CN103427010B - 紫外线照射装置及紫外线照射头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及紫外线照射装置及紫外线照射头，提供在紫外线照射装置中利用导电性的接合发光器件的基板的情况下有利于小型化和照射效率的提高的技术。紫外线照射装置包括导电性基板和接合于导电性基板的多个紫外线发光器件。本发明的接合图案具有：第一接合图案，在部件面与第一组发光器件相接合，第一组发光器件由多个紫外线发光器件中的至少一个紫外线发光器件构成，第二接合图案，与由多个紫外线发光器件构成的第二组发光器件相接合，所述第二组发光器件配置在第一组发光器件的周围的大致同心圆上；第一接合图案以向用于配置第二组发光器件的大致同心圆上的区域的外周部延伸的方式形成在部件面。

Description

紫外线照射装置及紫外线照射头

技术领域

本发明涉及用于照射紫外线的紫外线照射装置及紫外线照射头，特别涉及在紫外线照射头设置多个LED（LightEmittingDiode，发光二极管）光源来提高光量。

背景技术

紫外线照射装置利用于各种产业领域。例如，紫外线照射装置通过紫外线固化法（UltraVioletCuring，以下称为“UV固化法”）来使粘结剂或涂层剂固化。与利用热能的热固化方法进行比较，UV固化法具有不向大气中扩散有害物质、固化时间短、也能够适合对热较弱的产品等多种优点。

UV固化法是指，向UV固化材料照射紫外线，引发光聚合反应，使得单体变为聚合物的技术。常规的UV固化材料包含单体、光聚合引发剂、添加剂等。若紫外线照射装置向上述UV固化材料照射紫外线，则激发光聚合引发剂。通过上述激发能，来开始进行聚合，使得单体变化为聚合物。

用于发出紫外线的UV-LED（UltraViolet-LightEmittingDiode，紫外线发光二极管）被利用为紫外线照射装置的光源。紫外线照射装置的性能例如根据UV固化的生产率来进行评价。为了提高UV固化的生产率，例如公开了提高UV-LED向预先设定的照射区域照射紫外线的效率的技术。通过提高紫外线的照射效率，能够缩短紫外线的照射时间。

为了提高紫外线照射装置的照射效率，公开了在照射头配置多个发光器件的技术。例如，在日本特开2009-59883号公报（专利文献1）中公开了能够搭载多个发光器件的同时实现基板尺寸的小型化的发光装置。在日本特开2011-175950号公报（专利文献2）中公开了在半导体发光装置中能够提高所产生的热的散热性的技术。

在紫外线照射装置中，假定使多个UV-LED密集配置在紫外线照射头，以提高对照射区域的UV-LED的照射效率。紫外线照射装置利用光学透镜等将按上述方法配置的多个UV-LED发出的光进行聚光，并向UV固化材料照射所聚的紫外线。

另一方面，用于发出紫外线的UV-LED比较容易升温，升温导致发光器件容易劣化。为了抑制这种因升温带来的负面影响，搭载UV-LED的紫外线照射装置需要具有能够有效散热的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-59883号公报

专利文献2：日本特开2011-175950号公报

发明内容

例如，在紫外线照射装置中，假定在用于搭载发光器件等多个芯片的基板中使用导热性高的铜等，来提高散热性。

但是，在将铜用作基板的材料的情况下，基板具有导电性，因而芯片的配线不可以在基板的部件面的背面进行，而需要在基板的部件面进行。即，为了将芯片接合于基板，需要在部件面进行焊接。在这里，若为了焊接配线等而在芯片与芯片之间设置用于焊接的区域，则无法高密度地配置更多的芯片。为此，例如，在将UV-LED配置在基板的情况下，配置的密度变低，妨碍紫外线照射装置的小型化或照射效率的提高。

因此，为了解决上述问题，需要在利用导电性的基板的情况下有利于紫外线照射装置的小型化、照射效率的提高的技术。

根据一实施方式的紫外线照射装置，其包括：导电性的基板；接合图案，在上述基板的部件面，该接合图案隔着绝缘性部件与上述基板相接合；多个紫外线发光器件，接合于接合图案。上述接合图案具有：第一接合图案，与第一组发光器件相接合，上述第一组发光器件由多个紫外线发光器件中的至少一个紫外线发光器件构成，第二接合图案，与由多个紫外线发光器件构成的第二组发光器件相接合，上述第二组发光器件配置在第一组发光器件的周围的大致同心圆上；第一接合图案以向用于配置第二组发光器件的大致同心圆上的区域的外周部延伸的方式形成在部件面。

