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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraviolettbestrahlungskopf mit einer Wärmeableitungsstruktur für ein Ultraviolett-LED-Element und eine Ultraviolettbestrahlungseinrichtung, die den Ultraviolettbestrahlungskopf verwendet.
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Die Ultraviolettbestrahlungseinrichtung wird zum Bestrahlen eines mittels Ultraviolettstrahlung aushärtbaren Materials mit einem Ultraviolettstrahl und Aushärten des Materials verwendet. Die Ultraviolettbestrahlungseinrichtung enthält beispielsweise eine Zusammenstellung mehrerer Ultraviolett-LED-Elemente als eine Lichtquelle eines Bestrahlungskopfes. Eine Veränderung einer Umgebungstemperatur, die durch Wärme verursacht wird, die durch die Ultraviolett-LED-Elemente erzeugt wird, verändert die Intensitäten der Ultraviolettstrahlen, die von den Ultraviolett-LED-Elementen emittiert werden. Folglich ist die Ultraviolettbestrahlungseinrichtung, die die Zusammenstellung der LED-Elemente enthält, mit einer Wärmeableitungsstruktur ausgestattet, die zusammen mit einer Lichtquelle vorgesehen ist, um stabile Ultraviolettstrahlen zu erhalten.
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Eine Wärmeableitungsstruktur, die beispielsweise in der
JP 2011 - 005 788 A oder der
JP 2012 - 004 454 A offenbart ist, enthält ein Substrat, auf dem LED-Elemente montiert sind, eine Wärmesenke, die auf der Rückseite des Substrates angeordnet ist, und eine Gebläseeinheit, die eine Rippe der Wärmesenke mit Kühlluft versorgt. Die Wärmesenke und die Gebläseeinheit leiten effizient Wärme von den LED-Elementen ab.
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Jedoch verursacht das nicht gleichmäßige Ableiten von Wärme von der Zusammenstellung der Ultraviolett-LED-Elemente eine Änderung der jeweiligen Intensitäten der Ultraviolettstrahlen, die von den mehreren Ultraviolett-LED-Elementen emittiert werden. Bei einem Linienbestrahlungskopf variieren beispielsweise die jeweiligen Intensitäten der Ultraviolettstrahlen von den mehreren Ultraviolett-LED-Elementen in einer Richtung, in der die LED-Elemente in einem linearen Muster ausgerichtet sind. Dies lässt den Aushärtzustand eines mittels Ultraviolettstrahlung aushärtbaren Materials in der Richtung variieren, in der die Ultraviolett-LED-Elemente ausgerichtet sind.
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Aus der
DE 11 2010 001 209 T5 ist außerdem eine Lichtquelle für ein photoreaktives Aushärtungsgerät für Prozesse, wie etwa Tintenstrahldrucken, bekannt. Die Lichtquelle umfasst eine Vielzahl von Lichtquellenelementen, die angeordnet sind um ein Strahlprofil bereitzustellen, das Bestrahlungszonen umfasst, die durch eine Dunkelzone getrennt sind.
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Des Weiteren ist aus der
JP 2012-004454 A eine Wärmeableitungseinrichtung bekannt, die mit Kühlluft arbeitet. Die Einrichtung weist eine Wärmesenke mit einer planaren Basis und Rippen, sowie eine Gebläseeinheit mit einem Gebläse auf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Ultraviolettbestrahlungskopf, der zum gleichmäßigen Ableiten von Wärme von mehreren Ultraviolett-LED-Elementen und Gleichmäßigmachen der Intensitäten der Ultraviolettstrahlen, die von den LED-Elementen emittiert werden, als Ganzes fähig ist, und eine Ultraviolettbestrahlungseinrichtung zu liefern, die den Ultraviolettbestrahlungskopf verwendet.
