JP2009064678A

JP2009064678A - 光源装置

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Publication number: JP2009064678A
Application number: JP2007231866A
Authority: JP
Inventors: Goji Inui; 剛司乾; Yoshimasa Fujiwara; 祥雅藤原; Katsuhiro Takada; 勝浩高田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: JP4856030B2

Abstract

【課題】ＬＥＤチップの発効効率の低下を抑制でき、その上複数のＬＥＤモジュールにおいて明るさがばらつくことを抑制できる光源装置を提供することにある。
【解決手段】光源装置は、複数のＬＥＤチップをパッケージに収納してなる複数のＬＥＤモジュール１と、複数のＬＥＤモジュール１それぞれに対応する形に設けられた複数の冷却路２と、冷却手段１００より供給された冷却用の冷媒を複数の冷却路２それぞれに分配する分配手段３とを備え、分配手段３は、冷却手段１００から送出された冷媒が流入する主流路と、複数の冷却路２それぞれに対応する形に設けられ主流路と冷却路２と連通させる複数の分岐流路とを有し、複数の冷却路２それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるように主流路から分岐流路に冷媒を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップを用いた光源装置に関する。

従来から、放電ランプやレーザ発振器などを光源として用いた光源装置が提供されているが、近年、低消費電力化や長寿命化などを目的として、放電ランプなどの代わりにＬＥＤ（発光ダイオード）チップをパッケージに収納してなるＬＥＤモジュールを光源として用いた光源装置が種々提案されている。例えば、紫外線を放射するＬＥＤチップ（紫外線ＬＥＤチップ）を用いた光源装置（紫外線硬化装置）が提案されており、このような光源装置は、紫外線を受光することによって硬化する紫外線硬化材、例えば、紫外線硬化型のインク（インキともいう）などを硬化させる印刷システムなどに利用されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の光源装置では、放電ランプなどを用いた従来の光源装置と同程度の光量が得られるように、複数（例えば数十個）のＬＥＤモジュールからなるＬＥＤユニットを用いている。

ここで、ＬＥＤチップに通電してＬＥＤチップを発光させると、当然ながらＬＥＤチップ自体が発熱する。このとき、ＬＥＤチップの数が少なければ問題ないが、上記光源装置のように、数十個のＬＥＤモジュールを用いたものでは、ＬＥＤチップによる発熱量が大幅に増加することになり、ＬＥＤチップの発光効率は負の温度係数を有しているため、発熱量が増えれば増えるほど、ＬＥＤチップの発光効率は低下してしまう。

そこで、上記のような光源装置を使用する際には、冷却水などの冷媒（冷却用流体）によりＬＥＤチップを冷却する冷却手段を用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。上記特許文献２では、複数のＬＥＤチップと、複数のＬＥＤチップを載設するヒートシンクとからなるＬＥＤモジュールにおいて、ヒートシンクに冷媒の流路を形成することが例示されている。
特開２００４−１６０９２５号公報特開２００６−１９６７６号公報

ところで、ＬＥＤモジュールに形成した流路に冷媒を流すにあたっては、例えば、複数のＬＥＤモジュールの流路を直列的に接続して複数のＬＥＤモジュールの流路に順番に冷媒を供給する方法が考えられるが、この場合、ＬＥＤモジュールの流路を通過する度に冷媒の温度が高くなっていくので、複数のＬＥＤモジュールにおいて放熱量に偏りが生じ、これによって、ＬＥＤモジュール毎に発光効率が異なって、輝度にばらつきが生じるという問題があった。

そこで、冷却手段から送出された冷媒が流入する主流路と、主流路に流入した冷媒をＬＥＤモジュールの流路それぞれに供給する複数の分岐流路とからなる分配手段により、複数のＬＥＤモジュールの流路を並列的に接続し、複数のＬＥＤモジュールの流路に流す冷媒の温度を等しくすることが考えられる。

