JP6295455B2 - Light irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、光源と、光源で生じた熱を放熱する放熱手段とを備えた光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation device including a light source and heat radiating means for radiating heat generated by the light source.
前記光照射装置の一例として、例えば、特許文献1に示すライン光照射装置が知られている。
このライン光照射装置は、複数のLEDを搭載した長尺状のLED基板と、このLED基板を収容するケーシングと、当該ケーシングに固定されて前記複数のLEDからの光をライン状に集光させるロッドレンズとを有している。
また、前記LED基板が設けられるケーシングの底壁部の裏面には、LEDで発生する熱を外部に放出するための放熱フィンが長手方向に沿って複数枚設けられている。
As an example of the light irradiation apparatus, for example, a line light irradiation apparatus disclosed in
The line light irradiation device includes a long LED substrate on which a plurality of LEDs are mounted, a casing that accommodates the LED substrate, and a light that is fixed to the casing and collects light from the plurality of LEDs in a line shape. And a rod lens.
A plurality of heat radiation fins for releasing heat generated by the LEDs to the outside are provided on the back surface of the bottom wall portion of the casing where the LED substrate is provided.
ところが、特許文献1に記載のライン光照射装置では、LEDの出力が比較的低く、LEDの発熱量が小さい場合には、LEDに生じる熱を放熱フィンによって十分に放熱できるものの、例えば、紫外線を射出するLEDのようにLEDの出力が高い場合には、当該LEDの発熱量が大きく、十分な放熱量を確保し難いという問題があった。
However, in the line light irradiation device described in
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、光源に生じた熱を十分に放熱して当該光源を冷却できる放熱特性に優れた光照射装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the light irradiation apparatus excellent in the thermal radiation characteristic which can fully dissipate the heat which generate | occur | produced in the light source, and can cool the said light source.
前記目的を達成するために、本発明の光照射装置は、
光源と、
前記光源で生じた熱を放熱する放熱手段とを備えた光照射装置であって、
前記放熱手段は、端部側に前記光源が設けられる平板型ヒートパイプと、
前記平板型ヒートパイプの表面に設けられたヒートシンクとを備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the light irradiation device of the present invention comprises:
A light source;
A light irradiating device comprising a heat radiating means for radiating heat generated by the light source,
The heat dissipating means is a flat plate heat pipe provided with the light source on the end side,
And a heat sink provided on the surface of the flat plate heat pipe.
ここで、前記平板型ヒートパイプとしては、例えばベーパーチャンバと称される薄板状のものが使用される。このベーパーチャンバは、密閉された内部空間に少量の作動液が封入され、作動液の気化熱と凝縮熱を利用して熱を輸送するデバイスである。また、本発明では、平板型ヒートパイプとして、並設された複数の管状体(ヒートパイプ)を備える板状体も含む。 Here, as the flat plate type heat pipe, for example, a thin plate shape called a vapor chamber is used. This vapor chamber is a device in which a small amount of working fluid is sealed in a sealed internal space and transports heat using the heat of vaporization and heat of condensation of the working fluid. Moreover, in this invention, the plate-shaped body provided with the several tubular body (heat pipe) arranged in parallel is also included as a flat plate-type heat pipe.
本発明においては、光源で発生した熱は、平板型ヒートパイプの端部から面方向に素早く伝導していき、ヒートシンクによって効率的に放熱される。したがって、高出力のLED等の光源に生じる熱を十分に放熱して当該光源を冷却できる。 In the present invention, the heat generated by the light source is quickly conducted in the plane direction from the end of the flat plate heat pipe, and is efficiently radiated by the heat sink. Therefore, the heat generated in the light source such as a high-power LED can be sufficiently dissipated to cool the light source.
本発明の前記構成において、前記平板型ヒートパイプの前記光源が設けられた端部側の表面に接触して、当該平板型ヒートパイプを厚さ方向において挟み込む熱伝導部材を備え、
この熱伝導部材に前記光源が接触していることが好ましい。
In the configuration of the present invention, a heat conduction member is provided in contact with the surface of the flat plate heat pipe on the end portion side where the light source is provided, and sandwiching the flat plate heat pipe in the thickness direction,
The light source is preferably in contact with the heat conducting member.
