本發(fā)明涉及一種作為光源具備發(fā)光二極管led(lightemittingdiode)等發(fā)光元件的光照射裝置，尤其涉及一種在殼體內(nèi)具有對發(fā)光元件散發(fā)的熱進(jìn)行散熱的冷卻機(jī)構(gòu)的光照射裝置。

背景技術(shù)：

以往，作為單張紙膠印印刷用油墨，使用的是通過紫外光的照射來硬化的紫外線硬化型油墨。此外，作為液晶面板或有機(jī)el(有機(jī)發(fā)光二極管)面板等、fpd(平板顯示器)周邊的粘合劑，使用的是紫外線硬化樹脂。在這種紫外線硬化型油墨或紫外線硬化樹脂的硬化過程中，一般使用照射紫外光的紫外光照射裝置。

作為紫外光照射裝置，以往，眾所周知的是將高壓水銀燈或水銀疝氣燈等作為光源的燈型照射裝置，但近幾年來，從降低耗電量、長壽命化、裝置尺寸的緊湊化要求出發(fā)，為代替?zhèn)鹘y(tǒng)放電燈，開發(fā)了一種將發(fā)光二極管led作為光源來利用的紫外光照射裝置(例如，專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1所述的紫外光照射裝置具備多個(gè)二維配置的發(fā)光元件的基板；以包圍基板的方式設(shè)置的、對發(fā)光元件發(fā)出的紫外光進(jìn)行導(dǎo)光的反射筒部(鏡部)；以及對基板進(jìn)行制冷的制冷部。而且，被構(gòu)成為通過由反射筒部對紫外光進(jìn)行混合，能夠在照射區(qū)域內(nèi)得到均勻的照射分布。此外，在用發(fā)光二極管led作為光源時(shí)，投入的大部分電力變成熱量，會產(chǎn)生發(fā)光二極管led自身散發(fā)的熱量導(dǎo)致發(fā)光效率與使用壽命降低的問題，所以需要采用通過散熱器等制冷部來抑制發(fā)光二極管led發(fā)熱的構(gòu)造。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開第2013-215661號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題：

根據(jù)專利文獻(xiàn)1所述的構(gòu)造，其抑制發(fā)光二極管led的發(fā)熱，并且通過反射筒部來混合來自各發(fā)光二極管led的光，所以能夠在照射區(qū)域內(nèi)得到均勻的照射分布。

然而，若反射筒部被紫外光照射，則存在反射筒部因自身的溫度升高而發(fā)生變形的問題。而且，若反射筒部發(fā)生變形，則紫外光無法按照設(shè)計(jì)被混合，因此存在照射區(qū)域內(nèi)的照射分布變得不均勻的問題。

本發(fā)明是鑒于以上情況而成的，其目的在于，提供一種具有可有效地冷卻配置于反射筒部等、發(fā)光二極管led的光通過的光通過區(qū)域內(nèi)的部件的構(gòu)造的光照射裝置。

用于解決問題的方法：

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種光照射裝置，具備：基板；配置于基板表面的多個(gè)發(fā)光元件；配置于基板的背面以冷卻基板以及多個(gè)發(fā)光元件的制冷機(jī)構(gòu)；以使包圍多個(gè)發(fā)光元件的光通過的光通過區(qū)域的方式配置的內(nèi)壁；收納基板、多個(gè)發(fā)光元件、制冷機(jī)構(gòu)以及內(nèi)壁，并在與內(nèi)壁之間產(chǎn)生空間的殼體；將光通過區(qū)域的空氣導(dǎo)入基板背面的空氣流入口；通過基板背面，連結(jié)空氣流入口與空間的流路；以及為使空間內(nèi)的空氣可從光通過區(qū)域流出而設(shè)置的循環(huán)口，其中，制冷機(jī)構(gòu)對導(dǎo)入空氣流入口的空氣進(jìn)行制冷，空氣在光通過區(qū)域與空間之間對流。

根據(jù)這種構(gòu)造，對光照射裝置的內(nèi)部空間的空氣進(jìn)行循環(huán)，因此能夠抑制光照射裝置的內(nèi)部溫度的上升，于是，可以有效地對內(nèi)壁進(jìn)行制冷。

