JP6069610B2 - ライン光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のＬＥＤパッケージを用い、ライン状の光を照射することができるライン光照射装置に関し、特に、接着剤等に紫外線を照射して硬化するために好適に用いられるものに関するものである。

従来、ライン光照射装置として、特許文献１に示すように、複数のＬＥＤパッケージを１列に複数並べた発光ユニットを備えたものが知られている。

このようなライン光照射装置の発光ユニット３´において、長尺配線基板３１´に複数のＬＥＤパッケージ３２´を搭載する場合は、通常、図１１に示すように、ＬＥＤパッケージ３２´の配列方向とＬＥＤパッケージ３２´の縦（又は横）方向とを一致させている。しかし、図１２に示すように、ＬＥＤパッケージ３２´として複数のＬＥＤ素子３２２´（この図に示す態様では４個）が実装されたものを使用した場合は、ＬＥＤパッケージ３２´の配列方向とＬＥＤパッケージ３２´の縦（又は横）方向とを一致させると、図１３に示すように、横方向（ＢＢ線方向）の放射照度分布に２つのピークが形成され、放射照度ムラができやすく、接着剤等に紫外線を照射して硬化するために充分な放射照度となるように集光するのが難しいという不具合がある。

特開２００２−９３２２７号公報

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、放射照度ムラが解消されたライン光照射装置を提供することをその主たる所期課題としたものである。

すなわち本発明に係るライン光照明装置は、長尺基板に複数のＬＥＤパッケージが長手方向に沿って列状に配設されてなる発光ユニットと、前記発光ユニットの上部に長手方向に沿って設けられる長尺な集光部材とを備え、前記集光部材により集光されたライン状の光を射出するライン光照明装置であって、前記ＬＥＤパッケージが、第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って格子の交点上に位置するように所定間隔で配置されるとともに、光軸が互いに平行な複数のＬＥＤ素子を有しており、前記各ＬＥＤ素子が紫外線を射出するものであり、前記ＬＥＤパッケージの配列方向と前記ＬＥＤ素子が配置された第１の方向及び第２の方向とが異なっていることを特徴とする。なお、前記長尺な集光部材としては、例えば、ロッドレンズや、シリンドリカルレンズ、長尺な反射面を備えたリフレクタ部材等が挙げられる。

このようなものであれば、横方向の放射照度分布に複数のピークが形成されることを防ぐことができるので、横方向の放射照度ムラを解消することができる。また、本発明によれば、放射照度のピーク値の大きさと放射照度の積分値の大きさとをＬＥＤパッケージの配置角度の調整のみで制御できる。

本発明に係るライン光照明装置としては、例えば、前記ＬＥＤパッケージの配列方向と前記ＬＥＤ素子が配置された第１の方向及び第２の方向とが略４５°の角度で交わっているものが好適に用いられる。このようなものであれば、ＬＥＤパッケージの配列の中心線上に最も多くのＬＥＤ素子を位置させて、当該中心線から横方向に向けて徐々にＬＥＤ素子の数を減らすことができるので、ＬＥＤパッケージからの光を幅の狭いライン状に集光させることが可能となり、横方向の放射照度ムラを解消することができる。このため、ＬＥＤパッケージからの光を接着剤等に紫外線を照射して硬化するために充分な放射照度となるように集光することが可能となる。

このような構成の本発明によれば、横方向の放射照度ムラが解消された均一な光をワークに照射することができる。

本発明の一実施形態に係るライン光照射装置の全体斜視図。 同実施形態に係るライン光照射装置の高さ方向の断面図。 同実施形態における発光ユニットの全体斜視図。 同実施形態におけるＬＥＤパッケージの平面図。 同実施形態におけるＬＥＤパッケージの高さ方向の断面図。 同実施形態における発光ユニットの部分平面図。 同実施形態における発光ユニットの横方向の放射照度分布を示す図。 他の実施形態における発光ユニットの部分平面図。 他の実施形態におけるＬＥＤパッケージの平面図。 他の実施形態に係るライン光照射装置の要部を示す概念図。 従来の発光ユニットの全体斜視図。 従来の発光ユニットの部分平面図。 従来の発光ユニットの横方向の放射照度分布を示す図。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係るライン光照射装置１は、例えば接着剤等に紫外線を照射して硬化するために用いられるものであり、具体的には、図１〜３に示すように、ケーシング２と、帯状のプリント配線基板３１に複数のＬＥＤパッケージ３２を１列に搭載してなる発光ユニット３と、発光ユニット３の上部に設けられたロッドレンズ４と、を備えている。なお、以下の説明で、ＬＥＤパッケージ３２の配列方向を縦方向ともいい、その縦方向に直交しかつケーシング２の側板２２、２３と直交する方向を横方向、前記縦方向に直交しかつケーシング２の底板２１と直交する方向を高さ方向ともいう。

