JP2017177088A - Irradiation unit and irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照射器具、及び、照射装置に関する。 The present invention relates to an irradiation instrument and an irradiation apparatus.
紫外線等の光を照射する照射装置が、印刷、又は、樹脂若しくは接着剤の硬化等の処理に用いられている。照射装置の光源には、LED(Light Emitting Diode)に代表される半導体発光素子が用いられる。LEDは、発光により熱を発生させる一方、高温下において発光効率が低下する。高温下での発光効率の低下を防止すべく、LEDを光源とする照射装置は、LEDが発光により発生させた熱を放熱することで冷却する必要がある。 An irradiation device that emits light such as ultraviolet rays is used for printing or curing a resin or an adhesive. As a light source of the irradiation device, a semiconductor light emitting element typified by LED (Light Emitting Diode) is used. While LEDs generate heat by light emission, light emission efficiency decreases at high temperatures. In order to prevent a decrease in luminous efficiency at high temperatures, it is necessary to cool an irradiating device using an LED as a light source by dissipating heat generated by the LED by light emission.
一方、照射装置は、紫外線などの光を照射する対象物に応じた寸法又は形状を有する必要がある。 On the other hand, the irradiation device needs to have a size or shape corresponding to an object to be irradiated with light such as ultraviolet rays.
特許文献1は、他の部品などを用いることなく所定の長さの照射装置を構成することができるLEDチューブを開示している。
しかしながら、特許文献1のLEDチューブは、LEDが発光により発生させる熱について何ら考慮されていない。そのため、このLEDチューブが発光により発生させる熱によりLEDの発光効率の低下が生じ得るという問題がある。
However, the LED tube of
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、照射の対象物の様々な寸法又は形状に対応するとともに発光効率の低下を抑制する照射器具及び照射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an irradiation apparatus and an irradiation apparatus that can cope with various dimensions or shapes of an object to be irradiated and suppress a decrease in luminous efficiency. To do.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る照射器具は、筐体と、前記筐体に配置された発光素子と、前記筐体に配置され、前記発光素子と熱的に接続されている放熱機構と、前記筐体に配置され、他の照射器具を前記筐体に連結する連結機構とを備える。 In order to achieve the above object, an irradiation apparatus according to one embodiment of the present invention includes a housing, a light-emitting element disposed in the housing, and the housing, and is thermally connected to the light-emitting element. A heat dissipating mechanism, and a connecting mechanism that is disposed in the housing and connects another irradiation device to the housing.
これによれば、照射器具は、連結機構を用いて連結されることにより、照射の対象物の寸法又は形状に応じた照射装置を構成することができるとともに、連結した照明装置の放熱を十分に行い発光効率の低下を抑制することができる。なぜなら、照射器具は、光の照射に伴って発生した熱を適切に放熱する放熱機構をそれぞれに備えているため、照射器具の連結に伴って照射装置の発熱状態が変化したとしても、照射器具ごとに放熱が可能であるからである。また、照射の対象物の寸法又は形状に応じた照射装置を構成するために、放熱機構の再設計等を行わなくともよいという利点がある。 According to this, the irradiating device can be configured using an linking mechanism to form an irradiating device according to the size or shape of the object to be irradiated, and sufficiently dissipate heat from the connected lighting device. It is possible to suppress a decrease in luminous efficiency. Because the irradiator is equipped with a heat dissipation mechanism that appropriately dissipates the heat generated with light irradiation, even if the heat generation state of the irradiator changes with the connection of the irradiator. This is because it is possible to dissipate heat every time. In addition, there is an advantage that it is not necessary to redesign the heat dissipation mechanism in order to configure an irradiation device according to the size or shape of the irradiation target.
また、前記発光素子は、紫外線を含む光を照射してもよい。 The light emitting element may irradiate light including ultraviolet rays.