しかしながら、冷媒が主流路から分岐流路に流入すると、その分だけ主流路に流れる冷媒の流量が減少するので、主流路の冷媒供給口から遠い分岐流路ほど冷媒の流量が減ってＬＥＤモジュールにおける放熱量が減少するから、このような分配手段を用いた場合でも、複数のＬＥＤモジュールにおいて放熱量に偏りが生じ、これによって、複数のＬＥＤモジュールの明るさが異なってしまうという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、ＬＥＤチップの発効効率の低下を抑制でき、その上複数のＬＥＤモジュールにおいて明るさがばらつくことを抑制できる光源装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明では、複数のＬＥＤチップをパッケージに収納してなる複数のＬＥＤモジュールと、複数のＬＥＤモジュールそれぞれに対応する形に設けられた複数の冷却路と、冷却手段より供給された冷却用の冷媒を複数の冷却路それぞれに分配する分配手段とを備え、分配手段は、冷却手段から送出された冷媒が流入する主流路と、複数の冷却路それぞれに対応する形に設けられ主流路と冷却路と連通させる複数の分岐流路とを有し、複数の冷却路それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるように主流路から分岐流路に冷媒を供給することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、冷媒によってＬＥＤモジュールを冷却できるから、発熱によるＬＥＤチップの発光効率の低下を抑制することができ、その上、複数のＬＥＤモジュールの冷却路それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるようにしているので、複数のＬＥＤモジュールそれぞれにおいて冷媒によって吸収される熱量が等しくなって、複数のＬＥＤモジュール間における温度差を小さくできるから、複数のＬＥＤモジュールにおいて明るさがばらつくことを抑制できる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記主流路は、上記冷却手段から送出された冷媒が流入する第１流路と、所定数の分岐流路と連通し第１流路に流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路とで構成され、上記分配手段は、複数の第２流路それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるように冷媒の圧力を調整する複数の圧力調整用レギュレータを有していることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、複数の第２流路それぞれにおける冷媒の流量が等しいので、第２流路それぞれに連結された所定数のＬＥＤモジュールの組毎に等量の冷媒を供給することができるから、所定数のＬＥＤモジュールの組それぞれにおいて冷媒によって吸収される熱量が等しくなって、所定数のＬＥＤモジュールの組間の温度差を小さくでき、その結果、複数のＬＥＤモジュールにおいて明るさがばらつくことを抑制できる。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、上記主流路は、上記冷却手段から送出された冷媒が流入する第１流路と、所定数の分岐流路と連通し第１流路に流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路とで構成され、複数の第２流路は、第１流路の長さ方向において互いに離間する形で第１流路に連通し、第１流路は、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が小さくなる形に形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、第１流路の断面積が冷媒流入口から離間するにつれて小さくなっているので、冷媒が第１流路から第２流路に流入することによって第１流路における冷媒の流量が減少しても、第１流路において冷媒の流速が低下することを抑制して、複数の第２流路それぞれにおける冷媒の流量を等しくすることが可能となり、所定数のＬＥＤモジュールの組毎に等量の冷媒を供給することができるから、所定数のＬＥＤモジュールの組それぞれにおいて冷媒によって吸収される熱量が等しくなって、所定数のＬＥＤモジュールの組間の温度差を小さくでき、その結果、複数のＬＥＤモジュールにおいて明るさがばらつくことを抑制できる。

請求項４の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１項の発明において、上記主流路は、上記冷却手段から送出された冷媒が流入する第１流路と、所定数の分岐流路と連通し第１流路に流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路とで構成され、上記所定数の分岐流路は、上記第２流路の長さ方向において互いに離間する形で上記第２流路に連通し、上記第２流路は、上記第１流路との連通口から離間するにつれて断面積が小さくなる形に形成されていることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、第２流路の断面積が第１流路との連通口から離間するにつれて小さくなっているので、冷媒が第２流路から分岐流路に流入することによって第２流路における冷媒の流量が減少しても、第２流路において冷媒の流速が低下することを抑制して、複数の分岐流路それぞれにおける冷媒の流量を等しくすることが可能となり、複数のＬＥＤモジュールそれぞれにおいて冷媒によって吸収される熱量を等しくして、複数のＬＥＤモジュール間の温度差を小さくできるから、複数のＬＥＤモジュールにおいて明るさがばらつくことを抑制できる。

請求項５の発明では、請求項１〜４のうちいずれか１項記載の発明において、上記主流路は、上記冷却手段から送出された冷媒が流入する第１流路と、所定数の分岐流路と連通し第１流路に流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路とで構成され、上記所定数の分岐流路は、上記第２流路の長さ方向において互いに離間する形で上記第２流路に連通し、上記第２流路における上記第１流路との連通口から遠い上記分岐流路ほど断面積が大きいことを特徴とする。

請求項５の発明によれば、第２流路における第１流路との連通口から遠い分岐流路ほど断面積が大きくなっているので、冷媒が第２流路から分岐流路に流入することによって第２流路における冷媒の流量が減少しても、複数の分岐流路それぞれにおける冷媒の流量を等しくすることが可能となり、個々のＬＥＤモジュールにおいて冷媒によって吸収される熱量が等しくして、複数のＬＥＤモジュール間の温度差を小さくできるから、複数のＬＥＤモジュールにおいて明るさがばらつくことをさらに抑制できる。

