JP6423900B2 - Heat dissipation device and light irradiation device including the same - Google Patents
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Description
本発明は、光照射装置の光源等を冷却するための放熱装置に関し、特に、複数枚の放熱フィンを挿通するヒートパイプを備えたヒートパイプ式の放熱装置と、該放熱装置を備える光照射装置に関する。 The present invention relates to a heat radiating device for cooling a light source or the like of a light irradiating device, and in particular, a heat pipe type heat radiating device including a heat pipe through which a plurality of radiating fins are inserted, and a light radiating device including the heat radiating device About.
従来、オフセット枚葉印刷用のインキとして、紫外光の照射により硬化する紫外線硬化型インキが用いられている。また、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等、FPD(Flat Panel Display)回りの接着剤として、紫外線硬化樹脂が用いられている。このような紫外線硬化型インキや紫外線硬化樹脂の硬化には、一般に、紫外光を照射する紫外光照射装置が用いられる。 Conventionally, as an ink for offset sheet-fed printing, an ultraviolet curable ink that is cured by irradiation with ultraviolet light has been used. Further, an ultraviolet curable resin is used as an adhesive around an FPD (Flat Panel Display) such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. In general, an ultraviolet light irradiation device for irradiating ultraviolet light is used for curing such ultraviolet curable ink and ultraviolet curable resin.
紫外光照射装置としては、従来から高圧水銀ランプや水銀キセノンランプ等を光源とするランプ型照射装置が知られているが、近年、消費電力の削減、長寿命化、装置サイズのコンパクト化の要請から、従来の放電ランプに替えて、LED(Light Emitting Diode)を光源として利用した紫外光照射装置が開発されている。 As an ultraviolet light irradiation device, a lamp type irradiation device using a high-pressure mercury lamp, a mercury xenon lamp, or the like as a light source has been conventionally known, but in recent years, there has been a demand for reduction in power consumption, longer life, and downsizing of the device size. Therefore, in place of the conventional discharge lamp, an ultraviolet light irradiation device using an LED (Light Emitting Diode) as a light source has been developed.
このようなLEDを光源として利用した紫外光照射装置は、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の紫外光照射装置は、複数の発光素子(LED)が搭載された光照射デバイス等を有する光照射モジュールを複数備えている。複数の光照射モジュールは、一列に並べて配置されており、複数の光照射モジュールに対向して配置された照射対象物の所定領域に対してライン状の紫外光が照射されるようになっている。
An ultraviolet light irradiation apparatus using such an LED as a light source is described in
このように、光源としてLEDを用いると、投入した電力の大半が熱となるため、LED自身が発生する熱によって発光効率と寿命が低下するといった問題があり、熱の処理が問題となる。そこで、特許文献1に記載の紫外光照射装置においては、各光照射デバイスの裏面に放熱用部材を配置し、LEDで発生する熱を強制的に放熱する構成が採られている。
As described above, when an LED is used as a light source, most of the input electric power becomes heat, so that there is a problem that light emission efficiency and life are reduced by heat generated by the LED itself, and heat treatment becomes a problem. Therefore, the ultraviolet light irradiation apparatus described in
特許文献1に記載の放熱用部材は、冷媒を流すことによって冷却する、いわゆる水冷方式のものであるが、冷媒用の配管等が必要になるため、装置自体が大きくなるといった問題や、漏水の対策を行う必要がある等の問題がある。そこで、空冷でありながらも、高い放熱効率を有する方式として、ヒートパイプを用いた構成も提案されている(例えば、特許文献2)。
The heat radiating member described in
特許文献2に記載の光照射装置は、複数の発光素子(LED)が搭載された発光モジュールの裏面側に、ヒートパイプと、ヒートパイプに嵌挿接続されてなる複数の放熱フィンとを有しており、LEDで発生する熱をヒートパイプで輸送し、放熱フィンから空気中に放熱する構成を採っている。
The light irradiation apparatus described in
特許文献2に開示された光照射装置の放熱装置によれば、LEDによって発生した熱がヒートパイプによって速やかに輸送され、多数の放熱フィンから放熱されるため、LEDが効率よく冷却される。このため、LEDの性能の低下や損傷を防止することができると共に、高輝度の発光が可能となる。また、特許文献2に記載の放熱装置は、ヒートパイプをコの字状に折り曲げて、LEDの出射方向と相反する方向に熱を輸送する構成であるため、LEDの出射方向に対して垂直な方向の光照射装置のサイズをコンパクトなものにできる。
According to the heat radiating device of the light irradiation device disclosed in
しかしながら、特許文献2の放熱装置のように、ヒートパイプをコの字状に折り曲げる構成の場合、ヒートパイプの湾曲部が発光モジュールのベースプレート(支持部材)から浮いてしまうと、当該浮いた部分の冷却能力が著しく低下してしまうため、ベースプレート全体を確実に冷却しようとすれば、ヒートパイプの直線部をベースプレートの裏面全体に亘って密着するように配置しなければならず、ヒートパイプの湾曲部がベースプレートの外側(つまり、発光モジュールの外形よりも外側)に突出してしまうといった問題がある。そして、ヒートパイプの湾曲部がベースプレートの外側に突出してしまうと、LEDの並び方向(つまり、ヒートパイプの直線部が延びる方向)に近接して配置することができず、特許文献1に記載されている構成のように、光照射デバイスをライン状に連結配置することができない。
However, in the case of a configuration in which the heat pipe is bent in a U shape as in the heat dissipation device of
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒートパイプを用いてベースプレート(支持部材)全体を確実に冷却しつつも、ライン状に連結配置可能な放熱装置を提供し、さらにはこの放熱装置を備えた光照射装置をすることである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to be able to connect and arrange in a line while reliably cooling the entire base plate (support member) using a heat pipe. A heat dissipating device is provided, and further a light irradiation device including the heat dissipating device is provided.