これによれば、照射器具は、紫外線を用いた印刷、又は、樹脂若しくは接着剤の硬化などのために用いられ得る。発光素子は、紫外線を照射するときの発熱量が比較的大きい。そのため、上記のように用いられる照射装置の光源素子は高温化しやすく、そのため高温下での発光効率の低下が生じやすい。よって、高温化しやすい光源素子の発光効率の低下をより一層抑制することができる。 According to this, the irradiation tool can be used for printing using ultraviolet rays, curing of a resin or an adhesive, or the like. The light emitting element generates a relatively large amount of heat when irradiated with ultraviolet rays. For this reason, the light source element of the irradiation apparatus used as described above is likely to have a high temperature, and therefore, the light emission efficiency is likely to decrease at a high temperature. Accordingly, it is possible to further suppress the decrease in the light emission efficiency of the light source element that is likely to be heated to high temperature.
また、前記放熱機構は、ヒートシンクと、前記ヒートシンクに風を送るファンであって、前記発光素子による光の出射方向に前記ヒートシンクに並んで配置され、前記出射方向に直交する方向の長さが前記ヒートシンクと略同一であるファンとを有してもよい。 The heat dissipation mechanism is a heat sink and a fan that sends air to the heat sink, and is arranged side by side with the heat sink in a light emitting direction of the light emitting element, and a length in a direction perpendicular to the emitting direction is the length You may have a fan substantially the same as a heat sink.
これによれば、照射装置内でファンにより送られる風が、当該ファンに並んで設けられたヒートシンクの全体に当たり、ヒートシンクによる放熱量を増大させることができる。これにより、照射装置は、ヒートシンクによる冷却効果を大きくすることができ、発光効率の低下をより一層抑制することができる。 According to this, the wind sent by the fan in the irradiation device hits the entire heat sink provided side by side with the fan, and the heat radiation amount by the heat sink can be increased. Thereby, the irradiation apparatus can increase the cooling effect by the heat sink, and can further suppress the decrease in light emission efficiency.
また、本発明の一態様に係る照射装置は、上記の照射器具を複数備え、複数の前記照射器具のうちの一の照射器具の連結機構は、前記一の照射器具に隣接する照射器具の連結機構と連結されている。 Moreover, the irradiation apparatus which concerns on 1 aspect of this invention is provided with two or more said irradiation tools, and the connection mechanism of one irradiation tool of the said several irradiation tools is the connection of the irradiation tool adjacent to the said one irradiation tool. It is connected with the mechanism.
これによれば、複数の照射器具が連結機構により連結されて構成される照射装置により、上記照射器具と同様の効果を奏する。 According to this, there exists an effect similar to the said irradiation instrument with the irradiation apparatus comprised by connecting a several irradiation instrument with a connection mechanism.
本発明に係る照射器具及び照射装置は、照射の対象物の様々な寸法又は形状に対応するとともに発光効率の低下を抑制することができる。 The irradiation tool and the irradiation apparatus according to the present invention can cope with various dimensions or shapes of the irradiation target and can suppress a decrease in luminous efficiency.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る照射器具及び照射装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。なお、以降の説明において、参照する図に示されたXYZ軸を用いて説明することがある。また、Z軸正方向を上と表現し、Z軸負方向を下と表現することもある。 Hereinafter, an irradiation instrument and an irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of the constituent elements, manufacturing steps, order of manufacturing steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements. Also, the following figures are schematic diagrams and are not necessarily shown strictly. In the following description, description may be made using the XYZ axes shown in the referenced drawings. Also, the positive Z-axis direction may be expressed as “up” and the negative Z-axis direction may be expressed as “down”.