以下に各部を詳述する。
ケーシング２は、図１及び図２に示すように、発光ユニット３、ロッドレンズ４及び保護板６を収容するものである。具体的にケーシング２は、長尺金属製で、長手方向（延伸方向）に直交する断面が概略コの字形状をなすものであり、長手方向に延びる底板２１及びこの底板２１の長手方向両辺から上部に延びる一対の左右側板２２、２３を有する。このケーシング２は、押し出し又は引き抜き成型した一体ものであり、底板２１の裏面には、発光ユニット３からの熱を外部に放出するための放熱フィンＦが長手方向に沿って複数枚設けられている。さらに底板２１及び左右側板２２、２３には、ライン光照射装置１を外部部材（例えばラック等）に取り付けるための取付溝２Ｍが設けられている。また、ケーシング２の長手方向一端部及び他端部には、エンドプレート２４、２５がねじ等により固定される。これにより、ケーシング２は、上部に概略矩形状の光射出口２Ｈが形成される。なお、エンドプレート２５からはＬＥＤパッケージ３２に電力を供給するための電気ケーブル８が延出している。

発光ユニット３は、図３及び図６に示すように、帯状のプリント配線基板３１の表面に、複数のＬＥＤパッケージ３２を、光軸を一定方向に揃えて略直線状に１列に搭載したものである。

ＬＥＤパッケージ３２は、図４及び図５に示すように、上端面に開口する凹部を有する基体３２１と、凹部の底面に実装されたＬＥＤ素子３２２と、ＬＥＤ素子３２２を封止する封止部３２３と、を備えたものである。

基体３２１は、上端面に開口する凹部を有するものであり、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の熱伝導率が高い絶縁材料を成型してなるものが挙げられる。

基体３２１は、その凹部の底面に後述するＬＥＤ素子３２２を実装するものであるが、当該底面には、ＬＥＤ素子３２２が電気的に接続されるための配線導体（図示しない。）が形成されている。この配線導体が基体３２１内部に形成された配線層（図示しない。）を介してＬＥＤパッケージ３２の外表面に導出されて外部電気回路基板に接続されることにより、ＬＥＤ素子３２２と外部電気回路基板とが電気的に接続される。

基体３２１の凹部内面には、銀、アルミニウム、金等の金属メッキ等が施されることにより高反射率の金属薄膜が形成されており、リフレクタとして機能している。そして、基体３２１の凹部は開口に向かって徐々に拡開するように構成されており、凹部側面で反射した光がＬＥＤパッケージ３２の外部に導出されやすいように構成されている。

ＬＥＤ素子３２２は、窒化ガリウム系化合物半導体を下（凹部の底面側）にして凹部の底面に半田バンプや金バンプ等（図示しない。）を用いてフリップチップ実装されている。本実施形態では、４個のＬＥＤ素子３２２がＬＥＤパッケージ３２に実装されている。

封止部３２３は、基体３２１の凹部に充実されてその内部にＬＥＤ素子３２２を封止するものであり、透光性及び耐熱性に優れ、ＬＥＤ素子３２２との屈折率差が小さいシリコーン樹脂封止剤やガラス等からなるものである。

本実施形態では、ＬＥＤパッケージ３２の配列方向とＬＥＤ素子３２２の縦横の配列方向（図中、第１の方向及び第２の方向。なお、第１の方向と第２の方向とは逆であってもよい。）とは異なっており、ＬＥＤパッケージ３２の配列方向とＬＥＤ素子３２２の縦横の配列方向とが略４５°の角度で交わるようにＬＥＤパッケージ３２が配設されている。

ロッドレンズ４は、ケーシング２の左右側板２２、２３の長手方向の長さと略同一長さを有する等断面概略円形状をなす集光レンズである。このロッドレンズ４は、ケーシング２内において発光ユニット３の上部に長手方向に沿って設けられて、発光ユニット３に搭載された複数のＬＥＤパッケージ３２に対して所定位置となるように固定される。具体的には、ロッドレンズ４の光軸Ｃ２と複数のＬＥＤパッケージ３２の光軸Ｃ１とが一致するとともに複数のＬＥＤパッケージ３２に対してロッドレンズ４が所定距離離間するように固定される。なお、ロッドレンズ４の光射出側前方（上部）には、保護板６が設けられており、この保護板６は、熱膨張することから、左右側板２２、２３の内面に形成されたスライド溝７により若干の遊びを持って装着されている。