上記目的を達成するため、本発明の放熱装置は、熱源に密着して配置され、熱源の熱を空気中に放熱する放熱装置であって、板状の形状を呈し、第1主面側が熱源に密着するように配置される支持部材と、支持部材に支持されると共に、支持部材と熱的に接合し、熱源からの熱を輸送するヒートパイプと、第1主面と対向する第2主面に面する空間内に配置され、ヒートパイプと熱的に接合し、ヒートパイプによって輸送された熱を放熱する複数の放熱フィンと、を備え、ヒートパイプは、支持部材と熱的に接合される第1直線部と、複数の放熱フィンと熱的に接合される第2直線部と、第1直線部と第2直線部が連続するように、第1直線部の一端部と第2直線部の一端部とを接続し、支持部材から第1直線部が延びる方向に突出する接続部と、を有し、複数の放熱装置を第1主面が連続するように連結可能であり、複数の放熱装置のそれぞれは、第1直線部が延びる方向に複数の放熱装置が連結されたときに、第2主面に面する空間内に、隣接する放熱装置の接続部を収容する収容部を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the heat dissipating device of the present invention is a heat dissipating device that is disposed in close contact with the heat source and dissipates the heat of the heat source into the air, has a plate shape, and the first main surface side is the heat source. A support member disposed in close contact with the support member, a heat pipe supported by the support member, thermally bonded to the support member, and transporting heat from a heat source, and a second main surface facing the first main surface A plurality of heat dissipating fins that are disposed in a space facing the surface and thermally bonded to the heat pipe and dissipate heat transported by the heat pipe, and the heat pipe is thermally bonded to the support member The first straight line portion, the second straight line portion thermally bonded to the plurality of radiating fins, the one end portion of the first straight line portion and the second straight line so that the first straight line portion and the second straight line portion are continuous. Connecting to one end of the part and projecting in a direction in which the first straight part extends from the support member And the plurality of heat dissipation devices can be connected such that the first main surface is continuous, and each of the plurality of heat dissipation devices is connected to the plurality of heat dissipation devices in the direction in which the first straight line portion extends. In addition, in the space facing the second main surface, a housing portion for housing the connecting portion of the adjacent heat radiating device is provided.
このような構成によれば、第1直線部が延びる方向において、冷却能力のバラツキが少なく、基板を一様に(略均一に)冷却することができ、基板上に配置されたLED素子も略均一に冷却される。従って、各LED素子間における温度差も少なく、温度特性に起因する照射強度のバラツキも少なくなる。また、第1直線部が延びる方向に突出する接続部を収容する収容部を備えるため、第1直線部が延びる方向においても複数の放熱装置を連結することができる。 According to such a configuration, there is little variation in the cooling capacity in the direction in which the first linear portion extends, the substrate can be cooled uniformly (substantially uniformly), and the LED elements disposed on the substrate are also substantially omitted. Cools uniformly. Therefore, the temperature difference between the LED elements is small, and the variation in irradiation intensity due to the temperature characteristics is also small. Moreover, since the accommodating part which accommodates the connection part which protrudes in the direction where a 1st linear part extends is provided, a several thermal radiation apparatus can be connected also in the direction where a 1st linear part is extended.
また、ヒートパイプを複数備え、複数のヒートパイプの第1直線部は、第1直線部が延びる方向と略直交する方向に第1の所定の間隔をおいて配置されていることが望ましい。 In addition, it is desirable that a plurality of heat pipes be provided, and the first straight portions of the plurality of heat pipes be arranged at a first predetermined interval in a direction substantially orthogonal to the direction in which the first straight portions extend.
また、複数のヒートパイプの第2直線部は、第2主面に略平行で、かつ第1直線部が延びる方向と略直交する方向に第1の所定の間隔をおいて配置されていることが望ましい。 The second straight portions of the plurality of heat pipes are disposed substantially parallel to the second main surface and at a first predetermined interval in a direction substantially perpendicular to the direction in which the first straight portion extends. Is desirable.
また、収容部は、接続部が突出する側とは反対の側において、各ヒートパイプの間に形成されていることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the accommodating portion is formed between the heat pipes on the side opposite to the side from which the connecting portion protrudes.
また、収容部は、接続部が突出する側と同じ側において、各ヒートパイプの間に形成されていることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the accommodating portion is formed between the heat pipes on the same side as the side from which the connecting portion protrudes.
また、第2主面に面する空間内に配置され、第2主面に対して略垂直な方向に気流を生成するファンを備えることが望ましい。 In addition, it is desirable to include a fan that is arranged in a space facing the second main surface and generates an airflow in a direction substantially perpendicular to the second main surface.
また、第1直線部が延びる方向から見たときに、各ヒートパイプの第2直線部の位置が、第2主面に略垂直な方向及び略平行な方向において異なるように構成することができる。また、この場合、第2主面に面する空間内に配置され、第2主面に対して略平行な方向に気流を生成するファンを備えることが望ましい。 Further, when viewed from the direction in which the first straight line portion extends, the position of the second straight line portion of each heat pipe can be configured to be different in a direction substantially perpendicular to the second main surface and a direction substantially parallel to the second main surface. . In this case, it is desirable to include a fan that is disposed in a space facing the second main surface and generates an airflow in a direction substantially parallel to the second main surface.
また、第1直線部は、第2主面に対して傾斜しており、接続部は、第2主面から離れる方向に突出し、収容部は、接続部が突出する側とは反対の側に形成されていることが望ましい。また、この場合、複数のヒートパイプの第2直線部は、第1直線部が延びる方向と略直交する方向に第1の所定の間隔よりも長い第2の所定の間隔をおいて配置されていることが望ましい。 The first straight portion is inclined with respect to the second main surface, the connecting portion protrudes in a direction away from the second main surface, and the accommodating portion is on a side opposite to the side from which the connecting portion protrudes. It is desirable that it be formed. Further, in this case, the second straight portions of the plurality of heat pipes are arranged at a second predetermined interval longer than the first predetermined interval in a direction substantially orthogonal to the direction in which the first straight portions extend. It is desirable.
また、支持部材は、少なくとも一組の略平行な対辺を有し、第1直線部が、支持部材の対辺に沿って延びるように構成することができる。 The support member may have at least one pair of substantially parallel opposite sides, and the first straight portion may be configured to extend along the opposite side of the support member.
また、支持部材は、少なくとも一組の略平行な対辺を有し、第1直線部が、支持部材の対辺に対して所定の角度で傾斜して延びるように構成することができる。また、この場合、収容部は、接続部が突出する側とは反対の側に形成されていることが望ましい。また、第2主面に面する空間内に配置され、第2主面に対して略垂直な方向に気流を生成するファンを備えることが望ましい。 Further, the support member may have at least one pair of substantially parallel opposite sides, and the first straight part may be configured to extend at an angle with respect to the opposite side of the support member. In this case, it is desirable that the accommodating portion is formed on the side opposite to the side from which the connecting portion protrudes. In addition, it is desirable to include a fan that is arranged in a space facing the second main surface and generates an airflow in a direction substantially perpendicular to the second main surface.