(実施の形態)
本実施の形態において、照射の対象物の様々な寸法又は形状に対応するとともに、発光効率の低下を抑制することができる照射装置1について説明する。
(Embodiment)
In the present embodiment, a description will be given of an
図1は、本実施の形態に係る照射装置1の外観を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an
図1に示されるように、照射装置1は、Z軸負方向に光5を照射する照射装置である。照射装置1は、外部から電力を供給され、供給された電力を用いて光5を照射する。光5は、例えば紫外線であり、照射装置1は、紫外線を用いて、印刷、又は、樹脂若しくは接着剤の硬化などの処理を対象物51に施す装置として用いられる。なお、光5が紫外線であるとして以降の説明を行うが、光5は、他の波長の光、例えば可視光線であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
照射装置1は、それぞれがZ軸負方向に光を照射する複数の照射器具10A、10B及び10Cが連結されることで構成されている。なお、照射器具10A、10B及び10Cそれぞれは、互いに異なる照射器具であってもよいし、同じ照射器具であってもよい。以降では、照射器具10A、10B及び10Cそれぞれが同じ照射器具である場合を説明する。なお、照射器具10A、10B及び10Cそれぞれのことを照射器具10と表現することもある。
The
照射器具10の筐体11内には、発光素子が配置されており、発光素子が発光により熱を発生させる。筐体11内には、気体6が導入口26から導入され、発光素子が発光により発生させる熱を奪った後、排出口27から気体8として排出される。
A light emitting element is disposed in the
図2は、本実施の形態に係る照射器具10の内部構成を示す第一の模式図である。図3は、本実施の形態に係る照射器具10の内部構成を示す第二の模式図である。図2及び図3を参照しながら、照射器具10の内部構成を説明する。
FIG. 2 is a first schematic diagram illustrating the internal configuration of the
照射器具10は、筐体11と、発光部13と、基板15と、ヒートシンク17と、ファン19と、連結機構21及び23と、カバー25と、導入口26と、排出口27とを備える。
The
筐体11は、内部に照射器具10の構成要素を収容する筐体である。筐体11の材質は、金属又は合成樹脂などの剛性部材である。筐体11の材質として熱伝導度が比較的高い金属(アルミニウム、銅など)を用いると、筐体11による熱伝導及び放射により照射器具10内部の高温化を防ぐ効果が高められる。筐体11には、連結機構21及び23、導入口26及び排出口27が設けられている。筐体11は、例えば、Z軸方向を軸方向とする柱体であり、導入口26が上面(Z軸正方向側の底面)に配置され、排出口27が側面に配置される。
The
発光部13は、供給される電力により光を発する発光素子を含む発光部である。発光部13は、発光素子として、半導体発光素子、より具体的にはLEDを有する。また、発光部13が照射する光は、例えば紫外線である。発光部13は、発光により熱を発する。発光部13が発生させた熱は、基板15を介してヒートシンク17に伝達され放熱される。
The
基板15は、発光部13が配置される基板である。基板15は、筐体11の内壁に固定される板体であり、熱伝導度が比較的高い金属(例えば、銅又はアルミニウム)、又は、セラミック等により構成される。基板15は、発光部13が発する熱を伝達され、その熱をヒートシンク17に伝達する。
The
ヒートシンク17は、発光部13が発生させた熱を気体に放熱するための放熱部材である。ヒートシンク17は、例えば複数のフィンを有し、表面積を比較的大きくすることで放熱効率を向上している。ヒートシンク17は、放熱機構の一部に相当する。なお、ヒートシンク17は、あくまで、放熱機構の一例であり、発光部13が発生させた熱を外部に移動させる(放熱する)ものをヒートシンク17の代わりに採用してもよい。
The
ファン19は、ヒートシンク17に風7を送る送風器である。ファン19は、供給される電力によりプロペラを回転させることで風7を生成する。ファン19は、Z軸方向にヒートシンク17に並んで配置されており、生成する風7がヒートシンク17に当たる位置及び向きで筐体11内に固定されて配置されている。
The
ファン19のZ軸に直交する方向の長さはヒートシンク17と略同一である。より具体的には、図2に示されるようにヒートシンク17及びファン19のX軸方向の長さは、ともにW1に略等しく、また、図3に示されるようにヒートシンク17及びファン19のY軸方向の長さは、ともにW2に略等しい。このような寸法にすることで、ファン19により送られる風7を十分にヒートシンク17に当ててヒートシンク17を冷却することができる。なお、ファン19は、放熱機構の一部に相当する。