此外，內(nèi)壁可構(gòu)成為對來自多個(gè)發(fā)光元件的光進(jìn)行導(dǎo)光的反射鏡的構(gòu)造。由此，通過將內(nèi)壁作為反射鏡，可有效地冷卻反射鏡。

此外，殼體可具有透過光的同時(shí)，氣密性地關(guān)閉光照射區(qū)域的光射出窗。此時(shí)，優(yōu)選在光射出窗與內(nèi)壁之間形成有循環(huán)口。

此外，優(yōu)選內(nèi)壁具有開口，該開口構(gòu)成循環(huán)口。

此外，可在光通過區(qū)域以外的區(qū)域具有促使空氣對流的風(fēng)扇。

此外，可在空間內(nèi)具有驅(qū)動多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動電路。

發(fā)明效果：

如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種具有可有效地冷卻配置于發(fā)光二極管led光通過的光通過區(qū)域內(nèi)的部件的構(gòu)造的光照射裝置。

附圖說明

圖1為說明本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的光照射裝置的簡要構(gòu)造的主視圖。

圖2為說明本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的光照射裝置的內(nèi)部構(gòu)造的y-z平面的剖面圖。

圖3為說明本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的光照射裝置中具有的發(fā)光二極管led模塊的構(gòu)造的圖。

圖4為說明本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的光照射裝置中具有的散熱部件的正面立體圖。

圖5為說明本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的光照射裝置中具有的散熱部件的背面立體圖。

圖6為說明本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的光照射裝置中具有的反射鏡的構(gòu)造與冷卻反射鏡的過程的圖。

圖7為示出本發(fā)明的效果確認(rèn)實(shí)驗(yàn)中已進(jìn)行溫度測定的位置的圖。

圖8為說明本發(fā)明的第2實(shí)施例所涉及的光照射裝置的構(gòu)造的圖。

圖中：

1、2光照射裝置

100外殼

105窗部

110隔板

200發(fā)光二極管led模塊

205基板

207陽極圖案

209陰極圖案

210發(fā)光二極管led元件

300、300m反射鏡

300a前端部

301、301m循環(huán)口

400散熱部件

402水冷散熱器

402a水路

404散熱架

404a散熱片

404b空氣流入口

404c空氣流出口

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。再者，圖中同一或者相同部分加以同樣的符號并不再重復(fù)說明。

(第1實(shí)施例)

圖1為說明本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的光照射裝置1的簡要構(gòu)造的主視圖。此外，圖2為說明光照射裝置1的內(nèi)部構(gòu)造的y-z平面的剖面圖。本實(shí)施例的光照射裝置1為一種搭載于印刷裝置等、并能夠使紫外線硬化型油墨或紫外線硬化樹脂硬化的光源裝置，例如，以正面(配置有窗部105的面)與照射對象物相對的方式配置于照射對象物的上方，相對于照射對象物向下射出線形紫外光。再者，在本說明書中，如圖1以及圖2的坐標(biāo)所示，將后述的發(fā)光二極管led(lightemittingdiode)元件210射出紫外光的方向設(shè)為z軸方向，將光照射裝置1的長邊方向設(shè)為x軸方向，以及將與z軸方向以及x軸方向正交的方向(光照射裝置1的短邊方向)設(shè)為y軸方向并加以說明。

如圖1以及圖2所示，本實(shí)施例的光照射裝置1在內(nèi)部具有發(fā)光二極管led模塊200、反射鏡300、和收納散熱部件400的箱型外殼100(殼體)。外殼100具有向正面射出紫外光的玻璃制窗部105。此外，在外殼100的背面(與正面相對的面)設(shè)有用于向光照射裝置1供給電源的連接器(未圖示)或向散熱部件400供給冷卻水的冷卻水耦合器(未圖示)等。連接器(未圖示)通過未圖示的電纜與未圖示的電源裝置連接，以便向光照射裝置1供給電源。此外，未圖示的冷卻水供給裝置連接于冷卻水耦合器(未圖示)，以便向散熱部件400供給冷卻水。