また、第2直線部が、第2主面に対して略平行であることが望ましい。 Further, it is desirable that the second straight line portion is substantially parallel to the second main surface.
また、支持部材は、第2主面側に、第1直線部に応じた形状の溝部を有しており、第1直線部が、溝部に嵌まり込むように配置されることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the support member has a groove portion having a shape corresponding to the first straight portion on the second main surface side, and the first straight portion is disposed so as to fit into the groove portion.
また、支持部材は、第1主面側に、第1直線部に応じた形状の溝部を有しており、第1直線部が、溝部に嵌まり込むように配置されることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the support member has a groove portion having a shape corresponding to the first linear portion on the first main surface side, and the first linear portion is disposed so as to fit into the groove portion.
また、別の観点からは、本発明の光照射装置は、上記のいずれかの放熱装置と、第1主面と密着するように配置される基板と、基板の表面上において、ヒートパイプの第1直線部と略平行に配置された複数のLEDを備えることを特徴とする。 From another point of view, the light irradiation device according to the present invention includes any one of the above heat dissipation devices, a substrate disposed so as to be in close contact with the first main surface, and a first heat pipe on the surface of the substrate. It is characterized by comprising a plurality of LEDs arranged substantially in parallel with one straight line portion.
また、複数のLED素子は、第1直線部が延びる方向に所定のピッチで配置され、第1直線部が延びる方向において、第1直線部の他端から支持部材の一端までの距離がピッチの1/2以下であることが望ましい。 The plurality of LED elements are arranged at a predetermined pitch in the direction in which the first straight line portion extends, and the distance from the other end of the first straight line portion to one end of the support member is the pitch in the direction in which the first straight line portion extends. It is desirable that it is 1/2 or less.
また、複数のLED素子が、第1直線部が延びる方向と略直交する方向に複数列に配置されることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the plurality of LED elements are arranged in a plurality of rows in a direction substantially orthogonal to the direction in which the first straight line portion extends.
また、複数のLED素子が、基板を挟んで第1直線部と相対する位置に配置されていることが望ましい。 In addition, it is desirable that the plurality of LED elements are arranged at positions facing the first straight portion with the substrate interposed therebetween.
また、光照射装置が、第1主面が連続するように連結された複数の放熱装置を備えることが望ましい。また、この場合、複数の放熱装置が、第1直線部が延びる方向に並べられて連結されていることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the light irradiation device includes a plurality of heat dissipation devices connected so that the first main surface is continuous. In this case, it is desirable that the plurality of heat dissipation devices are arranged and connected in the direction in which the first straight line portion extends.
また、LED素子が、紫外線硬化樹脂に作用する波長の光を発することが望ましい。 Further, it is desirable that the LED element emit light having a wavelength that acts on the ultraviolet curable resin.
以上のように、本発明によれば、ヒートパイプを用いてベースプレート(支持部材)全体を確実に冷却しつつも、ライン状に連結配置可能な放熱装置と、当該放熱装置を備えた光照射装置が実現される。 As described above, according to the present invention, a heat radiation device that can be connected and arranged in a line while reliably cooling the entire base plate (supporting member) using a heat pipe, and a light irradiation device including the heat radiation device Is realized.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in a figure, and the description is not repeated.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る放熱装置200を備えた光照射装置10の概略構成を説明する外観図である。また、図2は、光照射装置10の斜視図である。本実施形態の光照射装置10は、オフセット枚葉印刷用のインキとして用いられる紫外線硬化型インキや、FPD(Flat Panel Display)等で接着剤として用いられる紫外線硬化樹脂を硬化させる光源装置に搭載される装置であり、照射対象物に対向して配置され、照射対象物の所定のエリアに紫外光を出射する。本明細書においては、放熱装置200のヒートパイプ203の第1直線部203aが延びる方向をX軸方向、ヒートパイプ203の第1直線部203aが並ぶ方向をY軸方向、X軸及びY軸と直交する方向をZ軸方向と定義して説明する。なお、光照射装置10が搭載される光源装置の用途や仕様によって、求められる照射エリアが異なるため、本実施形態の光照射装置10は、X軸方向及びY軸方向に連結可能に構成されている(詳細は後述)。
