の順電圧ＶＦＡはＣＰＵ６のＡ／Ｄポート７に入力され、該Ａ／Ｄポート７を介してＡ／Ｄ変換部８に送られる。Ａ／Ｄ変換部８ではアナログの順電圧ＶＦＡがデジタル化されて順電圧値ＶＦＤに変換され、電圧比較部９に送られる。 Output from the voltage converter 5, the forward voltage V FA of LED7 is input to CPU6 the A / D port 7, it is sent to the A / D converter 8 via the A / D port 7. In the A / D conversion unit 8, the analog forward voltage V FA is digitized and converted into a forward voltage value V FD and sent to the voltage comparison unit 9.
電圧比較部９には、予めＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格値Ｔｊｍａｘのときの順電圧ＶＦｍａｘＤが記憶されており、ＶＦｍａｘＤの値とＶＦＤの値を比較して、ＶＦｍａｘＤの値に対してＶＦＤの値が小さい（ＶＦｍａｘＤ＞ＶＦＤ）か、又は大きい（ＶＦｍａｘＤ＜ＶＦＤ）か、又は等しい（ＶＦｍａｘＤ＝ＶＦＤ）か、を判定する。 The voltage comparison unit 9 stores in advance a forward voltage V FmaxD when the junction temperature T j of the LED element is the absolute maximum rated value T jmax , and compares the value of V FmaxD with the value of V FD to It is determined whether the value of V FD is small (V FmaxD > V FD ), large (V FmaxD <V FD ), or equal (V FmaxD = V FD ) with respect to the value of FmaxD .
このとき、図２のタイムチャートの（ａ）（ジャンクション温度Ｔｊ−時間特性）に示すように、ＬＥＤ駆動回路２の定電源電流部３が作動開始してからＶＦｍａｘＤ＞ＶＦＤの間（０−ｔ１）は、（ｂ）（ＬＥＤ駆動電流−時間特性）に示すように、各ＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４には所定の定電流ＩＬ１〜ＩＬ４が直流電流として通電される。
At this time, as shown in (a) of the time chart of FIG. 2 (junction temperature T j -time characteristic), after the constant power supply current section 3 of the
そして、ＶＦｍａｘＤ＝ＶＦＤ又はＶＦｍａｘＤ＜ＶＦＤとなった時点（ｔ１）でＣＰＵ６の信号制御部１０からＬＥＤ駆動回路２の定電流制御部１１にパルス信号が送信され、定電流制御部１１及び定電流電源部３を介して（ｂ）（ＬＥＤ駆動電流−時間特性）に示すように、各ＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４には所定の定電流ＩＬ１〜ＩＬ４がパルス電流として通電される。
Then, when V FmaxD = V FD or V FmaxD <V FD (t 1 ), a pulse signal is transmitted from the
すると、直流電流を通電し続けた場合の、（ａ）の破線で表した温度上昇領域に対して直流電流に替えてパルス電流を通電することにより実線で表した温度Ｔ１に抑制される。以降、ＬＥＤ１〜１６及び基板１の熱容量に基づく熱平衡状態に至るまでの時間以上の時間間隔ｔｃでＬＥＤ７の順電圧ＶＦを検出（サンプリング）し、その都度パルス電流のデューティ比を下げることによりＬＥＤ駆動電力を低減してＬＥＤ１〜１６の発熱量を抑制する。 Then, when the DC current is continuously supplied, the temperature rise region indicated by the broken line in (a) is suppressed to the temperature T 1 indicated by the solid line by supplying the pulse current instead of the DC current. Later, and LED1~16 and detect the forward voltage V F of LED7 time over the time interval t c up to the thermal equilibrium state based on the heat capacity of the substrate 1 (sampling), by lowering the duty ratio of the respective pulse current The LED drive power is reduced to suppress the amount of heat generated by the LEDs 1-16.