本発明は、ＬＥＤチップの発効効率の低下を抑制でき、その上複数のＬＥＤモジュールにおいて明るさがばらつくことを抑制できるという効果を奏する。

（実施形態１）
本実施形態の光源装置は、図１に示すように、複数のＬＥＤモジュール１と、複数のＬＥＤモジュール１それぞれに対応する形に設けられた複数の冷却路２と、冷却手段１００より供給された冷却用の冷媒を複数の冷却路２それぞれに分配する分配手段３とを備えている。

ここで、冷却手段１００は、例えば、分配手段３に冷媒を送出するポンプ（図示せず）を備えるものであり、本実施形態における冷却手段１００では冷媒として水を採用している。また本実施形態では、各サブユニット１０を通った冷媒を冷却手段１００に戻すようにしている。つまり、本実施形態では、冷却手段１００と、分配手段３と、ＬＥＤモジュール１に設けた冷却路２とによって、冷媒の循環路を構成している。なお、本実施形態では、冷媒として水を例示しているが、冷媒は水に限定されるものではなく、シリコーン樹脂など、周知のものを採用することができる。また、上記ポンプは、吸込口（図示せず）より吸い込んだ冷媒を吐出口（図示せず）より送出するものであり、このようなポンプは従来周知であるから説明は省略する。

ＬＥＤモジュール１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、複数のＬＥＤチップ４と、複数のＬＥＤチップ４を収納するパッケージ５とで構成されている。パッケージ５は、複数のＬＥＤチップ４が一表面側（図３（ｂ）における上面側）に載設された金属板からなるベース基板５０と、ベース基板５０の上記一表面側に複数のＬＥＤチップ４を囲繞する形に設けられた金属板からなるカバー基板５１と、ベース基板５０とカバー基板５１とを絶縁する絶縁材層５２とを積層した積層体として構成される。ベース基板５０とカバー基板５１の材料としては、銅単体や銅系合金を用いている。

ＬＥＤチップ４は、例えば、紫外領域にピーク波長を有する紫外線ＬＥＤチップであり、ＬＥＤチップ４の一方の電極（アノード）は、ベース基板５０にダイボンドにより直接接続され、他方の電極（カソード）は、カバー基板５１にワイヤボンドにより接続されている（なお、ボンディングワイヤの図示は省略している）。つまり、ＬＥＤチップ４の一方の電極はベース基板５０に電気的に接続され、他方の電極はカバー基板５１に電気的に接続されている。なお、本実施形態ではＬＥＤチップ４の一例として紫外線ＬＥＤチップを例示したが、ＬＥＤチップ４は紫外線ＬＥＤチップに限定されない。

カバー基板５１には、ベース基板５０に載設されたＬＥＤチップ４を露出させる形の露出孔５１ａが厚み方向に貫設されている。露出孔５１ａの内周面は、ベース基板５０からの距離が大きくなるほど露出孔５１ａの内径が広がる形に傾斜している。ここで、カバー基板５１には、凸曲面（図示例では球面状）を有する投光レンズ５３が、露出孔１７を閉塞する形で固着されている。この露出孔５１ａの内周面はＬＥＤチップ４が放射した光を投光レンズ５３側に反射する反射面として利用されるため、当該内周面のベース基板１１の上記一表面に対する傾斜角度や、反射率を調節することで、ＬＥＤモジュール１の配光を変化させることができる。なお、投光レンズ５３は凸曲面を有するものに限定する趣旨ではなく、ＬＥＤモジュール１により所望の配光が得られるように特性やＬＥＤチップ４に対する相対位置を変更すればよい。

したがって、ＬＥＤチップ４は、ベース基板５０と、絶縁材層５２と、カバー基板５１と、投光レンズ５３とで囲まれた密閉空間に位置する形でパッケージ５に収納され、湿度などの環境の影響から遮断されている。

ところで、パッケージ５は、ＬＥＤチップ４のヒートシンクを兼ねており、ベース基板５０の他表面（図３（ｂ）における下面）には、円形状の一対の流通口５０ａが開口し、ベース基板５０の内部には両流通口５０ａ間を連通する連通路５０ｂが形成されている。本実施形態の光源装置では、これら一対の流通口５０ａおよび連通路５０ｂによって、冷却用の冷媒（冷却用流体）を流す冷却路２が構成されている。この連通路５０ｂは、ベース基板５０においてＬＥＤチップ４が載設されている部位の近傍を通る形に形成され、連通路５０ｂを通る冷媒とＬＥＤチップ４との熱的な結合度を高めている。