圖3為說明本實(shí)施例的發(fā)光二極管led模塊200的構(gòu)造的圖。此外，圖4和圖5為說明本實(shí)施例的散熱部件400的構(gòu)造的圖，圖4為從正面?zhèn)?窗部105側(cè))觀察散熱部件400時(shí)的正面立體圖，圖5為從背面?zhèn)扔^察散熱部件400時(shí)的背面立體圖。

如圖3、圖4以及圖5所示，發(fā)光二極管led模塊200具有平行于x軸方向以及y軸方向的長方形基板205與基板205上的多個(gè)發(fā)光二極管led元件210，在外殼100內(nèi)沿著x軸方向延伸的水冷散熱器402的一個(gè)端面(朝向外殼100正面?zhèn)鹊拿?上固定配置有2列×16個(gè)發(fā)光二極管led模塊200。

如圖3所示，本實(shí)施例的發(fā)光二極管led模塊200具有以20列(y軸方向)×10個(gè)(x軸方向)的形式配置于基板205上的200個(gè)發(fā)光二極管led元件210。在光軸向z軸方向上對齊的狀態(tài)下，200個(gè)發(fā)光二極管led元件210配置于基板205的表面。在基板205上形成有用于向發(fā)光二極管led元件210供給電力的陽極圖案207以及陰極圖案209，各發(fā)光二極管led元件210均焊接在陽極圖案207以及陰極圖案209上，并電性連接。此外，基板205通過未圖示的接線電纜與未圖示的驅(qū)動電路電性連接，以便在各發(fā)光二極管led元件210中借由陽極圖案207以及陰極圖案209從驅(qū)動電路供給驅(qū)動電流。若對各發(fā)光二極管led元件210供給驅(qū)動電流，則從各發(fā)光二極管led元件210射出對應(yīng)于驅(qū)動電流的光量的紫外光(例如，波長為385nm)。如圖4和圖5所示，在本實(shí)施例中，2列×16個(gè)發(fā)光二極管led模塊200排列在水冷散熱器402的一個(gè)端面上，從本實(shí)施例的光照射裝置1中射出在x軸方向上延伸的線形紫外光。再者，本實(shí)施例的各發(fā)光二極管led元件210以射出大致相同光量的紫外光的方式調(diào)整向各發(fā)光二極管led元件210供給的驅(qū)動電流，從光照射裝置1射出的線形紫外光在x軸方向以及y軸方向上具有大致均勻的光強(qiáng)度分布。

再者，如圖1以及圖2所示，在本實(shí)施例的光照射裝置1中，設(shè)有以包圍2列×16個(gè)發(fā)光二極管led模塊200的方式(即，包圍發(fā)光二極管led元件210的光通過的光通過區(qū)域)配置的4個(gè)反射鏡300。通過4個(gè)反射鏡300混合各發(fā)光二極管led元件210射出的紫外光，在照射對象物上形成更均勻的光強(qiáng)度分布。

散熱部件400為一種用于固定各發(fā)光二極管led模塊200，并且對各發(fā)光二極管led模塊200所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行放熱的部件，由熱傳導(dǎo)率高的銅等金屬形成的2個(gè)水冷散熱器402、以及固定于2個(gè)水冷散熱器402的另一端面?zhèn)炔嵝越Y(jié)合，且支撐2個(gè)水冷散熱器402的散熱架404構(gòu)成。此外，如圖4和圖5所示，在散熱架404的y軸方向中央部(即，2個(gè)水冷散熱器402之間)上，形成有供在光通過區(qū)域(由反射鏡300包圍的區(qū)域)被加熱的空氣流入的空氣流入口404b。

水冷散熱器402為一種在一端面?zhèn)劝惭b有發(fā)光二極管led模塊200的板狀部件。在水冷散熱器402的內(nèi)部形成有供冷卻水通過的多個(gè)水路402a(圖2)。