(First embodiment)
FIG. 1 is an external view illustrating a schematic configuration of a
(光照射装置10の構成)
図1に示すように、本実施形態の光照射装置10は、LEDユニット100と、放熱装置200と、を備えている。なお、図1(a)は、本実施形態の光照射装置10の正面図(Z軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図1(b)は、平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図1(c)は、右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図1(d)は、左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。
(Configuration of the light irradiation device 10)
As shown in FIG. 1, the
(LEDユニット100の構成)
図3は、本実施形態のLEDユニット100の構成を説明する図であり、図1のB部拡大図である。図1(a)及び図3に示すように、LEDユニット100は、X軸方向及びY軸方向に略平行な矩形板状の基板105と、基板105上に配置された複数のLED素子110と、を備えている。
(Configuration of LED unit 100)
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the
基板105は、熱伝導率の高い材料(例えば、銅、アルミニウム、窒化アルミニウム)で形成された矩形状の配線基板であり、図1(a)に示すように、その表面には、X軸方向及びY軸方向に所定の間隔を空けて、20個(X軸方向)×10列(Y軸方向)の態様で、200個のLED素子110がCOB(Chip On Board)実装されている。基板105上には、各LED素子110に電力を供給するためのアノードパターン(不図示)及びカソードパターン(不図示)が形成されており、各LED素子110は、アノードパターン及びカソードパターンにそれぞれ電気的に接続されている。また、基板105は、不図示の配線ケーブルによってLED駆動回路(不図示)と電気的に接続されており、各LED素子110には、アノードパターン及びカソードパターンを介して、LED駆動回路からの駆動電流が供給されるようになっている。
The
LED素子110は、LED駆動回路から駆動電流の供給を受けて、紫外光(例えば、波長365nm、385nm、395nm、405nm)を出射する半導体素子である。本実施形態においては、20個のLED素子110がX軸方向に所定の行ピッチPXで配置され、これを一列としてY軸方向に10列のLED素子110が所定の列ピッチPYで配置されている(図3)。従って、各LED素子110に駆動電流が供給されると、LEDユニット100からはX軸方向に略平行な10本のライン状の紫外光が出射される。なお、本実施形態の各LED素子110は、略一様な光量の紫外光を出射するように各LED素子110に供給される駆動電流が調整されており、LEDユニット100から出射される紫外光は、X軸方向及びY軸方向において略均一な光量分布を有している。また、本実施形態の光照射装置10は、X軸方向及びY軸方向に連結可能することにより照射エリアを変更することができるように構成されており、光照射装置10が連結されたときに、隣接する光照射装置10との間でLED素子110の配置が連続するように、X軸方向の両端部に位置するLED素子110は、放熱装置200の支持部材201の縁から1/2PXの位置に配置され、Y軸方向の両端部に位置するLED素子110は、放熱装置200の支持部材201の縁から1/2PYの位置に配置されている(図3)。
The
(放熱装置200の構成) (Configuration of heat dissipation device 200)
図4は、本実施形態の放熱装置200の構成を説明する図である。図4(a)は、図1(c)のA−A断面図であり、図4(b)は、図4(a)のC部拡大図である。放熱装置200は、基板105の裏面(LED素子110(図1(a))が搭載される面と反対側の面)に密着するように配置され、各LED素子110で発生した熱を放熱する装置であり、支持部材201と、複数のヒートパイプ203と、複数の放熱フィン205とで構成されている。各LED素子110(図3)に駆動電流が流れ、各LED素子110から紫外光が出射されると、LED素子110の自己発熱により温度が上昇し、発光効率が著しく低下するといった問題が発生する。このため、本実施形態においては、基板105の裏面に密着するように放熱装置200を設け、LED素子110で発生する熱を、基板105を介して放熱装置200に伝導し、強制的に放熱している。
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the
支持部材201は、熱伝導率の高い金属(例えば、銅、アルミニウム)で形成された矩形板状の部材である。支持部材201は、第1主面201aがグリス等の熱伝導部材を介して基板105の裏面に密着するように取り付けられ、熱源となるLEDユニット100が発する熱を受熱する。本実施形態の支持部材201の第2主面201b(第1主面201aと対向する面)には、後述するヒートパイプ203の第1直線部203aの形状に応じた溝部201cがX軸方向に沿って形成されており(図1(d)、図4)、支持部材201によってヒートパイプ203が支持されるようになっている。このように、本実施形態の支持部材201は、ヒートパイプ203を支持すると共に、LEDユニット100からの熱を受熱する受熱部として機能するようになっている。また、図1(d)、図2に示すように各溝部201cのY軸方向両側には、光照射装置10がX軸方向に連結されたときに、隣接する光照射装置10のヒートパイプ203の湾曲部203ca(図4)を収容するための溝部201dが形成されている。
The
ヒートパイプ203は、作動液(例えば、水、アルコール、アンモニア等)が減圧封入された、断面略円形の中空の金属(例えば、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の金属やこれらを含む合金等)の密閉管である。図4に示すように、本実施形態の各ヒートパイプ203は、Y軸方向から見たときに、略逆コの字状の形状を有しており、X軸方向に延びる第1直線部203aと、第1直線部203aと略平行にX軸方向に延びる第2直線部203bと、第1直線部203aと第2直線部203bが連続するように第1直線部203aの一端(X軸方向下流側(正の方向側)の一端)と第2直線部203bの一端(X軸方向下流側(正の方向側)の一端)とを接続する接続部203cとから構成されている。
The
各ヒートパイプ203の第1直線部203aは、支持部材201からの熱を受け取る部分であり、各ヒートパイプ203の第1直線部203aが支持部材201の溝部201cに嵌まり込んだ状態で不図示の固定具又は接着剤によって固定され、支持部材201と熱的に結合している(図4)。本実施形態においては、5個のヒートパイプ203の第1直線部203aが、Y軸方向に所定の間隔をおいて均等に配置されている(図1(d)、図2)。なお、図4に示すように、本実施形態の各ヒートパイプ203の第1直線部203aの長さは、支持部材201のX軸方向の長さと略等しい。
The first
各ヒートパイプ203の第2直線部203bは、第1直線部203aによって受け取った熱を放熱する部分であり、各ヒートパイプ203の第2直線部203bが放熱フィン205の貫通孔205aに挿通され、放熱フィン205と機械的及び熱的に結合している(図4)。本実施形態においては、5個のヒートパイプ203の第2直線部203bが、Y軸方向に所定の間隔をおいて並べて配置されている(図1(d)、図2)。なお、本実施形態の各ヒートパイプ203の第2直線部203bの長さは、第1直線部203aの長さと略等しい。
The second