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Um die zuvor erwähnte Aufgabe zu erfüllen, liefert ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Ultraviolettbestrahlungskopf mit einem Substrat, mehreren Ultraviolett-LED-Elementen, die auf dem Substrat angeordnet sind, einer Wärmesenke, die mit dem Substrat thermisch verbunden ist, und einer Gebläseeinheit. Die Wärmesenke enthält ein Basissegment und ein Rippensegment, wobei das Rippensegment aus mehreren Rippen ausgebildet ist, die in einer Richtung ausgerichtet sind, in der die Ultraviolett-LED-Elemente ausgerichtet sind. Eine erste Basisplatte ist an einem Gehäuse angebracht, wobei das Substrat an der Basisplatte angebracht ist und die Wärmesenke an einer Oberfläche der Basisplatte auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats angebracht ist. Von der Gebläseeinheit strömende Kühlluft wirkt auf das Rippensegment, um die Ultraviolett-LED-Elemente zu kühlen. Die Gebläseeinheit ist nahe einem distalen Ende des Rippensegmentes angeordnet. Eine Lüftungsöffnung ist in einem Gehäuse des Bestrahlungskopfes ausgebildet. Die Lüftungsöffnung ist ausgebildet, um ein Basisende des Rippensegmentes vollständig in der Richtung freizulegen, in der die Rippen ausgerichtet sind. Eine Strömungswegfläche der Kühlluft, die durch die Lüftungsöffnung strömt, ist kleiner als eine Strömungswegfläche der Kühlluft, die durch die Spalte zwischen allen Rippen strömt. Die Wärmesenke ist derart konfiguriert, dass jeder Spalt zwischen den Rippen in einem anderen Teil als dort, wo die Lüftungsöffnung vorhanden ist, im Wesentlichen versperrt ist. Der Spalt ist eine Öffnung, die sich in Breitenrichtung senkrecht zu der Richtung erstreckt, in der die Rippen ausgerichtet sind. Ein Raum zwischen dem distalen Ende des Rippensegmentes und der Gebläseeinheit fungiert als Druckkammer, die durch die Luftströmung von der Kühlgebläseeinheit in einen unter Überdruck stehenden Zustand oder einen unter Unterdruck stehenden Zustand gesetzt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Perspektivansicht eines Bestrahlungskopfes in einer Ultraviolettbestrahlungseinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine perspektivische Schnittansicht des Bestrahlungskopfes;
- 3 ist eine perspektivische Schnittansicht, die einen Teil des Bestrahlungskopfes auf vergrößerte Weise zeigt;
- 4 ist eine vertikale Schnittansicht des Bestrahlungskopfes; und
- 5 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 5-5 der 4 genommen wurde.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform, die eine Ultraviolettbestrahlungseinrichtung (Ultraviolettbestrahlungskopf) der vorliegenden Erfindung verkörpert, wird nachstehend in Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben. Zur Beschreibung der Ultraviolettbestrahlungseinrichtung sind eine Breitenrichtung, eine Tiefenrichtung und eine Längsrichtung festgelegt, wie in den 1, 2, 4 und 5 gezeigt.
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Wie in 1 gezeigt, enthält eine Ultraviolettbestrahlungseinrichtung 10 einen Ultraviolettbestrahlungskopf (nachstehend als Bestrahlungskopf bezeichnet) 11 und eine Steuerung 12. Die Ultraviolettbestrahlungseinrichtung 10 emittiert einen Ultraviolettstrahl von einer Lichtquelle des Bestrahlungskopfes 11 zum Aushärten eines mittels Ultraviolettstrahlung aushärtbaren Materials.
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Wie in den 1 bis 5 gezeigt, ist der Bestrahlungskopf 11 ein Linienbestrahlungskopf, der aus mehreren Ultraviolett-LED-Elementen (nachstehend LED-Elemente genannt) als Lichtquelle ausgebildet ist, die in einem linearen Muster angeordnet sind. Genauer enthält der Bestrahlungskopf 11 ein Gehäuse 21 in Form eines rechteckigen Kastens. Das Gehäuse 21 erstreckt sich in die Richtung, in der die LED-Elemente 20 ausgerichtet sind. Das Gehäuse 21 weist sechs Außenseitenflächen mit einer Vorderfläche 21a und einer Rückfläche 21b auf. Die Vorder- und Rückfläche 21a und 21b sind jeweils aus der längsten Seite und der kürzesten Seite ausgebildet. Ein Fensterelement 22 ist an der Vorderfläche 21a angebracht, um die LED-Elemente 20 hermetisch zu verschließen. Das Fensterelement 22 lässt Ultraviolettstrahlen, die von den LED-Elementen 20 emittiert werden, durch dasselbe gehen. Das Fensterelement 22 weist eine rechteckige Form auf, die sich auf eine Weise erstreckt, die einer Reihe der LED-Elemente 20 entspricht. Die Längsrichtung des Bestrahlungskopfes 11 stimmt mit der Richtung überein, in der die LED-Elemente 20 ausgerichtet sind.