そして、ＬＥＤ７の検出時の順電圧値ＶＦＤが、予めＣＰＵ６に記憶された順電圧ＶＦｍａｘＤと等しくなったとき、そのときのパルス電流のテューティ比を維持することにより、ＬＥＤ１〜１６をＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊの絶対最大定格値Ｔｊｍａｘ近傍又はそれ以下で駆動することが可能となる。
When the forward voltage value V FD at the time of detection of the LED 7 becomes equal to the forward voltage V FmaxD previously stored in the CPU 6, the
このとき、ＬＥＤ１〜１６による輝度は、（ｃ）（輝度−時間特性）に示すように、電源投入時（ＬＥＤ駆動回路２の定電流電源部３の作動開始時）の過渡期には高いが、ＬＥＤの駆動電力が安定化するにつれて安定した状態を維持する。
At this time, as shown in (c) (luminance-time characteristics), the luminance of the
なお、ＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格値Ｔｊｍａｘのときの順電圧ＶＦｍａｘの求め方は、基板１上に実装された全てのＬＥＤのうち最も最も温度上昇が大きい領域に位置するＬＥＤ（上記実施形態においてはＬＥＤ７）の、周囲温度を含めたジャンクション温度Ｔｊが電源投入時から絶対最大定格値Ｔｊｍａｘになるまでの時間を予め把握しておき、製品毎に電源投入時からその時間が経過したときの順電圧ＶＦを読み取ってＣＰＵに記憶させる。
The method for obtaining the forward voltage V Fmax when the junction temperature T j of the LED element is the absolute maximum rated value T jmax is located in the region where the temperature rise is the highest among all the LEDs mounted on the
次に、第二の電力制御方法について説明する。第二の電力制御方法を実現する回路構成についても、上記説明の図１に示した回路構成で対応できる。そのため、回路構成については説明を省略する Next, the second power control method will be described. The circuit configuration for realizing the second power control method can also be handled by the circuit configuration shown in FIG. 1 described above. Therefore, the description of the circuit configuration is omitted.
ＬＥＤ素子は、図３のように、順電流ＩＦをパラメータとすると、例えば、順電流ＩＦが３０ｍＡ、２０ｍＡ、１０ｍＡ、５ｍＡ、２ｍＡのときの順電圧ＶＦは、ＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊに対してａ〜ｅで示す温度特性を有している。 LED device, as in FIG. 3, when the forward current I F as a parameter, for example, the forward current I F is 30 mA, 20 mA, 10 mA, 5 mA, the forward voltage V F when the 2 mA, the junction temperature T of the LED elements j has temperature characteristics indicated by a to e.
そこで、予め、図３に示す、ジャンクション温度Ｔｊ−順電圧ＶＦ特性に基づいて、ＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊが常温（２５℃）のときの順電圧ＶＦＯのデジタル変換値ＶＦＯＤ、図３の順電圧ＶＦの温度特性から読み取れる温度係数ＴＣＶ（ｍＶ／℃）のデジタル変換値ＴＣＶＤ（ｍＶ／℃）、及びＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊの絶対最大定格値Ｔｊｍａｘ値のデジタル変換値ＴｊｍａｘＤをＣＰＵ６に記憶させる。 Therefore, based on the junction temperature T j -forward voltage V F characteristics shown in FIG. 3, the digital conversion value V FOD of the forward voltage V FO when the junction temperature T j of the LED element is normal temperature (25 ° C.), The digital conversion value T CVD (mV / ° C.) of the temperature coefficient T CV (mV / ° C.) that can be read from the temperature characteristics of the forward voltage V F in FIG. 3 and the absolute maximum rated value T jmax value of the junction temperature T j of the LED element The digital conversion value T jmaxD is stored in the CPU 6.
そこで、ＬＥＤ駆動回路が作動すると、該ＬＥＤ駆動回路を構成する定電流電源により各ＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４に所定の定電流ＩＬ１〜ＩＬ４が直流電流として流れる。このとき、ＬＥＤ７のアノード−カソード間の電圧（順電圧ＶＦ）が、アノード及びカソードの夫々にコードを介して接続された電圧変換器の出力端子から出力され、ＣＰＵのＡ／Ｄポートにアナログ信号として入力される。 Therefore, when the LED driving circuit is activated, predetermined constant currents I L1 to I L4 flow as DC currents in the LED arrays L1 to L4 by the constant current power source constituting the LED driving circuit. At this time, the voltage (forward voltage V F ) between the anode and cathode of the LED 7 is output from the output terminal of the voltage converter connected to each of the anode and cathode via a cord, and is analog to the A / D port of the CPU. Input as a signal.
Ａ／Ｄポートには、アナログの順電圧ＶＦＡ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部が設けられており、Ａ／Ｄ変換部でデジタル値に変換された順電圧ＶＦＤは、同様にＣＰＵに設けられた電圧比較部に送られる。 The A / D port is provided with an A / D conversion unit that converts an analog forward voltage V FA value into a digital value, and the forward voltage V FD converted into a digital value by the A / D conversion unit is the same. To the voltage comparison unit provided in the CPU.