优选地，第一组发光器件由一个紫外线发光器件构成，第二接合图案以使第二组发光器件配置在以一个紫外线发光器件为中心的大致同心圆上的方式形成在基板。

优选地，第二组发光器件可以由在大致同心圆上配置成星形的五个紫外线发光器件构成。

优选地，紫外线照射装置包括紫外线照射头，上述紫外线照射头收容基板，上述基板呈现圆形形状，在基板的外周部也可以形成切口部，上述切口部用于使与第一接合图案及第二接合图案相接合的导线通向部件面的背面。

优选地，包括在第一组的发光器件和包括在第二组的发光器件也可以通过第一接合图案及第二接合图案以串联方式接合于基板。

优选地，基板的部件面与散热用部件相接合，至少一个紫外线发光器件也可以隔着散热用部件配置在基板的部件面。

根据另一实施方式，提供紫外线照射装置的紫外线照射头。紫外线照射头包括：导电性的基板，安装在紫外线照射头，接合图案，在上述基板的部件面，该接合图案隔着绝缘性部件与上述基板相接合，多个紫外线发光器件，接合于接合图案；接合图案具有：第一接合图案，与第一组发光器件相接合，上述第一组发光器件由多个紫外线发光器件中的至少一个紫外线发光器件构成，第二接合图案，与由多个紫外线发光器件构成的第二组发光器件相接合，上述第二组发光器件配置在第一组发光器件的周围的大致同心圆上；在部件面中，第一接合图案以向用于配置第二组发光器件的大致同心圆上的区域的外周部延伸而形成。

根据上述一实施方式，能够高密度地将紫外线发光器件配置在基板，能够提高紫外线照射装置的照射效率，并实现紫外线照射头的小型化。

联系附图，根据下面对本发明进行的详细的说明，可知本发明的上述目的、另一目的、特征、技术方案及优点。

附图说明

图1是本发明的实施方式的紫外线照射装置100的简要结构图。

图2是本发明的实施方式的紫外线照射头2的立体图。

图3是本发明的实施方式的紫外线照射头2的侧视图。

图4是本发明的实施方式的紫外线照射头2的分解立体图。

图5是表示光源用基板13的部件面的图。

图6是表示接合有UV-LED的状态的光源用基板13的图。

图7是表示光源用基板13的截面的图。

图8是表示光源用基板13上的接合的过程的图。

具体实施方式

下面，将参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在下面的说明中，对相同的部件标注相同的附图标记。它们的名称及功能均相同。因此，对这些不反复进行详细的说明。

1．结构

图1是本发明的实施方式的紫外线照射装置100的简要结构图。

1.1紫外线照射装置100的结构

如图1所示，紫外线照射装置100由紫外线照射头2及本体部1构成。图1中示出了作为用于照射紫外线的对象的UV固化材料24。UV固化材料24包含单体、光聚合引发剂、添加剂等，并通过照射紫外线，开始进行聚合反应。

紫外线照射头2内置有UV光源，利用从本体部1接收到的电力来驱动UV光源，并产生紫外线进行照射。在上述实施方式的说明中，UV光源由用于产生紫外线的LED构成，与从本体部1供给的电力对应地，发光量发生变化。

本体部1包括显示部8、输入部9。

本体部1具有电源或MCU（MicroControlUnit，微控制单元）等，按照程序控制紫外线照射头2的动作，并向紫外线照射头2供给电力。

显示部8配置在本体部1的表面，用于向用户显示信息。

输入部9配置在本体部1的表面，用于从用户接收用于照射紫外线的设定等。

1.2紫外线照射头2的结构

接着，将利用附图，对紫外线照射头2进行详细的说明。

图2是本发明的实施方式的紫外线照射头2的立体图。

图3是本发明的实施方式的紫外线照射头2的侧视图。

如图2及图3所示，紫外线照射头2具有圆筒形的框体，向UV固化材料24照射多个UV-LED（未图示）发出的光。

图4是本发明的实施方式的紫外线照射头2的分解立体图。

如图4所示，紫外线照射头2包括：第二透镜架11、第一透镜架12、光源用基板13、基板架14、散热架15、固定部16、模具17、电线收纳部18、小螺栓19、透镜固定用螺栓20、基板固定用螺栓21。