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Eine Basisplatte 23 ist hinter dem Fensterelement 22 angeordnet. Ähnlich dem Fensterelement 22 weist die Basisplatte 23 eine rechteckige Form auf. Die Basisplatte 23 ist an dem Gehäuse 21 angebracht. Die Basisplatte 23 besteht aus Metall. Eine Oberfläche der Basisplatte 23, die dem Fensterelement 22 gegenüberliegt, ist mit sechs Substraten 24 versehen, auf denen die LED-Elemente 20 montiert sind. Jedes Substrat 24 weist eine rechteckige Form auf und ist derart angeordnet, dass die lange Achse des Substrates 24 zur Längsrichtung der Basisplatte 23 gerichtet ist. Alle Substrate 24 sind an der Basisplatte 23 angebracht, wobei dieselben in Längsrichtung der Basisplatte 23 ausgerichtet sind. Achtzehn LED-Elemente 20 sind an jedem Substrat 24 angebracht. Die LED-Elemente 20 sind in einem linearen Muster angeordnet und gleichmäßig beabstandet. Folglich bildet die zuvor erwähnte Anordnung der sechs Substrate 24 relativ zu der Basisplatte 23 eine lange Reihe der LED-Elemente 20. Die Reihe der LED-Elemente 20 ist angeordnet, um dem Fensterelement 22 gegenüberzuliegen. Folglich gehen die von den LED-Elementen 20 emittierten Ultraviolettstrahlen durch das Fensterelement 22, um die Ultraviolettbestrahlungseinrichtung 10 zu verlassen.
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Die Innenseite des Bestrahlungskopfes 11 ist aus sechs Einheiten U1 bis U6 gebildet. Jede Einheit der Einheiten U1 bis U6 enthält ein Substrat 24, auf dem die LED-Elemente 20 montiert sind, eine Wärmesenke 25 und eine Gebläseeinheit 28, die den Einheiten U1 bis U6 gemein sind. In Längsrichtung des Gehäuses 21 sind die sechs Substrate 24 ausgerichtet, die sechs Wärmesenken 25 ausgerichtet und die sechs Gebläseeinheiten 28 ausgerichtet. Die Substrate 24, die Wärmesenken 25 und die Gebläseeinheiten 28 sind in dem Gehäuse 21 untergebracht. Die Anzahl von Einheiten kann zwischen eins bis fünf oder sieben oder mehr gemäß den Spezifikationen des Bestrahlungskopfes 11 verändert werden. Die Basisplatte 23 oder das Gehäuse 21 können hinsichtlich der Länge gemäß der Anzahl von Einheiten verändert werden.
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Die Wärmesenke 25 ist an einer Oberfläche der Basisplatte 23 auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates 24 angebracht. Die Wärmesenke 25 besteht aus einem Metallmaterial mit einer hohen Wärmeableitungsleistung. Die Wärmesenke 25 ist mit der Basisplatte 23 durch anliegenden Kontakt zwischen denselben thermisch verbunden. Dies überträgt effizient Wärme, die durch die LED-Elemente 20 erzeugt wird, zu der Wärmesenke 25 über die Basisplatte 23. Ähnlich den Substraten 24 sind die sechs Wärmesenken 25 in dem Bestrahlungskopf 11 untergebracht. Die Wärmesenken 25 sind in Längsrichtung der Basisplatte 23 ausgerichtet.