また、ベース基板５０の長手方向両端部それぞれには、ベース基板５０をホルダ６に取り付けるための取付孔５０ｃが形成されている。さらに、ベース基板５０には別のＬＥＤモジュール１のカバー基板５１との接続に用いられる接続孔５０ｄが形成され、カバー基板５１には別のＬＥＤモジュール１のベース基板５０との接続に用いられる接続孔５１ｂが形成されている。ところで、ベース基板５０の上記他表面における各流通口５０ａの周囲には、それぞれ円形に開口した凹所５０ｅが形成されており、流通口５０ａは、凹所５０ｅの内底面に開口している。また、流通口５０ａは凹所５０ｅと同心上に形成されている。

分配手段３は、冷却手段１００から送出された冷媒が流入する主流路３０（図４参照）と、複数の冷却路２それぞれに対応する形に設けられ主流路３０と冷却路２と連通させる複数の分岐流路とを有するものであり、複数のＬＥＤモジュール１が取り付けられた複数のホルダ６と、複数のホルダ６と冷却手段１００を連結する配管部８とで構成されている。本実施形態の光源装置においては、複数（２〜１０程度）のＬＥＤモジュール１およびホルダ６によってサブユニットを構成し、このようなサブユニットを複数搭載することによって、数十個のＬＥＤモジュールを備えたＬＥＤユニットを構成している。

ホルダ６は、図２に示すように、ＬＥＤモジュール１を並べて取り付ける取付面６０を有した支持基台として機能するものであり、例えば、絶縁性材料のなかでも比較的熱伝導率が高いＡｌＮ（窒化アルミニウム）により矩形板状に形成されている。ホルダ６の内部には、冷媒を通す供給路６１と、排出路６２とが形成され、取付面６０には、供給路６１に連通した複数の供給口６１ａが供給路６１の長さ方向において互いに離間する形に形成されており、本実施形態では、供給口６１ａが上記分岐流路となる。また、取付面６０には、排出路６２に連通した複数の排出口６２ａが排出路６２の長さ方向において互いに離間する形に形成されている。ここで、供給路６１および排出路６２それぞれは、流路断面積が一様（内径が一様）な円柱状の穴部からなる。また、供給口６１ａと排出口６２ａはそれぞれ円形に開口するとともに、開口径は上述した流通口５０ａの開口径に略一致する。また、供給口６１ａと排出口６２ａとの距離は、ベース基５０の両流通口５０ａ間の距離と等しくしている。

このようなホルダ６に、ＬＥＤモジュール１を取り付けるには、ベース基板５０の上記他表面をホルダ６の取付面６０に当接させた状態で、取付孔５０ｃを通して取付ねじ（図示せず）をホルダ６のねじ孔（図示せず）に螺合させればよい。このとき、ベース基板５０の一方の流通口５０ａの口軸が、供給口６１ａの口軸に一致し、他方の流通口５０ａの口軸が、排出口６２ａの口軸に一致するようになっている。なお、ＬＥＤモジュール１をホルダ６に取り付けるにあたっては、ベース基板１の凹所５０ｅ内に、ゴム弾性を有した円環状のＯリング５４を配置しておき、凹所５０ｅの内底面とホルダ６の取付面６０との間でＯリング５４を圧縮する形でＬＥＤモジュール１をホルダ６に取り付けることにより、供給口６１ａと排出口６２ａと各流通口５０ａとを隙間なく結合する。

ところで、隣接するＬＥＤモジュール１は、接続板７によって電気的に接続される。接続板７は、長帯状の金属板より曲成され、ベース基板５０の前面（ベース基板５０の上記一表面）に重なるベース側片７ａと、カバー基板５１の前面（カバー基板５１におけるベース基板５０とは反対面）に重なるカバー側片７ｂと、ベース側片７ａとカバー側片７ｂとを連結する連結片７ｃとを連続一体に備えている。この接続板７のベース側片７ａおよびカバー側片７ｂそれぞれには、接続ねじＳが挿通される貫通孔７ｄが形成されている。