ここで、熱伝導部材は、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた材料で形成される。
また、熱伝導部材に光源が接触しているとは、光源が熱伝導部材に直接接触している場合は勿論のこと、例えば光源がLEDである場合等は、当該LEDが搭載されたLED基板を介してLEDが熱伝導部材に間接的に接触する場合も含む。
Here, the heat conductive member is formed of a material having excellent heat conductivity, such as copper or aluminum.
In addition, the light source is in contact with the heat conducting member is not only the case where the light source is in direct contact with the heat conducting member. For example, when the light source is an LED, the LED board on which the LED is mounted. It also includes the case where the LED indirectly contacts the heat conducting member via
このような構成によれば、光源で発生する熱を熱伝導部材によってより効果的に平板型ヒートパイプに伝えることができる。
また、熱伝導部材が平板型ヒートパイプを厚さ方向において挟み込むので、薄い平板型ヒートパイプを安定的に保持できる。
さらに、熱伝導部材に光源が接触しているので、薄い平板型ヒートパイプの端部側に直接光源を配置する場合に比して、光源の配置の自由度が高まるとともに、当該光源を安定して配置できる。
According to such a configuration, the heat generated by the light source can be more effectively transmitted to the flat plate type heat pipe by the heat conducting member.
Further, since the heat conducting member sandwiches the flat plate heat pipe in the thickness direction, the thin flat plate heat pipe can be stably held.
Furthermore, since the light source is in contact with the heat conducting member, the degree of freedom of the light source is increased and the light source is stabilized as compared with the case where the light source is directly arranged on the end side of the thin flat plate heat pipe. Can be arranged.
また、前記本願発明の前記構成において、前記光源、平板型ヒートパイプ及びヒートシンクが収容されるケーシングを備え、
前記ケーシングには、前記平板型ヒートパイプの前記光源側とは逆側に送風ファンが設けられ、
前記ヒートシンクは、円柱状、楕円柱状若しくは多角柱状をした複数の放熱フィン、または、前記送風ファンによって生じる空気流に沿うように形成される薄板状をした複数の放熱フィンを備えることが好ましい。
In the configuration of the invention of the present application, the light source, a flat plate heat pipe, and a casing in which a heat sink is accommodated,
The casing is provided with a blower fan on the opposite side to the light source side of the flat plate heat pipe,
The heat sink preferably includes a plurality of radiating fins having a cylindrical shape, an elliptical column shape, or a polygonal column shape, or a plurality of thin radiating fins formed so as to follow an air flow generated by the blower fan.
このような構成によれば、送風ファンから送り込まれる風(空気)または送風ファンに吸い込まれる空気が複数の放熱フィン間を通るので、より効果的にヒートシンクによって熱を放熱できる。 According to such a configuration, since the air (air) sent from the blower fan or the air sucked into the blower fan passes between the plurality of heat radiation fins, heat can be radiated more effectively by the heat sink.
また、前記本願発明の前記構成において、前記ケーシングは、前記ヒートシンクに臨む開口部を備えていることが好ましい。 Moreover, the said structure of the said invention of this application WHEREIN: It is preferable that the said casing is provided with the opening part which faces the said heat sink.
このような構成によれば、送風ファンから送り込まれてヒートシンクを通った空気が開口部からケーシングの外部に排出されたり、外部の空気が開口部から入り込んでヒートシンクを通って、当該送風ファンによって外部に排出される。したがって、ケーシング内に熱を籠らせることなく、ヒートシンクから外部に熱を放熱できる。 According to such a configuration, the air sent from the blower fan and passed through the heat sink is discharged from the opening to the outside of the casing, or the external air enters from the opening and passes through the heat sink and is externally supplied by the blower fan. To be discharged. Therefore, heat can be dissipated from the heat sink to the outside without causing heat to flow into the casing.
