JP2014207410A

JP2014207410A - Light source unit

Info

Publication number: JP2014207410A
Application number: JP2013085652A
Authority: JP
Inventors: 了升大橋; Riyoumasu Ohashi; 祥寛金端; Yoshihiro Kanehata; 佳久横川; Yoshihisa Yokogawa
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-10-30

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure capable of effectively transmitting heat generated from light- emitting elements arranged at high density to a heat sink and radiating the heat from the heat sink, in a light source unit configured so that a plurality of belt-like wirings where the plurality of light-emitting elements are arranged are disposed in parallel on a light-emitting element substrate and the heat sink is attached to the rear surface of the light-emitting element substrate.SOLUTION: A belt-like wiring 2 includes a light-emitting part X where a light-emitting element 3 is arranged and a non-light-emitting part Y where the light-emitting element 3 is not arranged and which does not have a power feeding function. The non-light-emitting part Y is extended up to the end of a light-emitting element substrate 1 from the light-emitting part X.

Description

この発明は光源ユニットに関するものであり、特に、基板上に複数のＬＥＤ素子を備えた光源ユニットに係わるものである。 The present invention relates to a light source unit, and particularly to a light source unit having a plurality of LED elements on a substrate.

従来から、印刷業界や電子工業界などにおいては、被処理対象物である保護膜、接着剤、塗料、インキ、フォトレジスト、樹脂、配向膜等に対して、硬化、乾燥、溶融、あるいは軟化、改質処理などを行う光源として紫外線を放射する光源が多用されているが、近年においては、この紫外線領域の光を発光するＬＥＤ素子が利用されてきており、このような紫外線領域の光を放射するＬＥＤ素子を用いた紫外線光源ユニットが開発されている。
上記ＬＥＤ素子を用いた光源ユニットをインクジェットプリンターのインクジェットヘッドと組み合わせた構成が、特開２００４−３５８７６９号公報（特許文献１）に開示されている。 Conventionally, in the printing industry, the electronics industry, etc., the protective film, adhesive, paint, ink, photoresist, resin, alignment film, etc., which are objects to be processed, are cured, dried, melted, or softened. A light source that emits ultraviolet rays is often used as a light source for performing a modification process or the like. In recent years, LED elements that emit light in the ultraviolet region have been used, and such ultraviolet light is emitted. An ultraviolet light source unit using an LED element has been developed.
A configuration in which a light source unit using the LED element is combined with an inkjet head of an inkjet printer is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-358769 (Patent Document 1).

図３にその構成が示されている。
インクジェットプリンター２０は、紙などのプリントメディアＭにインクを噴出するインクジェットヘッド２１と、その片側、若しくは、両側に備えられた紫外線光源ユニット２２とを有している。これらのインクジェットヘッド２１および光源ユニット２２は、プリントメディアＭより所定間隔だけ上方に配置され、ガイドレール２３に懸架されてプリントメディアＭに対して横断方向Ｙに走査される。
前記インクジェットヘッド２１から噴射されてプリントメディアＭの表面に付着したＵＶインク滴は、光源ユニット２２から照射される紫外線により硬化される。これにより、インクジェットヘッド２１の走査方向Ｙにおいて、プリントメディアＭ表面にＵＶインクが着色される。
上記のＵＶインク滴の硬化後に、プリントメディアＭは長さ方向Ｘに、決められた距離だけ移動し、上記印刷動作が繰り返される。これにより、プリントメディア表面に絵図又は文字を形成できるものである。 FIG. 3 shows the configuration.
The ink jet printer 20 includes an ink jet head 21 that ejects ink onto a print medium M such as paper, and an ultraviolet light source unit 22 provided on one side or both sides thereof. The inkjet head 21 and the light source unit 22 are disposed above the print medium M by a predetermined distance, suspended on the guide rail 23 and scanned in the transverse direction Y with respect to the print medium M.
The UV ink droplets ejected from the inkjet head 21 and attached to the surface of the print medium M are cured by the ultraviolet rays irradiated from the light source unit 22. Thereby, the UV ink is colored on the surface of the print medium M in the scanning direction Y of the inkjet head 21.
After the UV ink droplets are cured, the print medium M moves in the length direction X by a predetermined distance, and the printing operation is repeated. Thereby, a picture or a character can be formed on the surface of the print medium.