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Die Wärmesenke 25 enthält ein Basissegment 25a und ein Rippensegment 25b. Das Basissegment 25a weist eine rechteckige Form auf und weist eine Fläche auf, die im Wesentlichen gleich der des Substrates 24 ist. Die breiteste Oberfläche des Basissegmentes 25a bildet einen Oberflächenkontakt mit der Basisplatte 23. Eine Oberfläche des Basissegmentes 25a auf der gegenüberliegenden Seite der Basisplatte 23 ist mit dem Rippensegment 25b versehen, das aus mehreren Rippen 25c ausgebildet ist. Die Rippen 25c sind aus rechteckigen dünnen Platten ausgebildet, die sich in Breiten- und Tiefenrichtung des Bestrahlungskopfes 11 erstrecken. Die Anzahl der Rippen 25c ist gleich der oder größer als die Anzahl der LED-Elemente 20. Um Komplexität zu vermeiden, werden nur 12 Rippen 25c in jeder Zeichnung gezeigt. Alle Rippen 25c sind in Längsrichtung der Basisplatte 23 gleichmäßig beabstandet. Mit anderen Worten weist das Rippensegment 25b eine rechteckige Form bei Betrachtung in Längsrichtung und eine kammähnliche Form bei Betrachtung in Breitenrichtung auf. Das Gehäuse 21 weist eine Seitenfläche 21c und eine Seitenfläche 21d in einem Paar auf, die in Breitenrichtung des Bestrahlungskopfes 11 einander gegenüberliegen. Wie in 5 gezeigt, sind das Rippensegment 25b und das Basissegment 25a nahe den Seitenflächen 21c und 21d des Gehäuses 21 und liegen im Wesentlichen an den Seitenflächen 21c und 21d an.
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Eine Basisplatte 26 ist nahe einem distalen Ende des Rippensegmentes 25b angeordnet. Die Basisplatte 26 ist durch einen gegebenen Abstand von dem distalen Ende des Rippensegmentes 25b beabstandet. Die Basisplatte 26 ist an dem Gehäuse 21 angebracht.
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Fünf Trennplatten 27 sind an der Basisplatte 26 zum Unterteilen bzw. Trennen zwischen angrenzenden Einheiten der Einheiten U1 bis U6 und angrenzenden Wärmesenken der Wärmesenken 25 angebracht. Die Trennplatten 27 bestehen aus rechteckigen dünnen Platten, die sich in Breiten- und Tiefenrichtung des Bestrahlungskopfes 11 erstrecken. Ein distales Ende der Trennplatte 27 erstreckt sich so weit wie das Basisende der Rippensegmente 25b der Wärmesenke 25, genauer zu der Umgebung des Basissegmentes 25a. Die Einheit U1 in dem äußersten Teil ist in einem Raum angeordnet, der durch ein Seitenwandelement 21x des Gehäuses 21 und die Trennplatte 27 definiert ist. Die Einheit U6 auf der gegenüberliegenden Seite der Einheit U1 ist in einem Raum angeordnet, der durch ein Seitenwandelement 21y des Gehäuses 21 und die Trennplatte 27 definiert ist. Das Seitenwandelement 21x bildet einen Teil der Außenwand des Gehäuses 21. Das Seitenwandelement 21y bildet einen Teil der Innenwand des Gehäuses 21. Jede Einheit der Einheiten U2 bis U5 ist in einem Raum angeordnet, der durch die Trennplatten 27 in einem Paar definiert ist. Zusätzlich zum Definieren des Raumes für jede Einheit der Einheiten U1 bis U6 unterdrücken die Trennplatten 27 die Übertragung von Wärme, die in jedem Raum erzeugt wird. Insbesondere fungieren die Trennplatten 27 ferner als wärmeisolierendes Element.
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Wie in 3 gezeigt, ist ein Spalt 25x vorgesehen ebenso wie die wärmeisolierende Struktur, die die Trennplatte 27 zwischen den Basissegmenten 25a angrenzender Wärmesenken der Wärmesenken 25 enthält. Die Basisplatte 23 ist mit einem Nutteil 23x fortlaufend mit dem Spalt 25x versehen. Der Spalt 25x und der Nutteil 23x unterdrücken die Übertragung von Wärme, die in den Einheiten U1 bis U6 erzeugt wird, zusammen mit der Trennplatte 27. Während der Bestrahlungskopf 11 in Gebrauch ist, können alle LED-Elemente 20 in den Einheiten U1 bis U6 eingeschaltet sein oder einige der LED-Elemente 20 in den Einheiten U1 bis U6 eingeschaltet sein. Die Wärmeisolierung durch die wärmeisolierende Struktur, die die Trennplatte 27, den Spalt 25x und den Nutteil 23x enthält, dient dazu auf das Auftreten einer großen Temperaturdifferenz, wenn einige der LED-Elemente 20 in den Einheiten U1 bis U6 eingeschaltet sind, besser anzusprechen als auf das Auftreten einer geringen Temperaturdifferenz zwischen angrenzenden Einheiten, wenn alle LED-Elemente 20 in den Einheiten U1 bis U6 eingeschaltet sind. Als Beispiel des ersteren Falls kann eine große Temperaturdifferenz zwischen den angrenzenden Einheiten U4 und U5 auftreten, wenn die LED-Elemente 20 in den Einheiten U1 bis U4 eingeschaltet sind, während die LED-Elemente 20 in den Einheiten U5 und U6 ausgeschaltet sind.