電圧比較部には、上述したように予め、ＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊが常温（２５℃）のときの順電圧ＶＦＯのデジタル変換値ＶＦＯＤ、図３の順電圧ＶＦの温度特性から読み取れる温度係数ＴＣＶ（ｍＶ／℃）のデジタル変換値ＴＣＶＤ（ｍＶ／℃）、及びＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊの絶対最大定格値Ｔｊｍａｘ値のデジタル変換値ＴｊｍａｘＤが記憶されており、Ａ／Ｄ変換部でデジタル値に変換された順電圧ＶＦＤから上記ＶＦＯＤ及びＴＣＶＤに基づいてそのときのＬＥＤ素子のジャンクション温度ＴｊＤを算出し、ＴｊｍａｘＤの値とＴｊＤの値を比較して、ＴｊｍａｘＤの値に対してＴｊＤの値が小さい（ＴｊｍａｘＤ＞ＴｊＤ）か、又は大きい（ＴｊｍａｘＤ＜ＴｊＤ）か、又は等しい（ＴｊｍａｘＤ＝ＴｊＤ）か、を判定する。 The voltage comparison unit, advance as described above, the digital conversion value V FOD forward voltage V FO when the junction temperature T j of the LED elements room temperature (25 ° C.), the temperature characteristic of the forward voltage V F of FIG. 3 The digital conversion value T CVD (mV / ° C.) of the temperature coefficient T CV (mV / ° C.) that can be read, and the digital conversion value T jmaxD of the absolute maximum rated value T jmax value of the junction temperature T j of the LED element are stored, from the a / D converter in converted to a digital value the forward voltage V FD based on the V FOD and T CVD calculates the junction temperature T jD the LED element at that time, the values of the T JmaxD and T jD in comparison, the value of T jD is small relative to the value of T jmaxD (T jmaxD> T jD ) or greater (T jmaxD <T jD) or equal It is determined whether (T jmaxD = T jD ).
このとき、図２のタイムチャートの（ａ）（ジャンクション温度Ｔｊ−時間特性）に示すように、ＬＥＤ駆動回路２の定電源電流部３が作動開始してからＴｊｍａｘＤ＞ＴｊＤの間（０−ｔ１）は、（ｂ）（ＬＥＤ駆動電流−時間特性）に示すように、各ＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４には所定の定電流ＩＬ１〜ＩＬ４が直流電流として通電される。
At this time, as shown in (a) of the time chart of FIG. 2 (junction temperature T j -time characteristic), during the period of T jmaxD > T jD after the constant power source current section 3 of the
そして、ＴｊｍａｘＤ＝ＴｊＤ又はＴｊｍａｘＤ＜ＴｊＤとなった時点（ｔ１）でＣＰＵ６の信号制御部１０からＬＥＤ駆動回路２の定電流制御部１１にパルス信号が送信され、定電流制御部１１及び定電流電源部３を介して（ｂ）（ＬＥＤ駆動電流−時間特性）に示すように、各ＬＥＤアレイＬ１〜Ｌ４には所定の定電流ＩＬ１〜ＩＬ４がパルス電流として通電される。
When T jmaxD = T jD or T jmaxD <T jD (t 1 ), a pulse signal is transmitted from the
すると、直流電流を通電し続けた場合の、（ａ）の破線で表した温度上昇領域に対して直流電流に替えてパルス電流を通電することにより実線で表した温度Ｔ１に抑制される。以降、ＬＥＤ１〜１６及び基板１の熱容量に基づく温度飽和時間以上の時間間隔ｔｃでＬＥＤ７の順電圧ＶＦを検出（サンプリング）し、その都度パルス電流のデューティ比を下げることによりＬＥＤ駆動電力を低減してＬＥＤ１〜１６の発熱量を抑制する。
Then, when the DC current is continuously supplied, the temperature rise region indicated by the broken line in (a) is suppressed to the temperature T 1 indicated by the solid line by supplying the pulse current instead of the DC current. Thereafter, the forward voltage V F of the LED 7 is detected (sampled) at a time interval t c that is equal to or higher than the temperature saturation time based on the heat capacities of the
そして、ＬＥＤ７の検出時の順電圧値ＶＦから算出ジャンクション温度ＴｊＤが、予めＣＰＵ６に記憶されたジャンクション温度Ｔｊの絶対最大定格値ＴｊｍａｘＤと等しくなったとき、そのときのパルス電流のテューティ比を維持することにより、ＬＥＤ１〜１６をＬＥＤ素子のジャンクション温度Ｔｊの絶対最大定格値Ｔｊｍａｘ近傍又はそれ以下で駆動することが可能となる。
Then, when the detection time of the forward voltage V F from the calculated junction temperature T jD of LED7 is, becomes equal to the absolute maximum rated value T JmaxD pre CPU6 to stored the junction temperature T j, Teyuti pulse current at that time By maintaining the ratio, the
このとき、ＬＥＤ１〜１６による輝度は、（ｃ）（輝度−時間特性）に示すように、電源投入時（ＬＥＤ駆動回路２の定電流電源部３の作動開始時）の過渡期には高いが、ＬＥＤの駆動電力が安定化するにつれて安定した状態を維持する。