接続板７を用いて隣接するＬＥＤモジュール１のベース基板５０とカバー基板５１とを電気的に接続するには、接続板７のベース側片７ａを一方のＬＥＤモジュール１のベース基板５０の前面に重ねるとともに、カバー側片７ｂを他方のＬＥＤモジュール１のカバー基板５１の前面に重ねた状態で、ベース側片７ａの貫通孔７ｄを通して接続ねじＳをベース基板５０の接続孔５０ｄに螺合するとともに、カバー側片７ｂの貫通孔７ｄを通して接続ねじＳをカバー基板５１の接続孔５１ｂに螺合すればよい。

上述したように接続板７を用いて隣接するＬＥＤモジュール１を接続することにより、隣接するＬＥＤモジュール１においてベース基板５０とカバー基板５１とが互いに接続され、結果的に複数個のＬＥＤモジュール１においてＬＥＤチップ４を直列接続することが可能になっている。

配管部８は、図１に示すように、冷却手段１００に連結され冷却手段１００から送出された冷媒が流入する供給管８０と、供給管８０と複数のホルダ６それぞれとを連結し供給管８０に流入した冷媒をホルダ６の供給路に供給する複数の分岐供給管８１と、冷却手段１００に連結され冷却手段１００に冷却炉６を通過した冷媒を流入させる排出管８２と、排出管８２と複数のホルダ６それぞれとを連結し排出路６２より排出された冷媒を排出管８２に流入させる分岐排出管８３とを備えている。

ここで、供給管８０、分岐供給管８１、排出管８２、および分岐排出管８３それぞれは、流路断面積（長さ方向に直交する面内における内部空間の断面積）が一様（内径が一様）な円筒状の配管からなる。また、複数の分岐供給管８１は、図４に示すように、供給管８０の長さ方向（図４における左右方向）において互いに離間する形で供給管８０に連結され、その流路断面積はいずれも等しくなっている。さらに、供給管８１の内径は分岐供給管８１の内径より大きく、分岐供給管８１の内径は供給路６１の内径と等しく、排出管８２の内径は分岐排出管８３の内径より大きく、分岐排出管８３の内径は排出路６２の内径と等しくしている。

このような配管部８とホルダ６とによって構成された分配手段３では、冷却手段１００から送出された冷媒は、図１に示すように、供給管８０に流入し、供給管８０から分岐供給管８１に流入する。そして、分岐供給管８１に流入した冷媒は、ホルダ６の供給路６１および供給口６１ａを通じて冷却路２に流入し、冷却路２を通ることでＬＥＤチップ４より熱を吸収する。冷却路２を通った冷媒は、ホルダ６の排出口６２ａより排出路６１に流入し、分岐排出管８３、排出管８２を経て冷却手段１００に戻される。

このように本実施形態の光源装置では、供給管８０および分岐供給管８１それぞれの内部空間およびホルダ６の供給路６１によって、分配手段３の主流路３０が構成されており、また、上述したように供給口６１ａが分岐流路を構成している。そして、分配手段３の主流路３０は、冷却手段１００から送出された冷媒が流入する第１流路３０ａ（図４参照）と、所定数の分岐流路と連通し第１流路３０ａに流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路３０ｂ（図４参照）とで構成され、本実施形態の光源装置では、供給管８０の内部空間が第１流路３０ａを構成し、分岐供給管８１の内部空間およびこれと連通するホルダ６の供給路６１が第２流路３０ｂを構成している。ここで、複数の分岐供給管８１は、上述したように、供給管８０の長さ方向において互いに離間する形で供給管８０に連結されているため、複数の第２流路３０ｂは、第１流路３０ａの長さ方向において互いに離間する形で第１流路３０ａに連通している。

また、配管部８における複数の分岐供給管８１それぞれには、水量調整手段８４が設けられており、これによって、供給管８０における冷媒流入口からの距離に関わらずに、複数の分岐供給管８１における冷媒の流量（すなわち第２流路３０ｂを流れる冷媒の流量）を等しくしている。このような水量調整手段８４としては、例えば、圧力調整用レギュレータを採用することができ、この場合、圧力調整用レギュレータによって、複数の分岐供給管８１それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるように冷媒の圧力を調整すればよい。なお、水量調整手段８４としては、オリフィスを利用することもでき、この場合、供給管８０の上記冷媒流入口から遠い分岐供給管８１ほど開口（流路断面積）が大きいオリフィスを用いればよい。

すなわち、本実施形態における分配手段３は、複数の第２流路３０ｂそれぞれにおける冷媒の流量が等しくなるように冷媒の圧力を調整する複数の圧力調整用レギュレータからなる水量調整手段８４を有しているので、供給管８０から分岐供給管８１に流入する冷媒の流量（第１流路３０ａから第２流路３０ｂに流入する冷媒の流量）は、いずれの分岐供給管８１においても等量となるように調整される。