The length of the
連結機構21及び23は、照射器具10とは異なる照射器具(「他の照射器具」ともいう)を筐体11に連結する連結機構である。筐体11に連結される照射器具と、照射器具10とは、少なくとも、嵌合又は係合等のような機械的接続により、連結機構21及び23により連結される。そして、連結機構21及び23により連結された複数の照射器具10が照射装置1を構成する。
The
例えば、連結機構21は、筐体11の外面に、照射器具10の外方へ向けて突設された凸部である。また、連結機構23は、筐体11の外面に、照射器具10の内方に向けて窪んで設けられた凹部である。
For example, the
なお、連結機構21及び23は、機械的接続に加えて電気的接続により照射器具を連結するものであってもよい。例えば、連結機構21は、筐体11の外面に、照射器具10の外方へ向けて突設された電極31、より具体的にはバナナプラグとしてもよい。また、連結機構23は、筐体11の外面に、照射器具10の内方に向けて窪んで設けられた電極33、より具体的には、バナナジャックとしてもよい。このようにすると、照射器具10の発光部13及びファン19等が動作するための電力を受けるための専用の配線が不要となる利点がある。
In addition, the
また、連結機構21及び23によって筐体11に連結される照射器具は、照射器具10と同様にZ軸負方向に光5(例えば紫外線)を照射する照射器具であり、照射器具10と同じもの(つまり、照射器具10Aに対して照射器具10B)であってもよいし、照射器具10と異なるものであってもよい。なお、照射器具10は、連結機構21及び23のいずれか一方のみを備えてもよく、また、連結機構21又は23を2個以上備えてもよい。連結機構21及び23の具体的形状及び数等については後で詳しく説明する。
Further, the irradiating device connected to the
カバー25は、照射装置1を、光5の照射方向側から覆うカバー部材である。カバー25は、筐体11の下面に相当する位置に配置される。カバー25の材質は、透光性の合成樹脂又はガラスなどである。
The
導入口26は、筐体11内に気体6が導入される導入口である。導入口26には例えばフィルタが設けられており、ほこりなどの異物が筐体11内に導入されることを防止する。
The
排出口27は、筐体11内から気体8が排出される排出口である。排出口27は、筐体11の側面に設けられてもよいし、筐体11の下面に相当する位置に設けられてもよい。
The
以上のように、照射器具10は、単体で、供給される電力を用いて発光するとともに、発光により発生させた熱を適切に放熱するように上記のように設計されている。そして、照射の対象物の寸法又は形状に応じて、連結機構21及び23を用いて照射器具10を連結することで、連結された照射器具10により構成される照射装置1は、光5を照射する領域を、連結の仕方により照射の対象物に応じて変更することができる。
As described above, the
なお、連結機構21及び23を備えない照射器具が、照射の対象物の様々な寸法及び形状に対応するためには、照射の対象物に応じた照射器具を採用する必要があり、そのために対象物51に対応した放熱機構の新たな設計が必要となる。例えば、図1における対象物51に光5を照射するためには、照射器具は、図1における照射器具10A、10B及び10Cを合わせた寸法及び形状の筐体を採用する必要があり、筐体内の放熱機構の寸法及び形状も、対象物51に対応したものを採用する必要がある。
In addition, in order for an irradiation tool that does not include the
本実施の形態の照射器具10によれば、照射器具10を連結機構21及び23により連結することで、新たな放熱機構の設計を行うことなく、照射の対象物の様々な寸法及び形状に対応することができるという効果を奏する。
According to the
なお、上記は、照射の対象物の様々な寸法又は形状に対応するために新たな放熱機構の設計を行うことを排除することを意図したものではなく、照射の対象物の様々な寸法又は形状に対応するとともに、放熱機構の放熱性能をさらに改善すべく新たな放熱機構の設計を行ってもよい。 Note that the above is not intended to exclude the design of a new heat dissipation mechanism to accommodate various dimensions or shapes of the irradiation object, but various dimensions or shapes of the irradiation object. In addition, a new heat dissipation mechanism may be designed to further improve the heat dissipation performance of the heat dissipation mechanism.
