JP5928838B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

この発明は光源装置に関するものであり、特に、基板上に複数の発光素子が設けられた光源ユニットを複数備えた光源装置に係わるものである。

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発光素子（ＬＥＤ素子）を用いた紫外線光源ユニットを備えた光源装置が開発されている。
上記ＬＥＤ素子を用いた光源装置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。

このＬＥＤ素子を備えた光源ユニットにおいては、ＬＥＤ素子が動作中に熱を放出するためＬＥＤ素子の温度が上昇する。このＬＥＤ素子の温度が高くなると発光効率が悪化し、光の出力が低下してしまう。そのため、上記光源ユニットの一部には冷却機構が設けられている。
冷却機構には種々の方法があり、例えば、特表２０１１−５２９６２７号公報（特許文献２）には、冷却フィンを有するヒートシンクに対向して冷却ファンが設けられた冷却機構が開示されている。

ところで一方、紫外線の照射エリアを大きくするためには、上記光源ユニットを一方向に複数個並べて使用することが考えられている。複数の光源ユニットを並べて使用する場合、光源ユニットの配列方向に応じて冷却ファンも複数個並べる必要がある。

図６（Ａ）（Ｂ）にその概念構造が示されている。
図６（Ｂ）に示すように、光源装置は、ケーシング３０内に配設された、複数並列配置された光源ユニット１０、１０と、これに対向配置された複数の冷却軸流ファン２０、２０とからなる。
各光源ユニット１０は、表面に複数の発光素子（ＬＥＤ素子）１１、１１が実装された発光素子基板１２をヒートシンク１３に装着してなる。このヒートシンク１３にはその裏面に複数の冷却フィン１４、１４が設けられていて、前記冷却ファン２０はこの冷却フィン１４に対向配置されて、該冷却フィン１４に冷却風を当てるものである。

しかして、このような構造では、図６（Ａ）に示すように、隣接する冷却ファン２０、２０の冷却風がその前方空間において互いに干渉してしまい、冷却風が効率的にヒートシンクに向かって流れることができず、冷却効率が低下することが判明した。
そのため、各光源ユニット１０間で温度分布が相違し、また、各光源ユニット１０内の基板１２上の各ＬＥＤ素子１１間でも温度分布が相違してしまい、配光分布が低下するという不具合が生じていた。

特開２００４−３５８７６９号公報 特表２０１１−５２９６２７号公報

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、ケーシング内に、発光素子が実装された発光素子基板をヒートシンクに装着してなる複数の光源ユニットが並列配置されるとともに、前記ヒートシンクの冷却フィンに対して複数の冷却ファンが対向配置されてなる光源装置において、隣接する冷却ファンからの冷却風が互いに干渉することなく、その前方の光源ユニットの冷却フィンに効果的に当てられるようにして、発光素子群の配光分布を良好なものとすることができる構造を提供せんとするものである。

上記課題を解決するために、この発明の光源装置は、前記複数の光源ユニットは、前記ヒートシンクの冷却フィンの延在方向と直交する方向に並列配置され、前記複数の冷却ファンは、前記光源ユニットの配列方向と同方向に並列配置されるとともに、隣接する前記冷却ファンの間には、前記冷却フィンの延在方向と略平行に延在するとともに、該冷却フィンに向けて延在する仕切板が設けられていることを特徴とする。
また、前記仕切板は、前記隣接する光源ユニットにおける隣接位置に対向して設けられていることを特徴とする。
また、前記ヒートシンクの冷却フィンは、該冷却フィンの間隔が狭く設けられた密集部と、間隔が広く設けられた疎部とを有し、前記疎部は、前記冷却フィンの配列方向における前記ヒートシンクの中央部に形成されていることを特徴とする。
また、前記冷却ファンと前記ヒートシンクの間には、前記冷却フィンの延在方向と直交して延在するとともに、前記冷却ファンから前記ヒートシンクの冷却フィンに向けて、該冷却フィンの延在方向の一端側に向けて傾斜面を有する導風板が設けられていることを特徴とする。