以上述べた本実施形態の光源装置によれば、冷媒によってＬＥＤモジュール１を冷却できるから、発熱によるＬＥＤチップ４の発光効率の低下を抑制することができる。その上、複数の第２流路３０ｂそれぞれにおける冷媒の流量が等しいので、第２流路３０ｂそれぞれに連結された所定数のＬＥＤモジュール１の組毎（つまりサブユニット毎）に等量の冷媒を供給することができるから、所定数のＬＥＤモジュール１の組（サブユニット）それぞれにおいて冷媒によって吸収される熱量が等しくなって、所定数のＬＥＤモジュール１の組（サブユニット）間の温度差を小さくでき、その結果、複数のＬＥＤモジュール１において明るさがばらつくことを抑制できる。なお、ホルダ６の供給路６１より供給口６１ａに供給される冷媒の流量は、供給路６１における冷媒流入口より遠い供給口６１ａほど少なくなるが、供給口６１ａの数が少なければ（例えば２〜１０程度であれば）、大きな影響はない。

なお、本実施形態では、冷却路２をＬＥＤモジュール１のベース基板５０に形成しているが、冷却路２は必ずしもベース基板５０に形成する必要はなく、ホルダ６に形成するようにしてもよい。この点は後述する実施形態２，３においても同様である。

（実施形態２）
本実施形態の光源装置は、分配手段３の一部を構成する配管部８の構成が実施形態１と異なっており、その他の構成は実施形態１と同様であるから図示および説明を省略する。

本実施形態における配管部８の供給管８０は、図５に示すように、実施形態１のような流路断面積が一様な円筒状（図４参照）ではなく、供給管８０における冷媒の上流側（図５における左側）から下流側（図５における右側）にいくにつれて流路断面積が小さくなる円筒状に形成されている点と、水量調整手段８４を備えていない点とで実施形態１と異なっている。したがって、本実施形態における第１流路３０ａは、冷媒流入口から離間する（図５における右側にいく）につれて断面積が徐々に小さくなる形に形成されている。その他の構成については実施形態１における配管部８と同様である。

このような本実施形態の配管部８の供給管８０に冷却手段１００から冷媒が流入すると、冷媒は供給管８０内を流れ、分岐供給管８１を経由して冷却路２に流入する。ここで、供給管８０より分岐供給管８１に冷媒が流入すると（第１流路３０ａより第２流路３０ｂに冷媒が流入すると）、当然、第１流路３０ａにおける冷媒の流量が減少する。ここで、冷媒の流量と流速は、連続の式（流量＝流路断面積×流速）より比例関係にあるため、流路断面積が一定であれば、流量が減少すればするほど第１流路３０ａにおける冷媒の流速は減少する。つまり、第１流路３０ａでは第１流路３０ａの冷媒流入口（主流路３０の冷媒流入口）より離れるほど冷媒の流速は遅くなり、その結果、第１流路３０ａの冷媒流入口より遠い第２流路３０ｂほど冷媒の流量が少なくなる。

しかしながら、本実施形態における第１流路３０ａは、上述したように、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が徐々に（連続的に）小さくなる形に形成されているので、第２流路３０ｂに冷媒が流れても第１流路３０ａにおける冷媒の流速をほぼ一定に維持することができ、これによって、第１流路３０ａの冷媒流入口より遠い第２流路３０ｂであっても、この第２流路３０ｂよりも第１流路３０ａの冷媒流入口に近い第２流路３０ｂと同等の流速が得られるようになっている。そして、複数の第２流路３０ｂの流路断面積はいずれも等しくしているので、複数の第２流路３０ｂにおける冷媒の流量は等しくなる。