光源用基板13与多个UV-LED相接合，按照本体部1的控制向UV-LED供给电力，并使UV-LED发光。

第一透镜架12及第二透镜架11是用于使从光源用基板13的UV-LED发出的紫外线聚束的透镜。

第一透镜架12安装在光源用基板13，并利用透镜固定用螺栓20固定于基板架14。光源用基板13利用基板固定用螺栓21固定于基板架14。

基板架14用于固定第一透镜架12及光源用基板13，并收容接合于光源用基板13的部件面的导线。第二透镜架11安装在基板架14。

散热架15与基板架14进行安装，用于收容导线。散热架15具有肋状结构，并向紫外线照射头2的外部进行散热。

固定部16是用于固定散热架15和模具17的部件，利用小螺栓19与模具17进行固定。

电线收纳部18使紫外线照射头2与本体部1相连接，并收纳配线，从而向紫外线照射头2供给来自本体部1的电力。

1.3光源用基板13的结构

接着，将利用附图，对光源用基板13进行详细的说明。

图5表示光源用基板13的部件面的图。此外，图5中示出了未接合有UV-LED的状态。

如图5所示，光源用基板13通过在导电性基板32上形成接合图案31而成。此外，接合图案31是图5中利用影线表示的部分。接合图案31在导电性基板32中由第一接合图案和第二接合图案构成，上述第一接合图案用于与配置在中心附近（图5中表示为中心部41）的第一组UV-LED相接合，上述第二接合图案用于在第一组UV-LED的周围配置成同心圆状（图5中表示为同心圆42）的第二组UV-LED相接合。

例如，导电性基板32是利用铜的基板，并对UV-LED放出的热进行散热。在导电性基板32形成有切口部36和基板固定孔37。与接合图案31相接合的导线（后面要说明的图6中表示为导线34）通过切口部36被引向导电性基板32的部件面的背面或基板架14。

基板固定孔37是用于利用基板固定用螺栓21将光源用基板13固定于基板架14的螺纹孔。

图6是表示接合有UV-LED的状态的光源用基板13的图。在同心圆42上，五个UV-LED（紫外线LED33A、紫外线LED33B、紫外线LED33C、紫外线LED33D、紫外线LED33E）配置成星形。这些多个UV-LED（紫外线LED33A、紫外线LED33B、紫外线LED33C、紫外线LED33D、紫外线LED33E）构成第二组UV-LED，并通过焊接与接合图案31相接合。

在导电性基板32，在中心部41附近配置紫外线LED33F，紫外线LED33F构成第一组UV-LED。紫外线LED33F通过焊接与接合图案31相接合。与接合图案31相接合的导线34如上所述地通过图5中所示的切口部36被引向导电性基板32的背面。

将用于与第一组UV-LED（图6中为紫外线LED33F）相接合的接合图案31定为“第一接合图案”。如图5及图6所示，第一接合图案以向用于配置第二组UV-LED（紫外线LED33A、紫外线LED33B、紫外线LED33C、紫外线LED33D、紫外线LED33E）的同心圆状的区域的外周部延伸的方式形成。将用于与第二组UV-LED相接合的接合图案31定为“第二接合图案”。通过使第一接合图案延伸，无需像如上所述的那样，在紫外线LED33F的周围设置用于将接合图案31和导线34接合的空间。为此，如图6所示，可以在切口部36（图6中为紫外线LED33D及紫外线LED33C附近的切口部36）的附近接合导线34和接合图案31。在图6中，将上述接合部位表示为导线接合位置43。由此，能够提高UV-LED在导电性基板32上的配置密度，并实现紫外线照射装置100的紫外线照射头2的小型化或照射效率的提高。

并且，如图5及图6所示，紫外线LED33F和紫外线LED33A通过第一接合图案和第二接合图案以串联方式相连接。与在每个UV-LED分别设置导线的情况进行比较，以串联方式连接多个UV-LED，能够缩小光源用基板13的部件面的用于通过焊接接合导线的区域。

图7是表示光源用基板13的截面的图。

图7A中示出了光源用基板13。图7B及图7C中示出了图7A中利用“P1”来表示的波浪线的剖视图。此外，图7B中示出了紫外线LED33F未接合于接合图案31的状态的剖视图。图7C是紫外线LED33F接合于接合图案31的状态的剖视图。

在本实施方式中，导电性基板32具有导电性，因而，如图7B所示，在接合图案31与导电性基板32之间形成绝缘膜层35。接合图案31与导线34相接合。

并且，在光源用基板13的用于配置紫外线LED33F的部分，散热用铜箔38与导电性基板32相接合。由此，提高光源用基板13的散热性能，并对从紫外线LED33F放出的热进行散热。

2．光源用基板13的接合工序

接着，将利用附图，对光源用基板13的接合的过程进行说明。

图8是表示光源用基板13上的接合的过程的图。图8A～图8D中示出了光源用基板13的剖视图。此外，在图8中，将以图7的利用“P1”来表示的波浪线的截面为例进行说明。