散熱架404為一種用于冷卻從空氣流入口404b流入的空氣的金屬長方形板狀部件。在散熱架404的另一端面?zhèn)?與固定有水冷散熱器402的一側(cè)相反的面)上形成有在與z軸方向相反的方向上立起，并在y軸方向上延伸的多個(gè)散熱片404a。多個(gè)散熱片404a以空氣流入口404b為中心在y軸方向上被分成2個(gè)并配置，從空氣流入口404b流入的空氣在被分成兩個(gè)的各散熱片404a之間流動，由此來進(jìn)行冷卻。即，各散熱片404a之間形成有從空氣流入口404b流入的空氣流動的流路。而且，各散熱片404a的外側(cè)端部(與空氣流入口404b相反側(cè)的端部)在與相鄰的散熱片404a的外側(cè)端部之間形成有從空氣流入口404b流入的空氣流出的空氣流入口404c。由此，本實(shí)施例的散熱部件400被構(gòu)成為通過水冷散熱器402對各發(fā)光二極管led模塊200產(chǎn)生的熱量進(jìn)行放熱，并且利用水冷散熱器402的背面?zhèn)纫材軐目諝饬魅肟?04b流入的空氣進(jìn)行冷卻。而且，被構(gòu)成為從空氣流出口404c流出的冷卻后的空氣流入外殼100與反射鏡300之間的空間，冷卻反射鏡300，通過在反射鏡300的前端部300a與窗部105之間形成的循環(huán)口301(圖2)，流出光通過區(qū)域(后續(xù)詳細(xì)說明)。

圖6為說明本實(shí)施例的反射鏡300的構(gòu)造與冷卻反射鏡300的過程的光照射裝置1的y-z平面的剖面圖。

如上所述，本實(shí)施例的4個(gè)反射鏡300為用于混合從各發(fā)光二極管led元件210射出的紫外光的部件，以從散熱架404的各邊向窗部105緩緩擴(kuò)散的方式傾斜設(shè)置。若來自各發(fā)光二極管led元件210的紫外光通過反射鏡300混合，則能夠在照射對象物上得到均勻的光強(qiáng)度分布。

然而，來自各發(fā)光二極管led元件210的紫外光照射在反射鏡300上時(shí)，存在被反射鏡300吸收的一部分光變成熱量，反射鏡300自身因?yàn)闇囟壬叨冃蔚膯栴}。此外，在本實(shí)施例中還會存在用窗部105覆蓋反射鏡300，所以反射鏡300溫度升高，光通過區(qū)域(由反射鏡300包圍的區(qū)域)的空氣被加熱，光照射裝置1內(nèi)部的溫度上升，給發(fā)光二極管led元件210、或其他電氣零件帶來不好的影響的問題。所以，為解決相關(guān)問題，在本實(shí)施例中，在散熱架404上設(shè)置空氣流入口404b，不僅僅是各發(fā)光二極管led模塊200，也可以冷卻從空氣流入口404b流入的空氣，因此也對光通過區(qū)域(由反射鏡300包圍的區(qū)域)的空氣以及反射鏡300進(jìn)行冷卻。

圖6的箭頭表示空氣的流動方向。如圖6所示，各發(fā)光二極管led元件210發(fā)光，來自各發(fā)光二極管led元件210的紫外光照射至反射鏡300時(shí)，反射鏡300的溫度升高，所以光通過區(qū)域(由反射鏡300包圍的區(qū)域)的空氣被加熱。而且，被加熱的空氣比重變輕并上升，從空氣流入口404b流入散熱架404的另一端面?zhèn)?箭頭a)。而且，由于流入散熱架404的另一端面?zhèn)鹊目諝馔ㄟ^在外殼100與散熱架404之間的空間與散熱片404接觸而被冷卻，因此，比重變重，通過散熱片404a之間(箭頭b)，從空氣流出口404c流出。且從空氣流出口404c流出的空氣也流入外殼100與反射鏡300之間的空間(箭頭c)。從而，通過被冷卻的空氣與反射鏡300的背面接觸，來冷卻反射鏡300。