次に、電極31及び33と発光部13とを結ぶ配線等の配置について説明する。上記のとおり発光部13は発光により熱を発する。電極31及び33及び上記配線は、温度変化があると寸法又は形状に変化が生じ、破損又は故障の原因となり得る。そのため、発光部13が発した熱が電極31及び33及び上記配線に伝達されにくくすることで、電極31及び33及び上記配線の温度変化を抑制することが求められる。
Next, the arrangement of wirings that connect the
図4は、本実施の形態に係る照射器具10の配線35及びコネクタ37の配置を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the arrangement of the
図4に示されるように、電極31及び33、電極31及び33と発光部13とを結ぶ配線35、並びに、配線35を互いに接続するコネクタ37は、領域41に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
領域41は、基板15の周縁部のうちの一部の領域であって、電極31と電極33とを結ぶように延設された領域である。領域41は、発光部13から離れており、発光部13から伝えられる熱が比較的少ない位置である。よって、電極31及び33、配線35並びにコネクタ37は、領域41に配置されることで、高温化が抑制され、温度変化による寸法等の変化を抑制することができる。その結果、電極31及び33、配線35並びにコネクタ37、その他照射器具10の構成要素の破損又は故障を未然に防ぐことができる。
The
次に、照射器具10が連結されて構成される照射装置1の形状について2つの例を挙げて説明する。
Next, the shape of the
図5は、本実施の形態に係る連結された照射器具10により構成される照射装置1の第一例を示す模式図である。図5は、上面視した照射装置1(Z軸正方向から見た照射装置1)を示している。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a first example of the
図5に示されるように、照射装置1は、複数の照射器具10(10A、10B及び10C)が、連結機構21及び23によりX軸に平行な一の直線状に連結されて構成される。複数の照射器具10のそれぞれは、Z軸負方向に光5を照射する姿勢で連結される。
As shown in FIG. 5, the
照射器具10のそれぞれは、1個の連結機構21と、1個の連結機構23とを、上面視にて互いに向かい合う2つの側面に備える。そして、隣接する照射器具10の連結機構23が連結機構21に連結されることで、複数の照射器具10が直線状に連結されている。
Each of the
なお、図5には、3個の照射器具10を直線状に連結した照射装置1を示しているが、2個、又は、3個より多くの照射器具10を連結することも可能である。
In addition, although the
このように構成される照射装置1は、図1に示される対象物51に対して光5を照射することができる。対象物51の寸法は、照射装置1のXY平面に平行な断面形状の寸法(X軸方向に長さL1、Y軸方向に長さL2)と概ね同じである。なお、照射装置1を構成する照射器具10の数が増えれば、それに応じて照射装置1のX軸方向の長さが増大し、対象物51のX軸方向の長さも増大する。
The
図6は、本実施の形態に係る連結された照射器具10により構成される照射装置1の第二例である照射装置1Aの外観を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing an appearance of an
図6に示される照射装置1Aは、4個の照射器具10A、10B、10C及び10D(以降、「4個の照射器具10A等」とも記載する)が連結されて構成されている。ここで、4個の照射器具10A等は、X軸方向に2列、Y軸方向に2列に並んで配列されている。なお、4個の照射器具10A等のそれぞれは、上記で説明した照射器具10と同じであるが、連結機構21及び23は以下のように配置されている。
The
図7は、本実施の形態に係る連結された4個の照射器具10A等により構成される照射装置の第二例である照射装置1Aを示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an
図7に示されるように、照射装置1Aは、4個の照射器具10A等が、連結機構21及び23により、X軸方向及びY軸方向それぞれに2列に並んで配列されるように連結されて構成される。4個の照射器具10A等は、Z軸負方向に光を照射する姿勢で連結される。
As shown in FIG. 7, the
また、4個の照射器具10Aそれぞれが備える連結機構21及び23の数は異なる。例えば、照射器具10は、2個の連結機構23である連結機構23A及び23Bを、上面視にて互いに隣合う2つの側面に備える。照射器具10Bは、1個の連結機構21と、1個の連結機構23とを、上面視にて互いに隣合う2つの側面に備える。照射器具10C及び10Dそれぞれは、1個の連結機構21を備える。
Further, the number of
なお、図7には、X軸方向及びY軸方向それぞれに2列に照射器具10等が配列された照射装置1Aが示されているが、X軸方向及びY軸方向それぞれに3列以上に照射器具10等が配列されてもよく、また、X軸方向とY軸方向の配列数が異なってもよい。また、上面視において矩形形状でなくてもよく、対象物の寸法又は大きさに応じた任意の形状、例えばL字状又はU字状であってもよい。