この発明の光源装置によれば、隣接する冷却ファンからの冷却風が仕切板によって互いに干渉することが防止されて、各光源ユニットの冷却フィンに効果的に当てられて、発光素子の効果的且つ均一な冷却ができる。これにより、発光素子からの放射光の配光分布が向上する。
また、仕切板が隣接する光源ユニットにおける隣接位置に対向して設けられていることにより、各光源ユニット内での発光素子の間での冷却効果にも差がなく均一冷却される。
また、各光源ユニットにおける冷却フィンに疎密を付けて、中央部で間隔を広げて疎状態とすることで、もっとも温度が高くなる中央部分での冷却風と冷却フィンとの接触を良好にすることで、その部位での冷却効果を上げることができる。
更に、前記冷却ファンと前記ヒートシンクの間には、前記冷却フィンの延在方向と直交して延在するとともに、前記冷却ファンから前記ヒートシンクの冷却フィンに向けて、該冷却フィンの延在方向の一端側に向けて傾斜面を有する導風板が設けられていることによって、冷却ファンからの冷却風を冷却フィンの延在方向の一端側に導き、その他端側まで冷却フィンの延在方向の全長に亘って流すことができるので、その冷却効果が向上する。

本発明の光源装置の側断面図（Ａ）、Ａ−Ａ断面図（Ｂ） 他の実施例の側断面図 他の実施例の側断面図 他の実施例の側断面図（Ａ）、Ａ−Ａ断面図（Ｂ） 本発明の効果を表すグラフ 従来の光源装置の概略図

図１（Ａ）（Ｂ）に本発明の実施例が示されている。
図１（Ａ）において、本発明の光源装置は、ケーシング３０内に、複数の光源ユニット１０と、複数の冷却軸流ファン２０が収納されている。
前記光源ユニット１０は、ＬＥＤ素子などの発光素子１１と、これが実装された発光素子基板１２と、この発光素子基板１２が装着されたヒートシンク１３とからなる。
また、冷却ファン２０は、前記ヒートシンク１３の冷却フィン１４に対向配置されていて、この冷却ファン２０からの冷却風が該冷却フィン１４に当たってこれを冷却する。

前記複数の光源ユニット１０、１０は、前記ヒートシンク１３の冷却フィン１４の延在方向と直交する方向に並列配置されており、前記複数の冷却ファン２０、２０は、前記光源ユニット１０の配列方向と同方向に並列配置されている。そして、隣接する前記冷却ファン２０、２０の間には、前記冷却フィン１４の延在方向と略平行に延在するとともに、該冷却フィン１４に向けて延在する仕切板４０が設けられている。
このような配置とすることにより、図１（Ｂ）に示すように、冷却ファン２０からの冷却風は仕切板４０によって、隣接する他の冷却ファン２０からの冷却風と干渉することなく、冷却フィン１４方向に向かい、該冷却フィン１４の延在方向に沿って流れて当該冷却フィン１４を冷却し、その端部から導出排気される。

なお、この実施例では、３つの光源ユニット１０にひとつの冷却ファン２０が対応しているものが示されているが、光源ユニット１０の大きさや冷却ファン２０の大きさ等によってその対応個数は決定される。
ただ、前記仕切板４０は、隣接する光源ユニット１０、１０の隣接位置に対向して設けられることが好ましい。これにより、ひとつの光源ユニット１０内で、異なる領域の冷却ファン２０からの冷却風によって冷却されるようなことがなく、安定した均一な冷却がなされるものである。

図２に他の実施例が示されていて、仕切板４０を、冷却フィン１４の一部を延ばすことによって形成したものである。
すなわち、隣接する光源ユニット１０、１０における冷却フィン１４のうち、光源ユニット１０の隣接位置にある冷却フィン１４を延長するように冷却ファン２０方向に延ばして仕切板４０とするものである。