また、本発明の前記構成において、前記光源が、複数の発光素子を列状に配置したライン型光源であってもよい。 In the configuration of the present invention, the light source may be a line light source in which a plurality of light emitting elements are arranged in a row.
このような構成によれば、ライン型光源に生じる熱を十分に放熱して当該ライン型光源を冷却しつつ、ライン状の高出力の光を照射できる。 According to such a configuration, it is possible to irradiate the line-shaped high output light while sufficiently dissipating the heat generated in the line light source to cool the line light source.
本発明によれば、高出力のLED等の光源に生じる熱を十分に放熱して当該光源を冷却できる。 According to the present invention, heat generated in a light source such as a high-power LED can be sufficiently dissipated to cool the light source.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1〜図4は、本発明の実施の形態に係る光照射装置の一例を示すもので、図1は光照射装置の内部構造を見せた斜視図、図2は光照射装置の正面図、図3は同底面図、図4は同縦断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show an example of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of the light irradiation apparatus, FIG. 2 is a front view of the light irradiation apparatus, 3 is a bottom view thereof, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view thereof.
本実施の形態に示す光照射装置は、例えば樹脂を硬化させるために当該樹脂に紫外線を照射することができるライン光照射装置である。
このライン光照射装置1は、ケーシング2と、光源3と、放熱手段4とを備えている。
ケーシング2は、左右の側板2a,2b、正面板2c、背面板2d、上面板2e及び下面板2fによって、直方体箱状に形成されている。なお、図1においては、正面板2c及び下面板2fを外した状態を示している。
The light irradiation apparatus described in this embodiment is a line light irradiation apparatus that can irradiate ultraviolet rays to the resin in order to cure the resin, for example.
The line
The
ケーシング2においては、左右の側板2a,2bと背面板2dとが一体的に形成され、上面板2eは、側板2a,2b及び背面板2dに固定されている。また、正面板2cと下面板2fは取り外し可能となっている。また、上面板2eは、後述する送風ファン12を取り付けるために、左右の側板2a,2b、正面板2c、背面板2d、下面板2fより厚くなっている。
In the
正面板2c及び背面板2dの下端部近傍には、図1、図2及び図4に示すように、横長の矩形の開口部2g,2gが対向して形成されている。なお、この開口部2gの機能については後述する。
また、前記下面板2fには、図3に示すように、その略中央部に横長の矩形の開口部2hが形成されている。この開口部2hは後述する光源3に臨んで形成されたものであり、当該開口部2hから光(紫外線)を外部に向けて照射するようになっている。
In the vicinity of the lower ends of the
Further, as shown in FIG. 3, the
前記光源3は、図6に示すように、複数のLED3aを列状に配置したライン型光源であり、これらLED3a…は横長矩形のLED基板3bの短辺方向における略中央部表面に、横一列にほぼ隙間なく並設されて固定されている。なお、LED3aは、一列ではなく、複数列で設けてもよい。
As shown in FIG. 6, the
前記放熱手段4は、前記光源3で発生する熱を放熱するものであり、図4及び図5に示すように、ベーパーチャンバ(平板型ヒートパイプ)5と、ヒートシンク6とから構成されている。
ベーパーチャンバ5は、密閉された内部空間に少量の作動液が封入され、作動液の気化熱と凝縮熱を利用して熱を輸送するデバイスであり、全体的に矩形薄板状に形成されている。なお、本実施の形態で使用されるベーパーチャンバ5は1枚ものであるが、複数のベーパーチャンバを面方向に接合して構成してもよい。