At this time, as shown in (c) (luminance-time characteristics), the luminance of the
なお、ＬＥＤ個々の電流―電圧特性のばらつきは、出荷時の常温（２５℃）における順電圧ＶＦＤをＣＰＵに記憶させ、この２５℃のときの順電圧ＶＦを基準とする温度特性から読み取った温度係数ＴＣＶ（ｍＶ／℃）を基にしてＬＥＤのジャンクション温度ＴｊＤを算出する。 The variation in the current-voltage characteristics of each LED is read from the temperature characteristics based on the forward voltage V F stored at the normal temperature (25 ° C.) when the CPU stores the forward voltage V FD at the room temperature. The junction temperature T jD of the LED is calculated based on the temperature coefficient T CV (mV / ° C.).
以上詳細に説明したように、本発明の、半導体発光素子のジャンクション温度の制御方法は、半導体発光素子のジャンクション温度を直接検出することなく、基板上に実装された全ての半導体発光素子のうち最も最も温度上昇が大きい領域に位置する半導体発光素子のジャンクション温度Ｔｊ−順電圧ＶＦ特性を正確に把握し、該ジャンクション温度Ｔｊ−順電圧ＶＦに基づいて算出された、ジャンクション温度Ｔｊが絶対最大定格値Ｔｊｍａｘのときの順電圧ＶＦｍａｘとＬＥＤの駆動時の順電圧ＶＦを比較してＶＦがＶＦｍａｘを超えないように半導体発光素子の駆動電力を制御するようにした。 As described above in detail, the method of controlling the junction temperature of the semiconductor light emitting device according to the present invention is the most preferable of all the semiconductor light emitting devices mounted on the substrate without directly detecting the junction temperature of the semiconductor light emitting device. most junction temperature of the semiconductor light-emitting element temperature rise is located in the larger area T j - accurately grasp the forward voltage V F characteristic, the junction temperature T j - calculated on the basis of the forward voltage V F, the junction temperature T j The driving voltage of the semiconductor light emitting device is controlled so that V F does not exceed V Fmax by comparing the forward voltage V Fmax when the absolute maximum rated value T jmax is equal to the forward voltage V F when driving the LED. .
また、同様に、基板上に実装された全ての半導体発光素子のうち最も最も温度上昇が大きい領域に位置する半導体発光素子のジャンクション温度Ｔｊ−順電圧ＶＦ特性を正確に把握し、半導体発光素子の駆動時の順電圧ＶＦから、該ジャンクション温度Ｔｊ−順電圧ＶＦに基づいて算出されたジャンクション温度Ｔｊをジャンクション温度の絶対最大定格値Ｔｊｍａｘと比較してＴｊがＴｊｍａｘを超えないように半導体発光素子の駆動電力を制御するようにした。 Similarly, the junction temperature T j of the semiconductor light emitting element positioned in the most highest temperature rise is large area of all of the semiconductor light emitting element mounted on the substrate - accurately grasp the forward voltage V F characteristic, the semiconductor light emitting the forward voltage V F at the time of driving the device, the junction temperature T j - forward voltage V absolute maximum rating T jmax compared to the T j junction temperature junction temperature T j calculated based on F is T jmax The driving power of the semiconductor light emitting element was controlled so as not to exceed the above.
その結果、半導体発光素子のジャンクション温度を直接測定しなくても間接的にジャンクション温度が正確に検出され、ＬＥＤ素子のジャンクション温度を忠実に反映した電力制御により、半導体発光素子を良好な発光性能で且つ良好な信頼性で使用することが可能となった。 As a result, the junction temperature of the semiconductor light emitting device can be accurately detected indirectly without directly measuring the junction temperature of the semiconductor light emitting device, and the semiconductor light emitting device can be made to have good light emitting performance through power control that faithfully reflects the junction temperature of the LED device. In addition, it can be used with good reliability.