図３に他の実施例が示されていて、ヒートシンク１３における冷却フィン１４の配置に疎密を付けたもので、冷却フィン１４の配列方向の中央部において間隔を広くして疎状態としたものである。
材質がアルミニウムからなる一般的なヒートシンクにおいては、板状の冷却フィンが狭い間隔で並べられている。フィンの数が多ければ外気と接触する有効表面積が増えるので、それだけ冷却効率が向上するという理屈である。しかしながら、フィン間隔を狭くすると必然的にフィンの厚みが薄くなり有効表面積は増えるが、熱伝導率の高いアルミニウムでもフィンの隅々まで熱を伝えることができない。
また、冷却風が狭いフィン間に到達し難いということもあって、広くなった有効表面積を活かすことができず冷却効率が逆に下がることがある。
そこで熱が高くなるフィンの配列方向における中央部においてのみフィン間隔を広くとってやることで、フィンに当る冷却風を増やし冷却効率をあげることができる。

図４に更に他の実施例が示されていて、この実施例では、冷却ファン２０とヒートシンク１３との間に導風板５０が設けられている。
図４（Ｂ）に示されるように、この導風板５０は、前記冷却フィン１４の延在方向と直交して延在するとともに、冷却ファン２０から冷却フィン１４の延在方向の一端側１４ａに向けて傾斜している。これにより、冷却ファン２０からの冷却風を、前記冷却フィン１４の延在方向の一端側１４ａに向けて導き、その他端側１４ｂまで冷却フィン１４の延在方向の全長に亘って流すことができるので、その冷却効果が向上する。

＜実験＞
図１に示す光源装置において、仕切板がある本願の発明の実施例と、仕切板がない従来例における発光素子基板の温度を測定した。測定点は図１中で、Ａ〜Ｆ点である。
その結果が図５に示されていて、本発明の実施例（□）では、仕切板のない従来例（◇）に比べて各光源ユニットの発光素子基板の温度差が小さくなっていることがわかる。

以上説明したように、本発明の、発光素子が設けられた光源ユニットを複数備え、複数の冷却ファンが前記光源ユニットのヒートシンクに対向配置された光源装置では、隣接する冷却ファンの間に、前記ヒートシンクの冷却フィンの延在方向と略平行に延在するとともに、該冷却フィンに向けて延在する仕切板が設けられているので、該冷却ファンからの冷却風が互いに干渉することがなく、効率的に冷却フィンに当り、その冷却効果を損なうことがない。
また、前記冷却ファンとヒートシンクの間に導風板を設けたので、冷却ファンからの冷却風を冷却フィンの一端側に導いて、該冷却フィンの延在方向の全長に亘って流すことができ、有効に冷却することができる。

１０ 光源ユニット
１１ 発光素子（ＬＥＤ素子）
１２ 発光素子基板
１３ ヒートシンク
１４ 冷却フィン
２０ 冷却（軸流）ファン
３０ ケーシング
４０ 仕切板
５０ 導風板

Claims (1)

1. ケーシング内に、発光素子が実装された発光素子基板をヒートシンクに装着してなる複数の光源ユニットが隣接して並列配置されるとともに、前記ヒートシンクの冷却フィンに対して複数の冷却軸流ファンが対向配置されてなる光源装置において、
   前記複数の光源ユニットは、前記ヒートシンクの冷却フィンの延在方向と直交する方向に並列配置され、
   前記複数の冷却軸流ファンは、前記光源ユニットの配列方向と同方向に並列配置されるとともに、隣接する前記冷却軸流ファンの間には、前記冷却フィンの延在方向と略平行に延在するとともに、該冷却フィンに向けて延在する仕切板が設けられており、
   前記冷却軸流ファンの各々は、それぞれ複数の光源ユニットに対応しており、前記仕切板は、前記隣接する光源ユニットにおける隣接位置に対向して設けられていることを特徴とする光源装置。
   

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