此外，如上所述，在本實(shí)施例中，在反射鏡300的前端部300a與窗部105之間形成有一點(diǎn)點(diǎn)間隙，并形成有循環(huán)口301。而且，外殼100與反射鏡300之間的被冷卻的空氣通過循環(huán)口301流入光通過區(qū)域(箭頭d)。因此，根據(jù)本實(shí)施例的構(gòu)造，光通過區(qū)域的空氣也被冷卻。

這樣，在本實(shí)施例中，在散熱架404上設(shè)置空氣流入口404b，利用水冷散熱器402的背面?zhèn)?，在光通過區(qū)域以及外殼100與反射鏡300之間的空間之間使空氣自然對流，由此來冷卻反射鏡300以及光通過區(qū)域的空氣。

因此，即使來自各發(fā)光二極管led元件210的紫外光照射至反射鏡300，反射鏡300自身的溫度也不會上升，進(jìn)而不發(fā)生變形。此外，由于可以抑制了光照射裝置1內(nèi)部溫度的上升，因此也不會給發(fā)光二極管led元件210或其他電氣零件帶來不好的影響。

(效果確認(rèn)實(shí)驗(yàn))

表1為說明本發(fā)明的效果確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的表，若在沒有空氣流入口404b的狀態(tài)(即，通過開關(guān)板k關(guān)閉空氣流入口404b的狀態(tài))、和空氣流入口404b打開的狀態(tài)(即，本實(shí)施方式的構(gòu)造)下，通過熱電偶對圖7所示的各測定位置的溫度進(jìn)行測量，用下表表示其結(jié)果。再者，圖7所示的開關(guān)板k為在本效果確認(rèn)實(shí)驗(yàn)中，為了關(guān)閉空氣流入口404b而方便使用的部件，并非構(gòu)成本實(shí)施例的光照射裝置1的部件。

【表1】

再者，如圖7所示，測定位置a為2個(gè)水冷散熱器402的溫度，測定位置b為反射鏡300的背面?zhèn)鹊臏囟?，測定位置c為外殼100與反射鏡300之間的空間內(nèi)的空氣溫度。再者，表1的測定值為在滿功率下各發(fā)光二極管led元件210點(diǎn)亮60分鐘時(shí)，其間的最高溫度(℃)。此外，在表1的測定中，將供給至水冷散熱器402的冷卻水的溫度設(shè)為23℃，流量為15l/min。再者，表1的“溫度差”為空氣流入口404b關(guān)閉狀態(tài)的溫度與空氣流入口404b打開狀態(tài)的溫度的差。

(研究)

如表1所示，根據(jù)測定位置a的數(shù)據(jù)可知，不管有沒有空氣流入口404b，在水冷散熱器402內(nèi)都通過有冷卻水，所以幾乎不產(chǎn)生溫度差。此外，根據(jù)測定位置b的數(shù)據(jù)可知，通過設(shè)置空氣流入口404b，可使反射鏡300的溫度降低14.3℃左右。此外，根據(jù)測定位置c的數(shù)據(jù)可知，外殼100與反射鏡300之間的的空間內(nèi)的空氣溫度也可降低4.8℃左右。

以上雖為本實(shí)施方式的說明，但本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造，在本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變形。

例如，本實(shí)施例的光照射裝置1作為配置在照射對象物的上方，對照射對象物照射向下的紫外光的構(gòu)造進(jìn)行了說明，但光通過區(qū)域的空氣也可流入空氣流入口404b，例如，光照射裝置1也可以為橫向配置，對照射對象物照射橫向的紫外光。

此外，本實(shí)施例作為使光通過區(qū)域的空氣自然對流的構(gòu)造，但也并非限定于這種構(gòu)造，例如，也可以為在空氣的對流路徑內(nèi)(即，光通過區(qū)域以外的區(qū)域)設(shè)有風(fēng)扇，并強(qiáng)制地使光通過區(qū)域的空氣對流的構(gòu)造。

此外，本發(fā)明的實(shí)施例為一種在散熱架404的y軸方向中央部(即，在2列排列的16個(gè)led模塊200之間)設(shè)有空氣流入口404b的構(gòu)造，但并不限定于這種構(gòu)造，若光通過區(qū)域的空氣流入空氣流入口404b，則空氣流入口404b可設(shè)置在任何位置。