ところで、この種のインクジェットヘッドの光源ユニットは、主に発光素子基板とヒートシンクから構成されている。
図４に示すように、光源ユニット２２において、ＬＥＤ素子などの発光素子２２１が実装された複数の発光素子基板２２２は、同一平面上においてＸ方向およびＹ方向に整列してアレイ状態に配置され、共通するヒートシンク２２３の表面に装着されている。これにより発光素子２２１からの発熱はヒートシンク２２３より放熱される。 By the way, the light source unit of this type of inkjet head is mainly composed of a light emitting element substrate and a heat sink.
As shown in FIG. 4, in the light source unit 22, a plurality of light emitting element substrates 222 on which light emitting elements 221 such as LED elements are mounted are aligned in the X direction and the Y direction on the same plane and arranged in an array state. It is mounted on the surface of the common heat sink 223. Accordingly, heat generated from the light emitting element 221 is radiated from the heat sink 223.

また、特開２００７−１６５７９１号公報（特許文献２）に、この種の発光素子基板の実装について開示されている。図５に示すように、例えば絶縁性物質である発光素子基板２２２の表面上に、金属によりなる直線状の帯状配線２２４が形成されている。この帯状配線２２４は不図示の電源と電気的に接続されている。発光素子２２１は、帯状配線２２４の伸びる方向に沿ってアレイ状態に配置される。この例においては、発光素子２２１がフリップチップ実装されて裏面に設けられた電極が帯状配線２２４に接続されており、帯状配線２２４より供給される電流が発光素子２２１を通じて隣接する帯状配線２２４へと流れる構造になっている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-165791 (Patent Document 2) discloses mounting of this type of light-emitting element substrate. As shown in FIG. 5, for example, a linear strip-like wiring 224 made of metal is formed on the surface of a light emitting element substrate 222 that is an insulating material. The strip wiring 224 is electrically connected to a power source (not shown). The light emitting elements 221 are arranged in an array along the direction in which the strip-like wiring 224 extends. In this example, the light-emitting element 221 is flip-chip mounted and the electrode provided on the back surface is connected to the strip-shaped wiring 224, and the current supplied from the strip-shaped wiring 224 passes through the light-emitting element 221 to the adjacent strip-shaped wiring 224. It has a flowing structure.

ところで、この種の光源ユニットにおいて発光素子はある一定方向に高密度に配置されており、この発光素子からの発熱量が大きいという問題がある。発光素子を冷却するために、発光素子基板の裏面にはヒートシンクが取り付けられるが、発光素子基板自体の熱伝導率が低いと、良好に排熱・冷却することができないという問題があった。 By the way, in this type of light source unit, the light emitting elements are arranged with high density in a certain direction, and there is a problem that the amount of heat generated from the light emitting elements is large. In order to cool the light emitting element, a heat sink is attached to the back surface of the light emitting element substrate. However, if the thermal conductivity of the light emitting element substrate itself is low, there is a problem that heat cannot be exhausted and cooled well.

特開２００４−３５８７６９号公報JP 2004-358769 A 特開２００７−１６５７９１号公報JP 2007-165791 A

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、複数の発光素子が配置された複数の帯状配線が、発光素子基板上に並列して配設され、該発光素子基板の背面にヒートシンクが取り付けられてなる光源ユニットにおいて、発光素子が高密度に配置されていて、その熱量が大きくても、また、発光素子基板自体の熱伝導率が低い場合でも、発光素子からの熱を良好に排熱し、発光素子を冷却することができるようにした光源ユニットの構造を提供せんとするものである。 In the present invention, in view of the above-described problems of the prior art, a plurality of strip-like wirings each having a plurality of light emitting elements are arranged in parallel on the light emitting element substrate, and a heat sink is attached to the back surface of the light emitting element substrate. In the light source unit thus formed, even if the light emitting elements are arranged at a high density and the amount of heat is large, or even when the thermal conductivity of the light emitting element substrate itself is low, the heat from the light emitting elements is discharged well. An object of the present invention is to provide a structure of a light source unit that can cool a light emitting element.