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Die sechs Gebläseeinheiten 28 sind auf der Basisplatte 26 installiert. Jede Einheit der Einheiten U1 bis U6 ist mit einer Gebläseeinheit 28 versehen. Die Gebläseeinheit 28 lässt einen Motor ein Gebläse drehen bzw. antreiben und erzeugt dadurch Kühlluft. Die Gebläseeinheit 28 beginnt gleichzeitig mit dem Einschalten der LED-Elemente 20 zu laufen. Die Gebläseeinheit 28 hört gleichzeitig mit dem Ausschalten der LED-Elemente 20 auf zu laufen.
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Sechs Lüftungsöffnungen 29 sind in der Rückfläche 21b des Gehäuses 21 ausgebildet. Jede Lüftungsöffnung 29 ist angeordnet, um einer entsprechenden Gebläseeinheit 28 gegenüberzuliegen. Wie in 5 gezeigt, sind ferner eine Lüftungsöffnung 30a und eine Lüftungsöffnung 30b in den Seitenflächen 21c bzw. 21d des Gehäuses 21 ausgebildet. Jede Lüftungsöffnung 30a und 30b ist ausgebildet, um zusammen mit der Lüftungsöffnung 29 ein Paar zu bilden. Die Lüftungsöffnungen 30a und 30b sind aus langen Öffnungen ausgebildet, die sich in Längsrichtung über alle Einheiten U1 bis U6 erstrecken. Folglich liegen die Basisenden der Rippensegmente 25b aller Wärmesenken 25 bei Betrachtung in Längsrichtung durch die Lüftungsöffnungen 30a und 30b zu der Außenseite vollständig frei. Bei Betrachtung in Tiefenrichtung liegen die Basisenden der Rippensegmente 25b nur teilweise zu der Außenseite durch die Lüftungsöffnungen 30a und 30b frei.
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Eine Gebläseeinheit, die als Gebläseeinheit 28 vorbereitet ist, enthält eine Ansauggebläseeinheit, die Luft durch die Lüftungsöffnung 29 in die Rückfläche 21b des Gehäuses 21 ansaugt und Luft durch die Lüftungsöffnungen 30a und 30b ablässt, und eine Auslassgebläseeinheit, die Luft durch die Lüftungsöffnung 29 ablässt und Luft durch die Lüftungsöffnungen 30a und 30b ansaugt. Die durchgezogenen Linien A mit Pfeilen der 4 und 5 zeigen eine Strömung der Kühlluft, die unter Verwendung der Ansauggebläseeinheit 28 gebildet wird. Die gestrichelten Linien B mit Pfeilen der 4 und 5 zeigen eine Strömung der Kühlluft, die unter Verwendung der Auslassgebläseeinheit 28 gebildet wird.
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Wie oben beschrieben wurde, sind die Einheiten U1 bis U6 mit den Seitenwandelementen 21x und 21y und den Trennplatten 27 getrennt. Ein Raum, der als Druckkammer 31 fungiert, ist zwischen dem distalen Ende des Rippensegmentes 25b der Wärmesenke 25 und der Basisplatte 26 ausgebildet.
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Der Raum in der Druckkammer 31, der durch das Seitenwandelement 21x oder 21y und die Trennplatte 27 oder durch die Trennplatten 27 definiert ist, weist eine Querschnittsfläche auf, die gleich der eines entsprechenden Raumes in dem Rippensegment 25b ist. Indessen ist eine Fläche des Strömungsweges der Kühlluft, die durch die Gebläseeinheit 28 gebildet ist, in dem Rippensegment 25b durch das Vorhandensein der Rippen 25c kleiner als in der Druckkammer 31. Eine Strömungswegfläche in dem Rippensegment 25b wird durch die Summe von Spalten 25d zwischen all den Rippen 25c dieses Rippensegmentes 25b bestimmt. Das Rippensegment 25b liegt im Wesentlichen an den Seitenflächen 21c und 21d des Gehäuses 21 in Breitenrichtung an. Folglich ist jeder Spalt 25d zwischen den Rippen 25c in einem Teil im Wesentlichen versperrt, außer dort, wo die Lüftungsöffnungen 30a und 30b vorhanden sind. Wenn die Summe der Flächen der Lüftungsöffnungen 30a und 30b als S1 definiert ist und die Summe der Flächen der Spalte 25d zwischen den distalen Enden aller Rippen 25c als S2 definiert ist, erfüllen S1 und S2 S1<S2.