此外，本實(shí)施例為一種設(shè)置包圍發(fā)光二極管led模塊200的反射鏡300，并通過使光通過區(qū)域的空氣自然對流來冷卻反射鏡300的構(gòu)造，但沒有必要必須設(shè)置反射鏡300，例如，代替反射鏡300，也可設(shè)置包圍發(fā)光二極管led模塊200的內(nèi)壁。這種情況下，通過使光通過區(qū)域的空氣自然對流來降低內(nèi)壁的溫度。

此外，本實(shí)施例能夠使外殼100與反射鏡300之間的空間內(nèi)的空氣溫度降低，因此，例如，還能夠在外殼100與反射鏡300之間配置向各發(fā)光二極管led元件210供給驅(qū)動電流的驅(qū)動電路。

此外，本實(shí)施例中，在反射鏡300的前端部300a上配置有窗部105，但是窗部105并不是必須的。若拆除窗部105，則外部的空氣流入光通過區(qū)域，光通過區(qū)域的空氣產(chǎn)生對流，所以光通過區(qū)域能夠維持在較低的溫度。

此外，本實(shí)施例的發(fā)光二極管led模塊200為在基板205上具有以20列(y軸方向)×10個(gè)(x軸方向)的形式矩陣配置的200個(gè)發(fā)光二極管led元件210的構(gòu)造，但并不限定于此種構(gòu)造，發(fā)光二極管led元件210可配置成一列，或可配置成所謂的鋸齒形狀。此外，所有的發(fā)光二極管led元件210的光軸都在z軸方向上對齊，但是，例如，一部分發(fā)光二極管led元件210的光軸也可以朝向z軸方向以外的方向。

此外，本實(shí)施例的散熱部件400具有水冷散熱器402，例如，也可以為水以外的液冷，此外，還可應(yīng)用熱管、珀耳帖制冷器(珀耳帖元件)，制冷風(fēng)扇，來代替水冷散熱器402。

(第2實(shí)施例)

圖8為說明本發(fā)明的第2實(shí)施例所涉及的光照射裝置2的內(nèi)部構(gòu)造的y-z平面的剖面圖。第1實(shí)施例的光照射裝置1具有在反射鏡300的前端部300a與窗部105之間形成的循環(huán)口301，而本實(shí)施例的光照射裝置2在配置在y軸方向上的2片反射鏡300m上形成有循環(huán)口301m，以代替該循環(huán)口301，這一點(diǎn)與第1實(shí)施例所涉及的光照射裝置1有所不同。

如圖8所示，本實(shí)施例的反射鏡300m具有在x軸方向上延伸的狹縫狀開口，該開口構(gòu)成循環(huán)口301m。此外，在外殼100的內(nèi)部，沿著循環(huán)口301m的下方邊緣部(z軸方向的邊緣部)形成有隔開外殼100與反射鏡300m之間的空間的隔板110。從而，從空氣流出口404c流出的空氣流入外殼100與反射鏡300m之間的空間(箭頭c)，冷卻反射鏡300m，并沿著隔板110通過循環(huán)口301m，流入光通過區(qū)域(箭頭d)。因此，本實(shí)施例的構(gòu)造與第1實(shí)施例一樣，不僅僅是反射鏡300m，還能夠冷卻光通過區(qū)域的空氣。

再者，循環(huán)口301m并不限定于狹縫狀開口，也可以是沿著x軸方向形成的多個(gè)開口。此外，與第1實(shí)施例一樣，本實(shí)施方式可以拆除窗部105，通過拆除窗部105，外部空氣流入光通過區(qū)域，光通過區(qū)域的空氣產(chǎn)生對流，所以光通過區(qū)域能夠維持在較低的溫度。

再者，本發(fā)明所公開的實(shí)施方式是在所有方面舉例說明而已，并非限定本發(fā)明。本發(fā)明的范圍并非由上述說明，而是由權(quán)利要求范圍而決定，旨在包含與權(quán)利要求范圍等同含義以及范圍內(nèi)的全部變更。