7 shows the
このように構成される照射装置1Aは、図6に示される対象物53に対して光5を照射することができる。対象物53の寸法は、照射装置1AのXY平面に平行な断面形状の寸法(X軸方向に長さL3、Y軸方向に長さL4)と概ね同じである。
The
図6及び図7に示されるように、複数の照射器具10を連結して構成される照射装置1及び1Aは、対象物51及び53のような様々な寸法及び形状を有する照射の対象物に光5を照射することができる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
本発明は、照射の対象物の寸法又は形状に対応するとともに、発光効率の低下を抑制する照明器具及び照射装置に適用できる。具体的には、印刷、又は、樹脂若しくは接着剤の硬化などのために紫外線などの光を照射する照明器具及び照射装置等に適用できる。 The present invention can be applied to a lighting apparatus and an irradiation apparatus that correspond to the size or shape of an object to be irradiated and suppress a decrease in luminous efficiency. Specifically, the present invention can be applied to a lighting apparatus and an irradiation apparatus that irradiate light such as ultraviolet rays for printing or curing a resin or an adhesive.
1、1A 照射装置
5 光
6、8 気体
7 風
10、10A、10B、10C、10D 照射器具
11 筐体
13 発光部
15 基板
17 ヒートシンク
19 ファン
21、23、23A、23B 連結機構
25 カバー
26 導入口
27 排出口
31、33 電極
35 配線
37 コネクタ
41 領域
51、53 対象物
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記筐体に配置された発光素子と、
前記筐体に配置され、前記発光素子と熱的に接続されている放熱機構と、
前記筐体に配置され、他の照射器具を前記筐体に連結する連結機構とを備える
照射器具。 A housing,
A light emitting device disposed in the housing;
A heat dissipation mechanism disposed in the housing and thermally connected to the light emitting element;
An irradiation device comprising: a coupling mechanism that is disposed in the housing and connects another irradiation device to the housing.
請求項1に記載の照射器具。 The irradiation instrument according to claim 1, wherein the light emitting element emits light including ultraviolet rays.
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクに風を送るファンであって、前記発光素子による光の出射方向に前記ヒートシンクに並んで配置され、前記出射方向に直交する方向の長さが前記ヒートシンクと略同一であるファンとを有する
請求項1又は2に記載の照射器具。 The heat dissipation mechanism is
A heat sink,
A fan for sending air to the heat sink, the fan being arranged side by side in the heat sink in the light emitting direction of the light emitting element, and having a length substantially perpendicular to the heat sink in a direction perpendicular to the emitting direction. The irradiation instrument according to claim 1 or 2.
複数の前記照射器具のうちの一の照射器具の連結機構は、前記一の照射器具に隣接する照射器具の連結機構と連結されている
照射装置。 A plurality of irradiation devices according to any one of claims 1 to 3,
The connection mechanism of one irradiation tool among the plurality of irradiation tools is connected to the connection mechanism of the irradiation tool adjacent to the one irradiation tool.
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