The heat dissipating means 4 dissipates heat generated by the
The
ベーパーチャンバ5は、その下端部が一対の熱伝導部材7,7により挟持された状態でケーシング2内に設けられている。また、ベーパーチャンバ5はその表面がケーシング2の正面板2c及び背面板2dと平行になるようにして、これらの間の略中央でかつケーシング2内の略下半分側に配置されている。
The
熱伝導部材7は、熱伝導性に優れた銅等の金属で形成された、断面略三角形状の長尺状のものであり、その長さはベーパーチャンバ5の長辺方向の長さより長く、図1に示すように、ケーシング2の左右の側板2a,2b間に延在している。また、図5に示すように、熱伝導部材7の断面における頂部には、平面部7aが、当該熱伝導部材7の下面7bと平行に設けられている。なお、この平面部7aの幅(図5における左右方向の長さ)は下面7bの幅より小さく、かつヒートシンク6の基板6aの板厚より大きくなっている。
The
熱伝導部材7,7の対向する側面7c,7cは平行に離間して設けられ、この側面7c,7c間にベーパーチャンバ5の下端部が配置され、当該側面7c,7cによって挟持されるとともに、当該ベーパーチャンバ5の下端部の両表面が側面7c,7cに密接されている。
ベーパーチャンバ5の下端面は熱伝導部材7,7の下面7b,7bと面一になっており、当該下面7b,7bにLED基板3bが密接されている。また、LED基板3aの幅方向(図5における左右方向)の中央部の裏面にベーパーチャンバ5の下端面が密接されている。
また、図1に示すように、熱伝導部材7は、その長手方向を左右方向に向けて、ケーシング2内の下端部に配設されており、当該熱伝導部材7の左右両端面がそれぞれケーシング2の左右の側板2a,2bに固定されている。
The opposing side surfaces 7c and 7c of the
The lower end surface of the
As shown in FIG. 1, the
前記ヒートシンク6は、矩形板状の基板6aと、この基板6aに設けられた多数の薄板状の放熱フィン6b…とによって構成され、前記ベーパーチャンバ5を挟み込むようにして一対設けられている。
すなわち、基板6a,6aの対向する裏面6c,6cは平行に離間して設けられ、この裏面6c,6c間にベーパーチャンバ5の下端部より上側全部が配置され、当該裏面6c,6cによって挟持されるとともに、当該ベーパーチャンバ5の両表面が基板6a,6aの裏面6c,6cに密接されている。
The
That is, the opposing back surfaces 6c and 6c of the
多数の放熱フィン6b…はそれぞれ矩形板状に形成され、基板6aの表面にほぼ直角に立設した状態で上下方向に沿うように固定されている。また、図1、図2及び図7に示すように、放熱フィン6b…は、その表面を対向させて横方向に並設されており、その並設方向は、LED3aの並設方向と同方向(図5において紙面と直交する方向)である。
The plurality of
横方向(左右方向)に並設された放熱フィン6b…は、図4及び図5に示すように、上下方向に所定の隙間をもって複数列(本実施の形態では6列)配置されている。これら複数列の放熱フィン6b…においては、上下に隣り合う放熱フィン6b,6bどうしが左右の位置を同位置にして配置されている。したがって、左右に隣り合う放熱フィン6b,6bどうしの間は、上下方向において連続し、その間を空気がスムーズに通り抜けることができるようになっている。
The
このようなヒートシンク6,6は、図1及び図7に示すように、支持部材10に固定されており、この支持部材10を介してケーシング2の左右の側板2a,2bの裏面に固定され、ケーシング2内に配置される。
As shown in FIGS. 1 and 7, the
図2及び図4に示すように、前記ケーシング2の正面板2c及び背面板2dにそれぞれ形成されている開口部2gは、熱伝導部材7と最下段の放熱フィン6bの列を臨む位置に配置されている。
また、前記LED3aの前方(下方)には、円柱状のロッドレンズ11が支持部11a,11aによって支持されて設けられている。このロッドレンズ11の前方(下方)に、前記下面板2fに形成された開口部2hが配置されている。したがって、LED3aからの光(紫外線)は、ロッドレンズ11により集光されたうえで、開口部2hから外部に照射されるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
Further, a
また、ケーシング2は複数の送風ファン12を備えている。この送風ファン12は、前記ヒートシンク6の放熱フィン6bの並設方向と直交する方向において、LED3aと逆側に配置されている。
具体的には、ケーシング2の上面板2cに、複数(4個)の送風ファン12が上面板2cの長手方向に沿って一列に設けられている。上面板2cには送風ファン12の送風口に対向して図示しない貫通孔が形成されており、この貫通孔から送風ファン12による風(空気)がケーシング1内に送り込まれるようになっている。
The
Specifically, a plurality (four) of