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Wie aus Obigem verständlich ist, strömt die Kühlluft durch die Spalte 25d zwischen den Rippen 25c, wo der Strömungsweg der Kühlluft verengt ist. Die Ansauggebläseeinheit 28 setzt die Druckkammer 31 in einen unter Überdruck stehenden Zustand. Die Auslassgebläseeinheit 28 setzt die Druckkammer 31 in einen unter Unterdruck stehenden Zustand. Die Strömung der Kühlluft wird wohl in Erwiderung auf die Rotation der Gebläseeinheit 28 abgelenkt. Das Setzen der Druckkammer 31 zwischen der Gebläseeinheit 28 und dem Rippensegment 25b der Wärmesenke 25 in einen unter Überdruck oder Unterdruck stehenden Zustand macht indessen das Auftreten einer Ablenkung in der Strömung der Kühlluft unwahrscheinlich. Folglich wirkt die Kühlluft in dem Rippensegment 25b gleichmäßig auf die Spalte 25d zwischen den mehreren Rippen 25c.
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Der Bestrahlungskopf 11 ist mit der Steuerung 12 verbunden. Die Steuerung 12 steuert das Einschalten der LED-Elemente 20 und den Betrieb der Gebläseeinheit 28. Der Bestrahlungskopf 11 wird beispielsweise in einer Fertigungslinie verwendet, in der mittels Ultraviolettstrahlung aushärtbare Materialien, die auf Produkte angewandt werden, ausgehärtet werden. Ein Einschaltbereich der LED-Elemente 20 kann durch die Einheiten U1 bis U6 im Voraus oder gegebenenfalls verändert werden.
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Als nächstes wird die Wirkung der Wärmeableitungsstruktur des Bestrahlungskopfes 11 beschrieben.
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Bei dem Bestrahlungskopf 11 bestimmen die Positionen der Gebläseeinheit 28 und Lüftungsöffnungen 29, 30a und 30b in dem Gehäuse 21 relativ zueinander die Strömung der Kühlluft wie folgt. Bei der Ansauggebläseeinheit 28 strömt die Kühlluft durch die Lüftungsöffnung 29, das Gebläseeinheit 28 und die Druckkammer 31 in dieser Reihenfolge. Als nächstes strömt die Kühlluft von jedem Spalt 25d zwischen den distalen Enden der Rippen 25c in Richtung des Basisendes jeder Rippe 25c und wird dann durch die Lüftungsöffnungen 30a und 30b aus dem Bestrahlungskopf 11 abgelassen. Bei der Auslassgebläseeinheit 28 strömt die Kühlluft durch die Lüftungsöffnungen 30a und 30b herein. Als nächstes strömt die Kühlluft von jedem Spalt 25d zwischen den Basisenden der Rippen 25c in Richtung der distalen Enden jeder Rippe 25c. Dann strömt die Kühlluft durch die Druckkammer 31, die Gebläseeinheit 28 und die Lüftungsöffnung 29 in dieser Reihenfolge. In diesem Fall breitet sich die Kühlluft durch jeden Spalt 25d zwischen den Rippen 25c des Rippensegmentes 25b ausreichend aus. Insbesondere breitet sich die Kühlluft von dem distalen Ende aus, um das Basisende jeder Rippe 25c zu erreichen, damit die Kühlluft auf im Wesentlichen alle Rippensegmente 25b wirkt.
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Das Vorhandensein der Druckkammer 31 verteilt die Kühlluft gleichmäßig in die Richtung, in der die Rippen 25c ausgerichtet sind, und die Breitenrichtung. Dies ermöglicht, dass die Kühlluft leicht in die Spalte 25d zwischen allen Rippen 25c gelangt, die sich von dem Mittelteil in Richtung des Endteils des Rippensegmentes 25b erstrecken. Folglich leitet die Wärmesenke 25 Wärme gleichmäßig von dem gesamten Rippensegment 25b ab. Die Rippen 25c der Wärmesenke 25 sind in der gleichen Richtung ausgerichtet, in der die LED-Elemente 20 ausgerichtet sind. Folglich werden alle LED-Elemente 20 gleichmäßig gekühlt.