図4に示すように、各ヒートパイプ203の接続部203cは、支持部材201からX軸方向に突出し、第1直線部203aの一端からZ軸方向上流側(負の方向側)に延び、第2直線部203bの一端に接続されている。つまり、接続部203cは、第2直線部203bが第1直線部203aと略平行となるように、第2直線部203bを折り返している。各ヒートパイプ203の接続部203cの第1直線部203aの近傍及び第2直線部203bの近傍には、接続部203cが座屈しないように、湾曲部203ca、203cbが形成されている。
As shown in FIG. 4, the
放熱フィン205は、矩形板状の金属(例えば、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の金属やこれらを含む合金等)の部材である。図4に示すように、本実施形態の各放熱フィン205には、各ヒートパイプ203の第2直線部203bが挿入される貫通孔205aが形成されている。本実施形態においては、50枚の放熱フィン205が、各ヒートパイプ203の第2直線部203bに順に挿入され、X軸方向に所定の間隔を空けて並べて配置されている。なお、各放熱フィン205は、各貫通孔205aにおいて、各ヒートパイプ203の第2直線部203bと溶接やはんだ付け等によって機械的及び熱的に結合している。なお、本実施形態の放熱フィン205は、光照射装置10が連結したときに互いに干渉することがないように、支持部材201の第2主面201bに面する空間から逸脱しないように配置されている。また、図1(d)及び図2に示すように、X軸方向上流側(負の方向側)に位置する10枚の放熱フィン205には、光照射装置10がX軸方向に連結されたときに、隣接する光照射装置10のヒートパイプ203の接続部203cを収容するための収容部Sを形成するために、Z軸方向に延びる切欠205cが形成されている。切欠205cは、支持部材201の溝部201dに対応して、各放熱フィン205のY軸方向両端と、各ヒートパイプ203の間に配置されており、溝部201dと切欠205cによって囲まれる空間に収容部Sが形成されている。
The
各LED素子110(図3)に駆動電流が流れ、各LED素子110から紫外光が出射されると、LED素子110の自己発熱により温度が上昇するが、各LED素子110で発生した熱は、基板105、支持部材201を介して各ヒートパイプ203の第1直線部203aに速やかに伝導(移動)する。そして、図4に示すように、各ヒートパイプ203の第1直線部203aに熱が移動すると、各ヒートパイプ203内の作動液が熱を吸収して蒸発し、作動液の蒸気が接続部203c、第2直線部203b内の空洞を通って移動するため、第1直線部203aの熱は第2直線部203bに移動する。そして、第2直線部203bに移動した熱は、さらに第2直線部203bに結合している複数の放熱フィン205に移動し、各放熱フィン205から空気中に放熱される。各放熱フィン205から放熱されると、第2直線部203bの温度も低下するため、第2直線部203b内の作動液の蒸気も冷却されて液体に戻り、第1直線部203aに移動する。そして、第1直線部203aに移動した作動液は、新たに基板105、支持部材201を介して伝導される熱を吸収するために用いられる。
When a drive current flows through each LED element 110 (FIG. 3) and ultraviolet light is emitted from each
このように、本実施形態においては、各ヒートパイプ203内の作動液が第1直線部203aと第2直線部203bとの間を循環することにより、各LED素子110で発生した熱が速やかに放熱フィン205に移動し、放熱フィン205から空気中に効率よく放熱されるようになっている。このため、LED素子110の温度が過度に上昇することはなく、発光効率が著しく低下するといった問題も発生しない。
As described above, in the present embodiment, the heat generated in each
なお、放熱装置200の冷却能力は、ヒートパイプ203の熱輸送量と、放熱フィン205の放熱量によって決定される。また、基板105上に二次元に配置された各LED素子110間に温度差が発生すると、温度特性に起因する照射強度のバラツキが生じるため、照射強度の観点からは、基板105をX軸方向及びY軸方向に沿って均一に冷却することが求められるところ、特に本実施形態の光照射装置10においては、X軸方向及びY軸方向に連結可能に構成されており、支持部材201の端部周辺にまでLED素子110が配置されているため、支持部材201の端部周辺まで均一に冷却しなければならないといった問題がある。
The cooling capacity of the
そこで、本実施形態の放熱装置200においては、各ヒートパイプ203の第1直線部203aの長さを、支持部材201のX軸方向の長さと同一か、または僅かに短くなるように構成することで、X軸方向に沿って均一に冷却している。つまり、各ヒートパイプ203の第1直線部203aが支持部材201からの熱をX軸方向の両端部に亘って確実に受け取る構成とすることで、支持部材201のX軸方向の両端部に亘って均一に冷却されるようになっている。また、Y軸方向については、複数のヒートパイプ203をY軸方向に均等に配置することでY軸方向に沿っても均一に冷却している。なお、図4(b)に示すとおり、各ヒートパイプ203の第1直線部203aの先端から支持部材201の縁までの距離d1は、(図3に示す)LED素子110のX軸方向のサイズLxの1/2以下であることが好ましい。
Therefore, in the
このように、本実施形態の構成によれば、Y軸方向及びX軸方向において、冷却能力のバラツキが少なく、(図3に示す)基板105を一様に(略均一に)冷却することができ、基板105上に配置された200個のLED素子110も略均一に冷却される。従って、各LED素子110間における温度差も少なく、温度特性に起因する照射強度のバラツキも少ない。また、図4に示すように、本実施形態のヒートパイプ203の接続部203cは、X軸方向に突出するように構成されているが、接続部203cが突出する側とは反対の側に収容部Sが形成されているため(図2)、光照射装置10を連結しても互いに干渉することがないようになっている。
Thus, according to the configuration of the present embodiment, there is little variation in cooling capacity in the Y-axis direction and the X-axis direction, and the substrate 105 (shown in FIG. 3) can be cooled uniformly (substantially uniformly). The 200
図5は、本実施形態の光照射装置10をX軸方向に連結した状態を示す図であり、図5(a)は、背面図(Z軸方向上流側(負の方向側)から見た図)であり、図5(b)は、平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図5(c)は、正面図(Z軸方向下流側(正の方向側)から見た図)である。図5に示すように、本実施形態の光照射装置10は、各光照射装置10からX軸方向に突出するヒートパイプ203の接続部203cが、隣接する光照射装置10の収容部Sに収容されるように配置することで、支持部材201の第1主面201aが連続するように連結配置することが可能になっている。従って、仕様や用途に応じて、様々なサイズのライン状の照射エリアを形成することが可能となる。なお、図2に示すように、本実施形態においては、各収容部Sが各ヒートパイプ203の間、及びY軸方向両端に形成されているため、隣接する光照射装置10は、Y軸方向にシフトした配置となるが(図5(a))、図5(c)に示すように、Y軸方向両端部に位置するLED素子110を除けば、隣接する光照射装置10との間でLED素子110の配置が連続するように配置することが可能である。
FIG. 5 is a view showing a state in which the
以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。 The above is the description of the present embodiment, but the present invention is not limited to the above configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