上記課題を解決するために、この発明の光源ユニットは、前記帯状配線が、前記発光素子が配置された発光部と、発光素子が配置されず給電機能を有しない非発光部とを備え、該非発光部が、前記発光部から前記発光素子基板の端部まで延設されていることを特徴とする。
また、前記発光素子基板を前記ヒートシンクに固定する金属製の固定手段が該ヒートシンクに直接接触するように設けられ、前記固定手段が冷却補助部材として機能することを特徴とする。また、前記帯状配線の非発光部が、前記固定手段の近傍まで延設されていることを特徴とする。また、前記固定手段が金属製のネジであることを特徴とする。
また、前記固定手段が、金属製のネジによって固定された金属製の爪状固定手段であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the light source unit of the present invention includes the band-shaped wiring including a light emitting unit in which the light emitting element is disposed and a non-light emitting unit in which the light emitting element is not disposed and has no power feeding function. The light emitting portion extends from the light emitting portion to an end portion of the light emitting element substrate.
Further, a metal fixing means for fixing the light emitting element substrate to the heat sink is provided so as to directly contact the heat sink, and the fixing means functions as a cooling auxiliary member. Further, the non-light emitting portion of the strip-like wiring is extended to the vicinity of the fixing means. Further, the fixing means is a metal screw.
Further, the fixing means is a metal claw-like fixing means fixed by a metal screw.

この発明の光源ユニットによれば、前記帯状配線が発光部と非発光部とからなることにより、熱伝導率の高い帯状配線が、発光素子が配設されず給電機能を有しない領域まで延長されていることとなり、発光素子から生じた熱を、その延長された端部まで速やかに熱を伝えることができ、ここからヒートシンクに伝達することができる。
すなわち、発光素子から生じた熱がヒートシンクに伝達されるまでに、この中間に位置する発光素子基板が障壁となる場合でも、熱源となる発光素子が設けられていない延長形成された帯状配線から直接熱を放射して冷却を有効なものとすることができる、という効果を奏するものである。 According to the light source unit of the present invention, the band-shaped wiring is composed of the light emitting part and the non-light-emitting part, so that the belt-shaped wiring having a high thermal conductivity is extended to a region where no light emitting element is arranged and has no power feeding function. Therefore, the heat generated from the light emitting element can be quickly transferred to the extended end portion, and can be transferred from here to the heat sink.
That is, by the time the heat generated from the light emitting element is transferred to the heat sink, even if the light emitting element substrate located in the middle serves as a barrier, the light emitting element serving as a heat source is not directly provided from the extended strip-like wiring. There is an effect that cooling can be made effective by radiating heat.

本発明の光源ユニットの平面図（Ａ）、側面図（Ｂ）、左側面図（Ｃ）Plan view (A), side view (B), left side view (C) of the light source unit of the present invention 他の実施例の平面図Plan view of another embodiment インクジェットプリンターの概略図Schematic diagram of inkjet printer 従来技術の光源ユニットの側面図Side view of a conventional light source unit 従来技術の光源ユニットの下面図Bottom view of a conventional light source unit

図１において、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は左側面図である。
図１（Ａ）に示されるように、例えば窒化アルミニウム等の絶縁性かつ熱伝導率の高い物質からなる発光素子基板１上には、金属からなる複数の帯状配線２、２が所定の絶縁間隔をもって並列配置されている。該帯状配線２を構成する金属は、例えば銅や金などの熱伝導率の高い材料が用いられる。
前記各帯状配線２上には、複数のＬＥＤ素子などの発光素子３、３が設けられており、発光素子基板１全体で発光素子３、３は千鳥状に配置されている。
そして、発光素子基板１の下面にはヒートシンク４が当接されており、発光素子３からの熱は基板１を介して該ヒートシンク４から放熱される。 1A is a plan view, FIG. 1B is a side view thereof, and FIG. 1C is a left side view thereof.
As shown in FIG. 1A, a plurality of strip-like wirings 2 and 2 made of metal are formed on a light-emitting element substrate 1 made of an insulating and high thermal conductivity material such as aluminum nitride. Are arranged in parallel. As the metal constituting the strip-like wiring 2, a material having high thermal conductivity such as copper or gold is used.
A plurality of light emitting elements 3 and 3 such as LED elements are provided on each of the strip-like wirings 2, and the light emitting elements 3 and 3 are arranged in a staggered manner on the entire light emitting element substrate 1.
A heat sink 4 is in contact with the lower surface of the light emitting element substrate 1, and heat from the light emitting element 3 is radiated from the heat sink 4 through the substrate 1.