以上述べた本実施形態の光源装置によれば、実施形態１と同様に冷媒によってＬＥＤモジュール１を冷却できるから、発熱によるＬＥＤチップ４の発光効率の低下を抑制することができる。その上、第１流路３０ａの断面積が主流路３０の冷媒流入口から離間するにつれて小さくなっているので、冷媒が第１流路３０ａから第２流路３０ｂに流入することによって第１流路３０ａにおける冷媒の流量が減少しても、第１流路３０ａにおいて冷媒の流速が低下することを抑制して、複数の第２流路３０ｂそれぞれにおける冷媒の流量を等しくすることが可能となり、第２流路３０ｂそれぞれに連結された所定数のＬＥＤモジュール１の組毎（つまりサブユニット毎）に等量の冷媒を供給することができるから、所定数のＬＥＤモジュール１の組（サブユニット）それぞれにおいて冷媒によって吸収される熱量が等しくなって、所定数のＬＥＤモジュール１の組（サブユニット）間の温度差を小さくでき、その結果、複数のＬＥＤモジュール１において明るさがばらつくことを抑制できる。なお、ホルダ６の供給路６１より供給口６１ａに供給される冷媒の流量は、供給路６１における冷媒流入口より遠い供給口６１ａほど少なくなるが、供給口６１ａの数が少なければ（例えば２〜１０程度であれば）、大きな影響はない。

なお、本実施形態における第１流路３０ａは、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が徐々に小さくなる形に形成されたものに限定されず、例えば、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が段階的に小さくなる形に形成されていてもよく、この場合、第２流路３０ｂと連通する箇所において第１流路３０ａの断面積を小さくすればよい。さらに、これらは組み合わせるようにしてもよく、要するに、第１流路３０ａは、複数の第２流路３０ｂにおける流速が等しくなるように、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が小さくなる形に形成されていればよい。

また、本実施形態における配管部８では、供給管８０を、冷媒流入口から離間するにつれて流路断面積が小さくなる円筒状に形成しているが、供給管８０の冷媒流入口から遠い分岐供給管８１ほど断面積（流路断面積）が大きくなる（つまり、第１流路３０ａの冷媒流入口から遠い第２流路３０ｂほど断面積が大きくなる）ようにしてもよく、このようにしても、複数の第２流路８１における冷媒の流量をそれぞれ等しくすることができる。

（実施形態３）
本実施形態の光源装置は、分配手段３のホルダ６の構成が実施形態１と異なっており、その他の構成は実施形態１と同様であるから図示および説明を省略する。

本実施形態におけるホルダ６は、図６に示すように、第２流路３０ｂの一部を構成する供給路６１が、上記実施形態１のような流路断面積が一様な形の円形状の穴部ではなく、第１流路３０ａとの連通口から離間する（図６における左側にいくに）につれて断面積が徐々に（連続的に）小さくなる形の円形状の穴部に形成されている。一方、分岐流路となる供給口６１ａは、いずれも流路断面積が一様な形の円形状の孔部となっており、複数の分岐流路の流路断面積はいずれも等しくなっている。

そして、本実施形態におけるホルダ６の供給路６１に分岐供給管８１から冷媒が流入すると、冷媒は供給路６１内を流れ、供給口６１ａを経由してＬＥＤモジュール１の冷却路２に流入する。ここで、供給路６１より供給口６１ａに冷媒が流入すると（第２流路３０ｂより分岐流路に冷媒が流入すると）、当然、供給路６１における冷媒の流量が減少するが、本実施形態における供給路６１は、上述したように、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が徐々に小さくなる形に形成されているので、供給口６１ａに冷媒が流れても供給路６１における冷媒の流速をほぼ一定に維持することができ、これによって、第２流路３０ｂにおける第１流路３０ａとの連通口より遠い供給口６１ａであっても、当該供給口６１ａよりも上記連通口に近い供給口６１ａと同等の流速が得られるようになっている。そして、複数の供給口６１ａの流路断面積はいずれも等しくしているので、複数の供給口６１ａにおける冷媒の流量は等しくなる。

以上述べた本実施形態の光源装置によれば、実施形態１と同様の効果を奏する上に、第２流路３０ｂの断面積が第１流路３０ａとの連通口から離間するにつれて小さくなっているので、冷媒が第２流路３０ｂから分岐流路となる供給口６１ａに流入することによって第２流路３０ｂにおける冷媒の流量が減少しても、第２流路３０ｂにおいて冷媒の流速が低下することを抑制して、複数の分岐流路それぞれにおける冷媒の流量を等しくすることが可能となり、複数のＬＥＤモジュール１それぞれにおいて冷媒によって吸収される熱量を等しくして、複数のＬＥＤモジュール１間の温度差を小さくできるから、複数のＬＥＤモジュール１において明るさがばらつくことをさらに抑制できる。

なお、本実施形態における供給路６１は、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が徐々に小さくなる形に形成されたものに限定されず、例えば、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が段階的に小さくなる形に形成されていてもよく、この場合、供給口６１ａと連通する箇所において供給路６１の断面積を小さくすればよい。さらに、これらは組み合わせるようにしてもよく、要するに、第２流路３０ｂは、複数の供給口６１ａにおける流速が等しくなるように、複数の供給口６１ａと連通している領域においては、第１流路３０ａとの連通口から離間するにつれて断面積が小さくなる形に形成されていればよい。