また、図1及び図2に示すように、前記ケーシング2内には、2枚の風向制御板13,13が設けられている。すなわち、風向制御板13,13は矩形板状のものであり、その上端縁部が前記上面板2eの下面の左右両縁部にそれぞれ固定されている。風向制御板13,13は下方に向かうにしたがって、内側に向かうように傾斜しており、その下端部は最上段の放熱フィン6bの列の左右端近傍にそれぞれ位置している。また、風向制御板13の幅は、一方のヒートシンク6の放熱フィン6bの先端から他方のヒートシンク6の放熱フィン6の先端までの長さとほぼ等しくなっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, two wind
したがって、送風ファン12から送り込まれた風(空気)は風向制御板13,13によって内側に案内されて、ヒートシンク6に向けて流れ、ヒートシンク6の放熱フィン6b,6b間を通り抜けた空気は、前記開口部2gから外部に排出される。
また、図4に示すように、開口部2gに臨んでいる熱伝導部材7の側面7dは、ケーシング2の下端に向かうにしたがって、開口部2gに近付くように傾斜しているので、この傾斜している側面7d上を空気が流れて、開口部2gからスムーズに排出される。
Therefore, the wind (air) sent from the
Further, as shown in FIG. 4, the
以上のように、本実施の形態のライン光照射装置1では、ベーパーチャンバ5の下端部側にLED3aが設けられているので、当該LED3aで発生した熱は、ベーパーチャンバ5の下端部から面方向に素早く伝導していく。その際、このベーパーチャンバ5の両表面にはヒートシンク6,6が設けられているので、ベーパーチャンバ5に伝わった熱がヒートシンク6,6によって効率的に放熱される。
したがって、高出力のLED3aで生じる熱を十分に放熱して当該LED3aを冷却できる。
As described above, in the line
Therefore, the
また、一対の熱伝導部材7,7の側面7c,7cが、ベーパーチャンバ5のLED3aが設けられた下端部側の表面に接触して、当該ベーパーチャンバ5を厚さ方向において挟み込んでいるので、LED3aで発生する熱の大部分が熱伝導部材7,7を介してベーパーチャンバ5に伝わる。したがって、LED3aで発生する熱を、より効果的にベーパーチャンバ5の端部から面方向に伝導して、ヒートシンク6,6によって放熱できる。
また、一対の熱伝導部材7,7がベーパーチャンバ5を厚さ方向において挟み込むので、薄いベーパーチャンバ5を安定的に保持できる。
加えて、熱伝導部材7,7の下面7b,7bにLED基板3bが接触しているので、薄いベーパーチャンバ5の端部側に直接LED3aを配置する場合に比して、LED基板3bを安定的に配置できるとともに、LED基板3bの配置の自由度が高まる。
Further, since the side surfaces 7c and 7c of the pair of
Further, since the pair of
In addition, since the
また、送風ファン12が、ヒートシンク6の放熱フィン6bの並設方向と直交する方向において、LED3aと逆側に配置されているので、送風ファン12から送り込まれる風(空気)または送風ファン12に吸い込まれる空気が、並設された放熱フィン6b,6b間を通るので、より効果的にヒートシンク6,6から熱を放熱できる。
Moreover, since the
また、開口部2g,2gがヒートシンク6の最下段の放熱フィン6bの列及び熱伝導部材7に臨んでいるので、送風ファン12を正方向に回転させることによって、当該送風ファン12から送り込まれてヒートシンク6を通った空気が開口部2gからケーシング2の外部に排出される。また、送風ファン12を逆方向に回転させることによって、外部の空気が開口部2gから入り込んでヒートシンク6を通って、当該送風ファン12によって外部に排出される。
したがって、ケーシング2内に熱を籠らせることなく、ヒートシンク6から外部に熱を放熱できる。
さらに、この際、熱伝導部材7の側面7d上を空気が流れるので、この空気によって熱伝導部材7を伝わる熱の一部を外部に放熱できる。
Further, since the
Therefore, heat can be radiated from the
Further, at this time, since air flows on the
さらに、光源が、複数のLED3aを列状に配置したライン型光源であるので、ライン型光源に生じる熱を十分に放熱して当該ライン型光源を冷却しつつ、ライン状の高出力の光を照射できる。
また、ヒートシンク6と送風ファン12との間に、LED3aや送風ファン12を制御する制御基板を設ければ、この制御基板で発生する熱を放熱することもできる。
Furthermore, since the light source is a line type light source in which a plurality of
If a control board for controlling the