例えば、本実施形態の放熱装置200においては、図1に示すように、Y軸方向に所定の間隔を空けて並ぶ5個のヒートパイプ203と、50枚の放熱フィン205を備える構成としたが、ヒートパイプ203及び放熱フィン205の数はこれに限定されるものではない。放熱フィン205の数は、LED素子110の発熱量や放熱フィン205の周囲の空気の温度等の関係で定まり、LED素子110で発生した熱を放熱することができる、いわゆるフィン面積に応じて、適宜選択される。また、ヒートパイプ203の数は、LED素子110の発熱量や各ヒートパイプ203の熱輸送量等との関係で定まり、LED素子110で発生した熱を十分に輸送することができるように適宜選択される。
For example, the
また、本実施形態においては、基板105上に20個(X軸方向)×10列(Y軸方向)の態様で、LED素子110が配置され、基板105の裏面側に5個のヒートパイプ203を配置する構成としたが、冷却効率の観点からは、基板105上の各LED素子110が、各ヒートパイプ203の第1直線部203aと相対する位置に配置されることが望ましい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態においては、5個のヒートパイプ203の第1直線部203a及び第2直線部203bが、Y軸方向に所定の間隔をおいて均等に配置されているものとして説明したが(図1(d)、図2)、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。第1直線部203a及び第2直線部203bの間隔は、収容部Sを形成できる限度において(つまり、第1直線部203aの間隔及び第2直線部203bの間隔が、接続部203cの外径よりも広く、収容部Sに接続部203cを収容することができれば)、徐々に拡がる(又は狭まる)ように構成してもよい。
In the present embodiment, the first
また、本実施形態の放熱装置200は、自然空冷されるものとして説明したが、さらに放熱装置200に冷却風を供給するファンを設け、放熱装置200を強制空冷することも可能である。
Moreover, although the
(変形例1)
図6は、本実施形態の放熱装置200の変形例に係る放熱装置200Mを備えた光照射装置10Mを示す図であり、本変形例の光照射装置10Mの右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)である。図6に示すように、本変形例の光照射装置10Mは、放熱装置200Mが冷却ファン210を備えている点で、本実施形態の光照射装置10と異なる。
(Modification 1)
FIG. 6 is a view showing a
冷却ファン210は、放熱装置200MのZ軸方向上流側(負の方向側)に配置され、放熱装置200Mに冷却風を供給する装置である。図6に示すように、冷却ファン210は、支持部材201の第2主面201bに対して垂直な方向(つまり、Z軸方向又はZ軸方向と相反する方向)に気流Wを生成する。冷却ファン210によって生成された気流Wは、各放熱フィン205の間を流れ、各放熱フィン205を冷却すると共に、各放熱フィン205に挿通された各ヒートパイプ203の第2直線部203b(図1(b))、及び支持部材201の第2主面201bを冷却する。従って、本変形例の構成によれば、放熱装置200Mの冷却能力を格段に向上させることができる。なお、冷却ファン210は、図5に示すような、光照射装置10を連結した構成においても適用することができ、この場合、各放熱装置200に対して1つの冷却ファン210を設けてもよく、また複数の放熱装置200に対して1つの冷却ファン210を設けてもよい。
The cooling
(第2の実施形態)
図7は、本発明の第2の実施形態に係る放熱装置200Aを備えた光照射装置20の概略構成を説明する外観図である。図7(a)は、本実施形態の光照射装置20の平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図7(b)は、背面図(Z軸方向上流側(負の方向側)から見た図)であり、図7(c)は、右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図7(d)は、左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。また、図8は、本実施形態の光照射装置20の斜視図である。本実施形態の光照射装置20は、X軸方向下流側(正の方向側)に位置する10枚の放熱フィン205Aに切欠205Acが形成されており(図7(c)、図8)、また支持部材201AのX軸方向下流側(正の方向側)の端部に溝部201Adが形成されており、隣接する光照射装置10のヒートパイプ203Aの接続部203Acを収容するための収容部Sが、接続部203Acが突出する側(つまり、接続部203Acの間)に形成されている点で、第1の実施形態の放熱装置200と異なる。また、図7(d)に示すように、本実施形態においては、Y軸方向における各ヒートパイプ203Aの配置間隔をPとしたときに、各ヒートパイプ203Aの位置が、支持部材201A及び放熱フィン205Aの中心線CXに対して、P/4に相当する距離だけY軸方向下流側(正の方向側)にオフセットしている点で、第1の実施形態の放熱装置200と異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is an external view illustrating a schematic configuration of the
図9は、本実施形態の光照射装置20をX軸方向に連結した状態を示す図であり、図9(a)は、背面図(Z軸方向上流側(負の方向側)から見た図)であり、図9(b)は、平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図9(c)は、正面図(Z軸方向下流側(正の方向側)から見た図)である。図8及び図9に示すように、本実施形態の光照射装置20においては、収容部Sが、接続部203Acが突出する側(つまり、接続部203Acの間)に形成されているため、接続部203AcをX軸方向下流側(正の方向側)に向けた光照射装置20(図9中、右側から2番目と4番目の光照射装置20)と接続部203AcをX軸方向上流側(負の方向側)に向けた光照射装置20(図9中、右側から1番目と3番目の光照射装置20)を一組として連結させることができる。つまり、接続部203AcをX軸方向下流側(正の方向側)に向けた光照射装置20と、接続部203AcをX軸方向下流側(正の方向側)に向けた光照射装置20とは、180°向きが異なるため、両者の各ヒートパイプ203Aの位置は、P/2に相当する距離だけ離間することとなり、一方の光照射装置20の収容部Sに他方の光照射装置20の各ヒートパイプ203Aが嵌まり、他方の光照射装置20の収容部Sに一方の光照射装置20の各ヒートパイプ203Aが嵌まり、両者はY軸方向にシフトすることなく接合される。従って、一組の光照射装置20の支持部材201Aを接合すると、支持部材201Aの第1主面201Aaが連続するように連結配置され、一組の光照射装置20の間でLED素子110の配置が連続するように配置される。そして、図9に示すように、接続部203AcをX軸方向下流側(正の方向側)に向けた光照射装置20と接続部203AcをX軸方向上流側(負の方向側)に向けた光照射装置20を一組として連結した状態においては、各ヒートパイプ203AはX軸方向に突出しないため、複数組の光照射装置20をX軸方向にさらに連結することもできる。
FIG. 9 is a diagram showing a state in which the
(変形例2)
図10は、本実施形態の放熱装置200Aの変形例に係る放熱装置200AMを備えた光照射装置20Mの左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。図10に示すように、本変形例の光照射装置20Mは、放熱装置200AMが冷却ファン210Aを備えている点で、本実施形態の光照射装置20と異なる。
(Modification 2)