ところで、図６に示す例では、複数の供給口６１ａの流路断面積をいずれも同じ大きさとしたが、複数の供給口６１ａについては、第２流路３０ｂにおける第１流路３０ａとの連通口から遠い供給口６１ａほど断面積が大きくしてもよい。

この場合、第２流路３０ｂにおける第１流路３０ａとの連通口から遠い供給口６１ａほど断面積が大きくなっているので、冷媒が第２流路３０ｂから供給口６１ａに流入することによって第２流路３０ｂにおける冷媒の流量が減少しても、複数の供給口６１ａそれぞれにおける冷媒の流量を等しくすることが可能となり、個々のＬＥＤモジュール１において冷媒によって吸収される熱量が等しくして、複数のＬＥＤモジュール１間の温度差を小さくできるから、複数のＬＥＤモジュール１において明るさがばらつくことをさらに抑制できる。

なお、分岐流路となる供給口６１の流路断面積を変更するにあたっては、供給口６１の少なくとも一部の流路断面積を他部より小さくすれば足り、また供給口６１の断面積を変更する代わりに、冷却路２の断面積を変更することで、複数の冷却路２それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるようにしてもよく、また、Ｏリング５４の内径を変更することで、Ｏリング５４をオリフィスとして利用し、これによって、複数の冷却路２それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるようにしてもよい。

また、本実施形態におけるホルダ６の構成はあくまで一例であって、これに限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない程度に変更することができる。また、本実施形態におけるホルダ６の構成は上記実施形態１に限らず上記実施形態２にも採用できることはいうまでもない。

実施形態１の光源装置の概略説明図である。同上におけるＬＥＤユニットの分解斜視図である。同上におけるＬＥＤモジュールを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分断面図である。同上における配管部の説明図である。実施形態２の光源装置における配管部の説明図である。実施形態３の光源装置におけるホルダの平面図である。

符号の説明

１ＬＥＤモジュール
２冷却路
３分配手段
４ＬＥＤチップ
５パッケージ
３０主流路
３０ａ第１流路
３０ｂ第２流路
６１供給路
６１ａ供給口（分岐流路）
１００冷却手段

Claims

複数のＬＥＤチップをパッケージに収納してなる複数のＬＥＤモジュールと、複数のＬＥＤモジュールそれぞれに対応する形に設けられた複数の冷却路と、冷却手段より供給された冷却用の冷媒を複数の冷却路それぞれに分配する分配手段とを備え、
分配手段は、冷却手段から送出された冷媒が流入する主流路と、複数の冷却路それぞれに対応する形に設けられ主流路と冷却路と連通させる複数の分岐流路とを有し、複数の冷却路それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるように主流路から分岐流路に冷媒を供給することを特徴とする光源装置。
上記主流路は、上記冷却手段から送出された冷媒が流入する第１流路と、所定数の分岐流路と連通し第１流路に流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路とで構成され、
上記分配手段は、複数の第２流路それぞれにおける冷媒の流量が等しくなるように冷媒の圧力を調整する複数の圧力調整用レギュレータを有していることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
上記主流路は、上記冷却手段から送出された冷媒が流入する第１流路と、所定数の分岐流路と連通し第１流路に流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路とで構成され、
複数の第２流路は、第１流路の長さ方向において互いに離間する形で第１流路に連通し、
第１流路は、冷媒流入口から離間するにつれて断面積が小さくなる形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
上記主流路は、上記冷却手段から送出された冷媒が流入する第１流路と、所定数の分岐流路と連通し第１流路に流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路とで構成され、
上記所定数の分岐流路は、上記第２流路の長さ方向において互いに離間する形で上記第２流路に連通し、
上記第２流路は、上記第１流路との連通口から離間するにつれて断面積が小さくなる形に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の光源装置。
上記主流路は、上記冷却手段から送出された冷媒が流入する第１流路と、所定数の分岐流路と連通し第１流路に流入した冷媒を上記所定数の分岐流路それぞれに供給する複数の第２流路とで構成され、
上記所定数の分岐流路は、上記第２流路の長さ方向において互いに離間する形で上記第２流路に連通し、上記第２流路における上記第１流路との連通口から遠い上記分岐流路ほど断面積が大きいことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の光源装置。