なお、本実施の形態では、本発明を、樹脂硬化用の紫外線を照射するライン光照射装置に適用した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限ることなく、各種光源を備えた光照射装置に適用することができる。
また、本例では、ヒートシンク6として、薄板状の放熱フィン6bを備えたものを一例に挙げたが、円柱状、楕円柱状若しくは多角柱状の放熱フィンを備えた剣山型のヒートシンクとすることもできる。
さらに、熱伝導部材7はベーパーチャンバ5の表裏両面に接触させるのではなく、ベーパーチャンバ5のいずれか一方の面にのみ接触させるようにしても良い。
In this embodiment, the case where the present invention is applied to a line light irradiation apparatus that irradiates ultraviolet rays for resin curing has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and light with various light sources is provided. It can be applied to an irradiation apparatus.
Further, in this example, the
Further, the
1 ライン光照射装置
2 ケーシング
2g 開口部
3a LED(光源)
4 放熱手段
5 ベーパーチャンバ(平板型ヒートパイプ)
6 ヒートシンク
6b 放熱フィン
7 熱伝導部材
12 送風ファン
1 Line
4 Heat dissipation means 5 Vapor chamber (flat plate heat pipe)
6
Claims (4)
前記光源で生じた熱を放熱する放熱手段とを備えた光照射装置であって、
前記放熱手段は、端部側に前記光源が設けられる平板型ヒートパイプと、
前記平板型ヒートパイプの表面に設けられたヒートシンクと、
前記平板型ヒートパイプの前記光源が設けられた端部側の表面に接触して、当該平板型ヒートパイプを厚さ方向において挟み込む熱伝導部材とを備え、
この熱伝導部材に前記光源が接触していることを特徴とする光照射装置。 A light source;
A light irradiating device comprising a heat radiating means for radiating heat generated by the light source,
The heat dissipating means is a flat plate heat pipe provided with the light source on the end side,
A heat sink provided on the surface of the flat plate heat pipe ;
A heat conducting member in contact with the surface of the flat plate heat pipe on the end side where the light source is provided, and sandwiching the flat plate heat pipe in the thickness direction,
The light irradiation apparatus , wherein the heat source is in contact with the light source .
前記ケーシングには、前記平板型ヒートパイプの前記光源側とは逆側に送風ファンが設けられ、
前記ヒートシンクは、円柱状、楕円柱状若しくは多角柱状をした複数の放熱フィン、または、前記送風ファンによって生じる空気流に沿うように形成される薄板状をした複数の放熱フィンを備えることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 A casing in which the light source, the flat plate heat pipe and the heat sink are housed;
The casing is provided with a blower fan on the opposite side to the light source side of the flat plate heat pipe,
The heat sink includes a plurality of heat radiation fins having a cylindrical shape, an elliptical column shape, or a polygonal column shape, or a plurality of thin heat radiation fins formed so as to follow an air flow generated by the blower fan. The light irradiation apparatus according to claim 1 .
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