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In einigen Fällen können einige Lüftungsöffnungen, die sich von den Lüftungsöffnungen 30a und 30b unterscheiden, in der Außenfläche des Gehäuses 21 ausgebildet sein. Dies schwächt die Funktion der Druckkammer 31 ab, damit die Kühlluft auf eine Weise wirkt, die sich zwischen dem Mittelteil und dem Endteil des Rippensegmentes 25b unterscheidet. Dies verengt einen Teil des Spaltes 25d zwischen den Rippen 25b, der als Strömungsweg fungiert, damit sich die Kühlluft nicht ausreichend durch den Spalt 25d zwischen den Rippen 25c ausbreitet. Ferner liegt bei dieser Ausführungsform das Rippensegment 25b der Druckkammer 31 vollständig gegenüber. Wenn die Druckkammer 31 kleiner als das Rippensegment 25b ist, kann im Gegensatz dazu die Wärmeableitungsleistung, die durch einen Teil des Rippensegmentes 25b erzielt wird, geringer als die werden, die durch den restlichen Teil des Rippensegmentes 25b erzielt wird. Als Beispiel dieses Falles kann eine Wand zwischen einem Teil des Rippensegmentes 25b und der Druckkammer 31 bestehen. In diesem Fall variiert die Wärmeableitung durch die Wärmesenke 25 teilweise und macht es unmöglich die LED-Elemente 20 in Ausrichtung gleichmäßig zu kühlen.
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Im Gegensatz dazu kann die Wärmeableitungsstruktur dieser Ausführungsform die LED-Elemente 20 in Ausrichtung gleichmäßig kühlen. Dies kann die Änderung der jeweiligen Intensitäten der Ultraviolettstrahlen, die von den LED-Elementen 20 emittiert werden, auf niedrigem Niveau steuern. Folglich kann ein gesamtes mittels Ultraviolettstrahlung aushärtbares Material, das in einem linearen Muster angewandt wird, gleichmäßig ausgehärtet werden.
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Folglich erzielt die vorliegende Erfindung die folgenden Effekte.
- (1) Die Gebläseeinheit 28 ist nahe dem distalen Ende des Rippensegmentes 25b der Wärmesenke 25 angeordnet, die mit dem Substrat 24 thermisch verbunden ist, auf dem die LED-Elemente 20 montiert sind. Die Lüftungsöffnungen 30a und 30b sind in dem Gehäuse 21 ausgebildet. Bei Betrachtung in der Richtung, in der die Rippenelemente 25c ausgerichtet sind, liegt das Basisende des Rippensegmentes 25b der Wärmesenke 25 durch die Lüftungsöffnungen 30a und 30b zur Außenseite vollständig frei. In Breitenrichtung senkrecht zu der Richtung, in der die Rippen 25c ausgerichtet sind, ist jeder Spalt 25d zwischen den Rippen 25c durch das Gehäuse 21 in einem Teil im Wesentlichen versperrt, außer dort, wo die Lüftungsöffnungen 30a und 30b vorhanden sind. Insbesondere kann jeder Spalt 25d zwischen den mehreren Rippen 25c, die das Rippensegment 25b bilden, als Strömungsweg fungieren, durch den die Kühlluft von der Gebläseeinheit 28 strömt. Der Raum zwischen dem distalen Ende des Rippensegmentes 25b und der Gebläseeinheit 28 fungiert als Druckkammer 31. Die Kühlluft von der Gebläseeinheit 28 setzt die Druckkammer 31 in einen unter Überdruck oder Unterdruck stehenden Zustand. Die Druckkammer 31 macht das Auftreten einer Ablenkung in der Strömung der Kühlluft unwahrscheinlich, damit die Kühlluft auf das gesamte Rippensegment 25b gleichmäßig wirkt. Folglich kann die Wärmesenke 25 die LED-Elemente 20 gleichmäßig kühlen, die auf dem Substrat 24 montiert sind. Dies macht die Intensitäten der von den LED-Elementen 20 emittierten Ultraviolettstrahlen gleichmäßig.