图8A表示接合图案31等接合于导电性基板32之前的状态的光源用基板13的剖视图。在上述导电性基板32焊接绝缘膜层35。接合图案31和导电性基板32隔着绝缘膜层35相接合。

图8B是绝缘膜层35与接合有接合图案31的位置相对应地接合于导电性基板32的状态的光源用基板13的剖视图。

图8C是接合图案31与绝缘膜层35通过焊接相接合的状态的光源用基板13的剖视图。如图8C所示，散热用铜箔38与导电性基板32通过焊接相接合。如图8D所示，散热用铜箔38是用于对从紫外线LED33F放出的热进行散热的部件。图8D是表示紫外线LED33F与接合图案相接合，紫外线LED33F接合于光源用基板13的状态的图。

3．其他实施方式

在上述实施方式的说明的是，在紫外线照射装置100的紫外线照射头2中，在光源用基板13的中心附近配置一个UV-LED（第一组UV-LED），并在其周围的同心圆上以星形的方式配置五个UV-LED（第二组UV-LED）。但并不局限于此，也可以配置多个第一组UV-LED，而第二组UV-LED也并不局限于五个。

在本发明的实施方式中说明了紫外线照射装置100的本体部1具有显示部8及输入部9，但并不局限于此。即，上述紫外线照射装置100也可以具有以下结构：经由接口部将外部的个人计算机等与紫外线照射装置100相连接，来将来自紫外线照射装置100的数据显示在个人计算机上，并将用户输入于个人计算机中的指令发送给紫外线照射装置100。

此外，在本发明的实施方式中说明了包括本体部1和一个紫外线照射头2的紫外线照射装置100，但该紫外线照射装置100也可以包括多个紫外线照射头2。

应该注意的是，本次公开的实施方式在所有方面只是例示性的，而非限定。本发明的范围不是由上述说明来表示，而是通过权利要求书的范围来表示，包括与专利权利要求书的范围等同的意义及范围内的所有变更。

本发明能够利用于紫外线照射装置。

Claims (7)

1.一种紫外线照射装置，其特征在于，

包括：

导电性的基板，

接合图案，在上述基板的部件面，该接合图案隔着绝缘性部件与上述基板相接合，

多个紫外线发光器件，接合于上述接合图案；

上述接合图案具有：

第一接合图案，与第一组发光器件相接合，上述第一组发光器件由上述多个紫外线发光器件中的至少一个紫外线发光器件构成，

第二接合图案，与由多个紫外线发光器件构成的第二组发光器件相接合，上述第二组发光器件在上述第一组发光器件的周围配置成同心圆状；

上述第一接合图案以向用于配置上述第二组发光器件的上述同心圆状的区域的外周部延伸的方式形成在上述部件面。

2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，

上述第一组发光器件由一个紫外线发光器件构成；

上述第二接合图案以使上述第二组发光器件配置成以上述一个紫外线发光器件为中心的同心圆状的方式形成在上述基板。

3.根据权利要求2所述的紫外线照射装置，其特征在于，上述第二组发光器件由在上述同心圆状的区域上配置成星形的五个紫外线发光器件构成。

4.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，

上述紫外线照射装置包括紫外线照射头，上述紫外线照射头收容上述基板；

上述基板呈圆形形状，在上述基板的外周部形成切口部，上述切口部用于使与上述第一接合图案及第二接合图案相接合的导线通向上述部件面的背面。

5.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，包括在上述第一组的发光器件及包括在上述第二组的发光器件通过上述第一接合图案及第二接合图案以串联方式接合于上述基板。

6.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，

上述基板的上述部件面与散热用部件相接合，

至少一个上述紫外线发光器件隔着上述散热用部件配置在上述基板的部件面。

7.一种紫外线照射头，其为紫外线照射装置的紫外线照射头，上述紫外线照射头的特征在于，

包括：

导电性的基板，安装于上述紫外线照射头，

接合图案，在上述基板的部件面，该接合图案隔着绝缘性部件与上述基板相接合，

多个紫外线发光器件，接合于上述接合图案；

上述接合图案具有：

第一接合图案，与第一组发光器件相接合，上述第一组发光器件由上述多个紫外线发光器件中的至少一个紫外线发光器件构成，

第二接合图案，与由上述多个紫外线发光器件构成的第二组发光器件相接合，上述第二组发光器件在上述第一组发光器件的周围配置成同心圆状；

上述第一接合图案以向用于配置上述第二组发光器件的上述同心圆状的区域的外周部延伸而形成在上述部件面。