しかして、前記帯状配線２、２は、ヒートシンク４の下面に形成された板状の冷却フィン５、５の延在する方向に沿うように発光素子基板１上に配置されていて、この基板１は、ヒートシンク４上に金属製のネジ１０などにより固定されている。
前記帯状配線２には、発光素子３、３が配設された発光部Ｘと、発光素子３が配設されない非発光部Ｙとが形成されている。この非発光部Ｙは、発光部Ｘから発光素子基板１の端部にまで延びていて、機能的に電気回路の役割を果たすものではない。
図１（Ａ）に示すように、帯状配線２、２の非発光部Ｙは、固定ネジ１０を避けるように延在していて、ネジ１０のある部分では該ネジ１０の近傍まで延在しており、それ以外の部分では、基板１の端部の近傍にまで延在している。 Thus, the strip-like wirings 2 and 2 are arranged on the light emitting element substrate 1 along the extending direction of the plate-like cooling fins 5 and 5 formed on the lower surface of the heat sink 4. Is fixed on the heat sink 4 with a metal screw 10 or the like.
The band-like wiring 2 is formed with a light emitting portion X in which the light emitting elements 3 and 3 are disposed and a non-light emitting portion Y in which the light emitting element 3 is not disposed. The non-light-emitting portion Y extends from the light-emitting portion X to the end of the light-emitting element substrate 1 and does not function as an electric circuit functionally.
As shown in FIG. 1A, the non-light emitting portion Y of the strip-like wirings 2 and 2 extends so as to avoid the fixing screw 10, and extends to the vicinity of the screw 10 at a portion where the screw 10 is present. The other portions extend to the vicinity of the end portion of the substrate 1.

一方、前記帯状配線２、２のうち並列位置の両側に位置する帯状配線２、２には、発光部Ｘから前記非発光部Ｙとは反対方向に給電部Ｚが延在している。
この給電部Ｚは、不図示の給電部材に接続されて発光素子３に給電するためのものである。 On the other hand, a feeding portion Z extends from the light emitting portion X in the opposite direction to the non-light emitting portion Y in the strip-like wires 2 and 2 located on both sides of the parallel position of the strip-like wires 2 and 2.
The power supply unit Z is connected to a power supply member (not shown) and supplies power to the light emitting element 3.

こうして形成された帯状配線２は、銅や金などの熱伝導率の高い金属から形成されており、これが発光機能や給電機能を有しない非発光部Ｙまで延長されていることにより、発光素子３から生じた熱を、帯状配線２の延長された端部、即ち、非発光部Ｙまで速やかに熱を伝えることができる。
この構造により、発光素子３から生じた熱がヒートシンク４に伝達されるまでに、この中間に位置する発光素子基板１が熱障壁となる場合であっても、延長形成された帯状配線２の非発光部Ｙから熱を放射して冷却を効果的に補助することができるという効果を奏する。
このとき、帯状配線２の近傍には、発光素子基板１をヒートシンク４に固定する固定手段として金属製のネジ１０が存在し、該ネジ１０は熱伝達率が高く、ヒートシンク４と直接螺合することにより接触しているので、帯状配線２の熱を効果的にヒートシンク４に伝達することから、冷却補助部材として機能する。 The band-like wiring 2 formed in this way is made of a metal having high thermal conductivity such as copper or gold, and is extended to the non-light emitting portion Y having no light emitting function or power feeding function. It is possible to quickly transfer the heat generated from the heat to the extended end portion of the strip-like wiring 2, that is, the non-light emitting portion Y.
With this structure, the heat generated from the light emitting element 3 is transferred to the heat sink 4 even when the light emitting element substrate 1 positioned in the middle serves as a thermal barrier. There is an effect that cooling can be effectively assisted by radiating heat from the light emitting portion Y.
At this time, a metal screw 10 exists as a fixing means for fixing the light emitting element substrate 1 to the heat sink 4 in the vicinity of the belt-like wiring 2, and the screw 10 has a high heat transfer coefficient and is directly screwed with the heat sink 4. Therefore, since the heat of the strip-like wiring 2 is effectively transmitted to the heat sink 4, it functions as a cooling auxiliary member.