FIG. 10 is a left side view of the
冷却ファン210Aは、変形例1の冷却ファン210と同様、放熱装置200AMのZ軸方向上流側(負の方向側)に配置され、放熱装置200AMに冷却風を供給する装置である。冷却ファン210Aによって生成された気流Wは、各放熱フィン205Aの間を流れ、各放熱フィン205Aを冷却すると共に、各放熱フィン205Aに挿通された各ヒートパイプ203Aの第2直線部203Ab、及び支持部材201Aの第2主面201Abを冷却する。従って、本変形例の構成によれば、放熱装置200AMの冷却能力を格段に向上させることができる。なお、冷却ファン210Aは、図9に示すような、光照射装置20を連結した構成においても適用することができ、この場合、各放熱装置200Aに対して1つの冷却ファン210Aを設けてもよく、また複数の放熱装置200Aに対して1つの冷却ファン210Aを設けてもよい。
The cooling
(第3の実施形態)
図11は、本発明の第3の実施形態に係る放熱装置200Bを備えた光照射装置30の概略構成を説明する外観図である。図11(a)は、本実施形態の光照射装置30の平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図11(b)は、背面図(Z軸方向上流側(負の方向側)から見た図)であり、図11(c)は、右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図11(d)は、左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。本実施形態の光照射装置30は、X軸方向から見たときに、各ヒートパイプ203Bの第2直線部203Bbの位置がY軸方向及びZ軸方向において異なり(図11(d))、各ヒートパイプ203Bの接続部203Bc(図11(a)、図11(c))の長さがそれぞれ異なっている点、また放熱フィン205Bが、支持部材201Bの第2主面201BbのY軸方向上流側(負の方向側)に形成されており、支持部材201Bの第2主面201BbのY軸方向下流側(正の方向側)に空間Q(図11(b)、図11(c)、図11(d))が形成されている点、で第1の実施形態の放熱装置200と異なる。また、本実施形態においては、各ヒートパイプ203Bの第2直線部203Bbの長さが、第1直線部203Baよりも短くなっており、第2直線部203Bbの先端よりもX軸方向上流側(負の方向側)に、隣接する光照射装置30のヒートパイプ203Bの接続部203Bcを収容するための収容部Sが形成されている。また、支持部材201Bの第2主面201BbのX軸方向上流側(負の方向側)の端部には、光照射装置30がX軸方向に連結されたときに、隣接する光照射装置30のヒートパイプ203Bの湾曲部203Bcaを収容する溝部201Bdが各ヒートパイプ203Bの第1直線部203Baの先端部に隣接して形成されている。このような構成によれば、空間Qに他の部品(例えば、冷却ファン、LED駆動回路等)を配置することができる。また、本実施形態の光照射装置30にも第1の実施形態の光照射装置10と同様、隣接する光照射装置30のヒートパイプ203Bの接続部203Bcを収容するための収容部Sが形成されているため、図12に示すように、支持部材201Bを接合して、支持部材201Bの第1主面201Baが連続するように連結配置することが可能である。なお、本実施形態においては、溝部201Bdが各ヒートパイプ203Bの間に形成されているため、隣接する光照射装置30は、Y軸方向にシフトした配置となる(図12(a)、図12(c))。
(Third embodiment)
FIG. 11 is an external view illustrating a schematic configuration of a
(変形例3)
図13は、本実施形態の放熱装置200Bの変形例に係る放熱装置200BMを備えた光照射装置30Mの右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)である。図に示すように、本変形例の光照射装置30Mは、放熱装置200BMが冷却ファン210Bを備えている点で、本実施形態の光照射装置30と異なる。
(Modification 3)
FIG. 13 is a right side view (a diagram seen from the downstream side in the X-axis direction (positive direction side)) of the
冷却ファン210Bは、支持部材201Bの第2主面201Bb上の空間Q内に配置され、放熱装置200BMに冷却風を供給する装置である。図13に示すように、本変形例の冷却ファン210Bは、支持部材201Bの第2主面201Bbに対して略平行な方向(つまり、Y軸方向又はY軸方向と相反する方向)に気流Wを生成する。冷却ファン210Bによって生成された気流Wは、各放熱フィン205Bの間を流れ、各放熱フィン205Bを冷却すると共に、各放熱フィン205Bに挿通された各ヒートパイプ203Bの第2直線部203Bb(図11(a))を冷却する。本変形においては、各ヒートパイプ203Bの第2直線部203Bbの位置がZ軸方向に異なっているため、冷却ファン210Bによって生成された気流Wが各第2直線部203Bbに確実にあたることとなる。従って、本変形例の構成によれば、放熱装置200BMの冷却能力を格段に向上させることができる。なお、冷却ファン210Bは、図12に示すような、光照射装置30を連結した構成においても適用することができ、この場合、各放熱装置200Bに対して1つの冷却ファン210Bを設けてもよく、また複数の放熱装置200Bに対して1つの冷却ファン210Bを設けてもよい。
The cooling
(第4の実施形態)
図14は、本発明の第4の実施形態に係る放熱装置200Cを備えた光照射装置40の概略構成を説明する外観図である。図14(a)は、本実施形態の光照射装置40の平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図14(b)は、背面図(Z軸方向上流側(負の方向側)から見た図)であり、図14(c)は、右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図14(d)は、左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。図14(b)に示すように、本実施形態の光照射装置40は、各ヒートパイプ203Cの第1直線部203CaがX軸方向に対して傾斜しており、第1直線部203Caと第2直線部203Cbが捻れの位置にある点で第1の実施形態の放熱装置200と異なる。本実施形態においては、各ヒートパイプ203Cの第1直線部203CaをX軸方向に対して傾斜させることによって、隣接する光照射装置40のヒートパイプ203Cの湾曲部203Ccaを収容する溝部201Cdの位置をY軸方向にシフトさせている。つまり、溝部201Cdは、各ヒートパイプ203Cの第1直線部203Caの先端部に隣接して形成されるが、各ヒートパイプ203Cの第1直線部203CaをX軸方向に対して傾斜させることによって、溝部201CdのY軸方向の位置が各ヒートパイプ203Cの湾曲部203Ccaの位置と略一致するように構成している。具体的には、図14(b)に示すように、支持部材201CのX軸方向上流側(負の方向側)の端部において、各ヒートパイプ203Cの第1直線部203Caの先端が各ヒートパイプ203Cの配列ピッチPの1/2に相当する距離だけ傾斜するように構成されており、X軸方向に対する第1直線部203Caの傾斜角度θは、支持部材201CのX軸方向の長さをLとし、各ヒートパイプ203Cの配列ピッチをPとすると、以下の式(1)によって表すことができる。
θ=tan−1{(P/2)÷(L)} ・・・ (1)
(Fourth embodiment)
FIG. 14 is an external view illustrating a schematic configuration of a
θ = tan −1 {(P / 2) ÷ (L)} (1)