１ 基板
２ ＬＥＤ駆動回路
３ 定電流電源部
４ 電圧検知用コード
５ 電圧変換器
６ ＣＰＵ
７ Ａ／Ｄポート
８ Ａ／Ｄ変換部
９ 電圧比較部
１０ 信号制御部
１１ 定電流制御部
DESCRIPTION OF
7 A / D port 8 A / D converter 9
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008218227A JP2010056219A (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Method of controlling junction temperature of semiconductor light-emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008218227A JP2010056219A (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Method of controlling junction temperature of semiconductor light-emitting element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010056219A true JP2010056219A (en) | 2010-03-11 |
Family
ID=42071837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008218227A Pending JP2010056219A (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Method of controlling junction temperature of semiconductor light-emitting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010056219A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011222548A (en) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Sony Corp | Semiconductor light-emitting device |
| JP2012238721A (en) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Canon Inc | Amount of light controller and control method, and display device |
| WO2015170405A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | 日立マクセル株式会社 | Projection-type image display device |
| WO2019111769A1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | フェニックス電機株式会社 | Lamp lighting method |
-
2008
- 2008-08-27 JP JP2008218227A patent/JP2010056219A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011222548A (en) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Sony Corp | Semiconductor light-emitting device |
| JP2012238721A (en) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Canon Inc | Amount of light controller and control method, and display device |
| WO2015170405A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | 日立マクセル株式会社 | Projection-type image display device |
| CN106233200A (en) * | 2014-05-09 | 2016-12-14 | 日立麦克赛尔株式会社 | Projection-type image display device |
| US10264227B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-04-16 | Maxell, Ltd. | Projection-type image display device |
| WO2019111769A1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | フェニックス電機株式会社 | Lamp lighting method |
| CN111466011A (en) * | 2017-12-08 | 2020-07-28 | 凤凰电机公司 | Method for lighting lamp |
| JPWO2019111769A1 (en) * | 2017-12-08 | 2020-11-26 | フェニックス電機株式会社 | How to turn on the lamp |
| TWI794352B (en) * | 2017-12-08 | 2023-03-01 | 日商鳳凰電機股份有限公司 | Lighting method for lamp |
| JP7278596B2 (en) | 2017-12-08 | 2023-05-22 | フェニックス電機株式会社 | How to light the lamp |
| TWI815773B (en) * | 2017-12-08 | 2023-09-11 | 日商鳳凰電機股份有限公司 | Lighting method for lamp |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3984214B2 (en) | Light emission control device | |
| US7504783B2 (en) | Circuit for driving and monitoring an LED | |
| JP2007109747A (en) | Led lighting controller | |
| CN101313631B (en) | OLED driver and illuminator equipped with such driver | |
| CA2637757A1 (en) | Method and apparatus for controlling thermal stress in lighting devices | |
| TW201110811A (en) | Adaptive switch mode LED driver | |
| US8299718B2 (en) | Constant temperature LED driver circuit | |
| US9185775B2 (en) | Lighting device and lighting fixture | |
| US9113509B2 (en) | Lighting device and lighting fixture | |
| JP5973618B2 (en) | Light emitting diode lighting device having multiple drive stages and line / load regulation control | |
| JP2010056219A (en) | Method of controlling junction temperature of semiconductor light-emitting element | |
| JP2009038218A (en) | Light emitting diode drive circuit | |
| JP2008172513A (en) | Photo coupler circuit | |
| JP5959548B2 (en) | Light emitting diode display device and control method thereof | |
| JP4715198B2 (en) | Laser drive device | |
| JP2008091442A (en) | Peltier module deterioration determination system, and peltier module drive system | |
| US20160202129A1 (en) | Apparatus and method for measuring temperature of led | |
| JP6150390B2 (en) | LED deterioration measuring device and LED lighting device | |
| TW201238394A (en) | Backlight module, over temperature protecting circuit and over temperature protecting method thereof | |
| JP5696399B2 (en) | Semiconductor light source device and semiconductor light source control method | |
| JP2006310617A (en) | Led driving control method and led driving control apparatus | |
| JP6074195B2 (en) | LED luminous flux control device, road lighting device | |
| US9723669B2 (en) | LED lighting system and controller, a method of controlling a plurality of LEDs, and a computer program therefor | |
| JP2009054433A (en) | Light source device | |
| US11289993B2 (en) | Switching element control circuit and power module |