このように構成した本実施形態に係るライン光照射装置１によれば、ＬＥＤパッケージ３２の配列方向とＬＥＤ素子３２２の縦横の配列方向とが略４５°の角度で交わっているので、ＬＥＤパッケージ３２の配列の中心線上に最も多くのＬＥＤ素子３２２を位置させて、当該中心線から横方向に向けて徐々にＬＥＤ素子３２２の数を減らすことができるので、図７に示すように、ＬＥＤパッケージ３２からの光を細いライン状に集光させることが可能となり、横方向の放射照度ムラを解消することができる。このため、ＬＥＤパッケージ３２からの光を接着剤等に紫外線を照射して硬化するために充分な放射照度となるように集光することが可能となる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、図８に示すように、４個のＬＥＤ素子３２２が横方向に均等な間隔を空けて位置するように、ＬＥＤパッケージ３２を傾けて配設してもよい。このようにＬＥＤパッケージ３２を配設することにより、より幅の広いライン状の光を横方向の放射照度ムラなく射出することができる。

図６に示す前記実施形態と図８に示す実施形態とを比較すると、図６に示す前記実施形態の方が放射照度のピーク値は大きいが、放射照度の積分値は図８に示す実施形態の方が大きい。

接着剤を硬化させるために必要な紫外線の放射照度の最低ピーク値は、接着剤の種類によって異なる。そして、接着剤を硬化させるためには、その接着剤を硬化可能な最低限のピーク値があれば、放射照度の積分値が大きいほど接着剤を早く硬化できる。このため、接着剤の種類によっては図８に示す実施形態の方が適している。特に、図８に示す実施形態は、例えばコピー機のように搬送されている照射対象に紫外線を照射するものであり、接着剤を硬化させる面積が広く、硬化速度が要求されものに適している。

このように本発明によれば、放射照度のピーク値の大きさと放射照度の積分値の大きさとをＬＥＤパッケージの配置角度の調整のみで制御できる。

また、図９に示すように、ＬＥＤパッケージ３２に実装されるＬＥＤ素子３２２の数は特に限定されず、４個でなくともよく（図９（ａ）参照）、また、ｎ×ｎ個でなくｎ×ｍ個（ｎとｍとは互いに異なる整数を表す。）であってもよい（図９（ｂ）参照）。

本発明における長尺な集光部材としては、レンズに限られず、例えば図１０に示すような、長尺な反射面を備えたリフレクタ部材４´であってもよい。図１０に示す態様では、金属や樹脂からなるリフレクタ部材４´の内側面４´ａは、ＬＥＤパッケージ３２からの光を反射するシリンドリカル凹型反射面として機能するように蒸着面加工により鏡面にしてある。

リフレクタ部材４´の内側面４´ａに形成されているシリンドリカル凹型反射面を構成する楕円曲線Ａは２つの焦点を有しており、その一方の焦点（第１焦点）Ｆ１に開口Ｓ１が位置するようにスリットＳが配置され、他方の焦点（第２焦点）Ｆ２に照射目的点が位置するように照射面１０が軸Ｃ３に略直交した状態で配置される。

その他、本発明は上記の各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。

１・・・ライン光照射装置
３１・・・プリント配線基板
３２・・・ＬＥＤパッケージ
３２２・・・ＬＥＤ素子

Claims (2)

1. 長尺基板に複数のＬＥＤパッケージが長手方向に沿って列状に配設されてなる発光ユニットと、前記発光ユニットの上部に長手方向に沿って設けられる長尺な集光部材とを備え、前記集光部材により集光されたライン状の光を射出するライン光照明装置であって、
   前記ＬＥＤパッケージが、第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って格子の交点上に位置するように所定間隔で配置されるとともに、光軸が互いに平行な複数のＬＥＤ素子を有しており、
   前記各ＬＥＤ素子が紫外線を射出するものであり、
   前記ＬＥＤパッケージの配列方向と前記ＬＥＤ素子が配置された第１の方向及び第２の方向とが異なっていることを特徴とするライン光照明装置。
2. 前記ＬＥＤパッケージの配列方向と前記ＬＥＤ素子が配置された第１の方向及び第２の方向とが略４５°の角度で交わっている請求項１記載のライン光照明装置。