- (2) Der Bestrahlungskopf 11 bringt die Einheiten U1 bis U6 in Ausrichtung unter. Die Einheiten U1 bis U6 sind jeweils aus dem Substrat 24, auf dem die LED-Elemente 20 montiert sind, der Wärmesenke 25 und der Gebläseeinheit 28 ausgebildet. Die Trennplatte 27, der Spalt 25x zwischen den Basissegmenten 25a angrenzender Wärmesenken der Wärmesenken 25, und der Nutteil 23x in der Basisplatte 23 sind zwischen angrenzenden Einheiten der Einheiten U1 bis U6 ausgebildet. Die Trennplatte 27, der Spalt 25x und der Nutteil 23x fungieren als Isolation, um die Übertragung von Wärme zwischen den Einheiten U1 bis U6 zu unterdrücken. Wenn ein Einschaltbereich der Einheiten U1 bis U6 gemäß der Größe eines Bestrahlungsziels verändert wird, wird beispielsweise eine große Differenz zwischen einer Temperatur in einer eingeschalteten Einheit und einer Temperatur in einer ausgeschalteten Einheit erzeugt. Diese Temperaturdifferenz wirkt sich insbesondere auf die Wärmesenke 25 und das Substrat 24, die nahe einer Begrenzung zwischen der eingeschalteten Einheit und der ausgeschalteten Einheit angeordnet sind, und die Intensitäten der Ultraviolettstrahlen von den LED-Elementen 20 aus. In diesem Fall werden die Intensitäten der Ultraviolettstrahlen von den LED-Elementen 20 als Ganzes nicht gleichmäßig. Diesbezüglich ist bei dieser Ausführungsform die wärmeisolierende Struktur in der Begrenzung zwischen angrenzenden Einheiten der Einheiten U1 bis U6 vorgesehen. Dies macht das Auftreten einer Änderung der Intensitäten der Ultraviolettstrahlen von den LED-Elementen in der eingeschalteten Einheit angrenzend an die ausgeschaltete Einheit unwahrscheinlich.
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Die zuvor erwähnte Ausführungsform kann wie folgt verändert werden.
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Die LED-Elemente 20 können in Reihen angeordnet werden.
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Die Lüftungsöffnungen 30a und 30b sind jeweils eine Öffnung, die sich in Längsrichtung erstreckt. Alternativ kann jede Lüftungsöffnung 30a und 30b mehrere Öffnungen sein. In diesem Fall wird bevorzugt, dass jede Lüftungsöffnung 30a und 30b ausgebildet ist, um den Spalt 25d zumindest zwischen den Basisenden der Rippen 25c freizulegen.
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Die Basisplatte 23, die zwischen dem Substrat 24, auf dem die LED-Elemente 20 montiert sind, und der Wärmesenke 25 angeordnet ist, kann ausgelassen werden. In diesem Fall können das Substrat 24 und die Wärmesenke 25 durch Ausbilden eines direkt anliegenden Kontaktes zwischen denselben thermisch verbunden sein. Alternativ kann ein wärmeleitendes Element zwischen dem Substrat 24 und der Wärmesenke 25 angeordnet sein.
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Die Trennplatte 27 kann an einem anderen Element als der Basisplatte 26 angebracht sein. Beispielsweise kann die Trennplatte 27 an dem Gehäuse 21 angebracht sein.
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Die wärmeisolierende Struktur, die den Spalt 25x zwischen den Basissegmenten 25a der Wärmesenke 25 und den Nutteil 23x in der Basisplatte 23 enthält, um eine Luftwärmeisolierung zu erzielen, kann durch eine wärmeisolierende Struktur ersetzt werden, die unter Verwendung eines Material mit einer hohen wärmeisolierenden Leistung ausgebildet ist.
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In dem Rippensegment 25b der Wärmesenke 25 ist der Spalt 25d als eine Öffnung, die sich in Breitenrichtung erstreckt, im Wesentlichen durch das Gehäuse 21 versperrt. Alternativ kann der Spalt 25d durch ein anderes Element als das Gehäuse 21 versperrt sein.
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Der Bestrahlungskopf 11 kann aus einer bis fünf Einheiten oder sieben oder mehr Einheiten ausgebildet sein.