図２に、発光素子基板１をヒートシンク４に固定する他の固定手段として、金属製の爪状固定手段１１が示されていて、該固定手段１１は、金属製の板状本体部１２と、ここから発光素子基板１方向に延びる固定爪１３、１３とからなる。前記本体部１２は、金属製のネジ１０により、直接ヒートシンク４に固定され、固定爪１３、１３が発光素子基板１をヒートシンク４に対して固定する。
なお、この例では、この固定手段１１は帯状配線２の非発光部Ｙ側の端部にのみ設ける構成を示したが、給電部Ｚ側の端部も同様な構成としてもよい。
この例の場合も、帯状配線２の熱が固定爪１３、１３から本体部１２に伝わり、ここからヒートシンク４に伝達されるとともに、ネジ１０からもヒートシンク４に伝達されるので、冷却補助部材としての機能が更に向上する。 FIG. 2 shows a metal claw-shaped fixing means 11 as another fixing means for fixing the light-emitting element substrate 1 to the heat sink 4. The fixing means 11 includes a metal plate-like main body 12, From here, it consists of fixed claws 13, 13 extending in the direction of the light emitting element substrate 1. The main body 12 is directly fixed to the heat sink 4 by a metal screw 10, and fixing claws 13 and 13 fix the light emitting element substrate 1 to the heat sink 4.
In this example, the fixing means 11 is provided only at the end of the belt-like wiring 2 on the non-light emitting portion Y side, but the end on the power feeding portion Z side may have the same configuration.
Also in this example, the heat of the belt-like wiring 2 is transmitted from the fixing claws 13 and 13 to the main body 12 and is transmitted from here to the heat sink 4 and also from the screw 10 to the heat sink 4. Is further improved.

以上説明したように、本発明のＬＥＤ素子などの発光素子を用いた光源ユニットでは、発光素子基板上に並列配置された帯状配線に、発光部と、非発光部とが形成されているので、発光素子からの熱的影響のない非発光部からヒートシンクに効果的に熱伝達されて、該ヒートシンクから放熱されるので、発光素子を効果的に冷却することができる。
また、発光素子基板をヒートシンクに固定する金属性の固定手段の近傍にまで前記非発光部を延在させることにより、前記固定手段が冷却補助部材として機能して、帯状配線からの放熱を更に効率的なものとすることができる。 As described above, in the light source unit using the light emitting element such as the LED element of the present invention, the light emitting part and the non-light emitting part are formed on the strip-like wiring arranged in parallel on the light emitting element substrate. Since heat is effectively transferred from the non-light-emitting portion having no thermal influence from the light emitting element to the heat sink and radiated from the heat sink, the light emitting element can be effectively cooled.
Further, by extending the non-light-emitting portion to the vicinity of the metallic fixing means for fixing the light emitting element substrate to the heat sink, the fixing means functions as a cooling auxiliary member, and heat dissipation from the belt-like wiring is more efficient. It can be a typical one.

１発光素子基板
２帯状配線
３発光素子
４ヒートシンク
５冷却フィン
Ｘ発光部
Ｙ非発光部
Ｚ給電部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element board | substrate 2 Strip | belt-shaped wiring 3 Light emitting element 4 Heat sink 5 Cooling fin X Light emission part Y Non-light emission part Z Feeding part

Claims

In a light source unit in which a plurality of strip-like wirings each having a plurality of light-emitting elements are arranged in parallel on a light-emitting element substrate, and a heat sink is attached to the back surface of the light-emitting element substrate, A light emitting portion in which an element is disposed and a non-light emitting portion in which no light emitting element is disposed and does not have a power feeding function, and the non-light emitting portion extends from the light emitting portion to an end portion of the light emitting element substrate. A light source unit characterized by that.

2. The light source unit according to claim 1, wherein a metal fixing means for fixing the light emitting element substrate to the heat sink is provided so as to directly contact the heat sink, and the fixing means functions as a cooling auxiliary member. .

The light source unit according to claim 2, wherein the non-light emitting portion of the strip-like wiring is extended to the vicinity of the fixing means.

The light source unit according to claim 2, wherein the fixing means is a metal screw.

The light source unit according to claim 2 or 3, wherein the fixing means is a metal claw-shaped fixing means fixed by a metal screw.