なお、本実施形態においても、各ヒートパイプ203Cの第2直線部203Cbの長さが、第1直線部203Caよりも短くなっており、第2直線部203Cbの先端よりもX軸方向上流側(負の方向側)に、隣接する光照射装置40のヒートパイプ203Cの接続部203Ccを収容するための収容部Sが形成されている。従って、本実施形態の光照射装置40も第1の実施形態の光照射装置10と同様、図15に示すように、支持部材201Cを接合して、支持部材201Cの第1主面201Caが連続するように連結配置することが可能である。なお、本実施形態においては溝部201CdのY軸方向の位置が各ヒートパイプ203Cの湾曲部203Ccaの位置と略一致するように構成されているため、隣接する光照射装置40はY軸方向にシフトすることなく接合される。
Also in the present embodiment, the length of the second straight portion 203Cb of each
(変形例4)
図16は、本実施形態の放熱装置200Cの変形例に係る放熱装置200CMを備えた光照射装置40Mの左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。図16に示すように、本変形例の光照射装置40Mは、放熱装置200CMが冷却ファン210Cを備えている点で、本実施形態の光照射装置40と異なる。
(Modification 4)
FIG. 16 is a left side view (a diagram viewed from the upstream side in the X-axis direction (negative direction side)) of the
冷却ファン210Cは、変形例1の冷却ファン210と同様、放熱装置200CMのZ軸方向上流側(負の方向側)に配置され、放熱装置200CMに冷却風を供給する装置である。冷却ファン210Cによって生成された気流Wは、各放熱フィン205Cの間を流れ、各放熱フィン205Cを冷却すると共に、各放熱フィン205Cに挿通された各ヒートパイプ203Cの第2直線部203Cb(図14(a))、及び支持部材201Cの第2主面201Cbを冷却する。従って、本変形例の構成によれば、放熱装置200CMの冷却能力を格段に向上させることができる。なお、冷却ファン210Cは、図15に示すような、光照射装置40を連結した構成においても適用することができ、この場合、各放熱装置200Cに対して1つの冷却ファン210Cを設けてもよく、また複数の放熱装置200Cに対して1つの冷却ファン210Cを設けてもよい。
Like the cooling
(第5の実施形態)
図17は、本発明の第5の実施形態に係る放熱装置200Dを備えた光照射装置50の概略構成を説明する外観図である。図17(a)は、本実施形態の光照射装置50の平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図17(b)は、背面図(Z軸方向上流側(負の方向側)から見た図)であり、図17(c)は、右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図17(d)は、左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。また、図18は、図17(c)のA−A断面図である。図18に示すように、本実施形態の光照射装置50は、Y軸方向から見たときに、各ヒートパイプ203Dの第1直線部203Daが第2主面201Db(つまり、X軸方向)に対して傾斜しており、各ヒートパイプ203Dの接続部203Dcが第2主面201Dbから離れる方向に突出している点で第1の実施形態の放熱装置200と異なる。また、図17に示すように、本実施形態においては、各ヒートパイプ203Dの第2直線部203Dbの長さが、第1直線部203Daよりも短くなっており、第2直線部203Dbの先端よりもX軸方向上流側(負の方向側)に、隣接する光照射装置50のヒートパイプ203Dの接続部203Dcを収容するための収容部Sが形成されている(図17(a)、図17(b))。つまり、本実施形態においては、各ヒートパイプ203Dの第1直線部203Daを第2主面201Dbに対して傾斜させることによって、各ヒートパイプ203Dの接続部203Dcが第2主面201DbよりもZ軸方向上流側(負の方向側)に位置するように構成し、具体的には、支持部材201DのX軸方向下流側(正の方向側)の端部において、各ヒートパイプ203Dの第1直線部203Daの基端が各ヒートパイプ203Dの外径に相当する距離だけ傾斜するように構成されており、X軸方向に対する第1直線部203Daの傾斜角度θは、支持部材201DのX軸方向の長さをLとし、各ヒートパイプ203Dの外径をDとすると、以下の式(2)によって表すことができる。
θ=tan−1{(D/2)÷(L)} ・・・ (2)
(Fifth embodiment)
FIG. 17 is an external view illustrating a schematic configuration of a
θ = tan −1 {(D / 2) ÷ (L)} (2)
本実施形態の光照射装置50も第1の実施形態の光照射装置10と同様、隣接する光照射装置50のヒートパイプ203Dの接続部203Dcを収容するための収容部Sが形成されているため、図19に示すように、支持部材201Dを接合して、支持部材201Dの第1主面201Daが連続するように連結配置することが可能である。なお、本実施形態においては接続部203Dcが第2主面201DbよりもZ軸方向上流側(負の方向側)に位置するため、隣接する光照射装置50の支持部材201Dとの間で干渉することはなく、両者はY軸方向にシフトすることなく接合される。
Since the
(変形例5)
図20は、本実施形態の放熱装置200Dの変形例に係る放熱装置200DMを備えた光照射装置50Mの右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)である。図20に示すように、本変形例の光照射装置50Mは、放熱装置200DMが冷却ファン210Dを備えている点で、本実施形態の光照射装置50と異なる。
(Modification 5)
FIG. 20 is a right side view (a view seen from the downstream side in the X-axis direction (positive direction side)) of the
冷却ファン210Dは、変形例1の冷却ファン210と同様、放熱装置200DMのZ軸方向上流側(負の方向側)に配置され、放熱装置200DMに冷却風を供給する装置である。冷却ファン210Dによって生成された気流Wは、各放熱フィン205Dの間を流れ、各放熱フィン205Dを冷却すると共に、各放熱フィン205Dに挿通された各ヒートパイプ203Dの第2直線部203Db(図17(a))、及び支持部材201Dの第2主面201Dbを冷却する。従って、本変形例の構成によれば、放熱装置200DMの冷却能力を格段に向上させることができる。なお、冷却ファン210Dは、図19に示すような、光照射装置50を連結した構成においても適用することができ、この場合、各放熱装置200Dに対して1つの冷却ファン210Dを設けてもよく、また複数の放熱装置200Dに対して1つの冷却ファン210Dを設けてもよい。
The cooling
(第6の実施形態)
図21は、本発明の第6の実施形態に係る放熱装置200Eを備えた光照射装置60の概略構成を説明する外観図である。図21(a)は、本実施形態の光照射装置60の平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図21(b)は、背面図(Z軸方向上流側(負の方向側)から見た図)であり、図21(c)は、右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図21(d)は、左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。図21に示すように、本実施形態の光照射装置60は、ヒートパイプ203Eの第1直線部203Eaの配置間隔が第2直線部203Ebの配置間隔よりも狭くなっている点で、第5の実施形態の放熱装置200Dと異なる。つまり、本実施形態の放熱装置200Eにおいては、各ヒートパイプ203Eの第1直線部203Eaは、X軸方向から見たときに、支持部材201Eの中央部に近接してY軸方向に略平行に配置されており、各ヒートパイプ203Eの第2直線部203Ebは、X軸方向から見たときに、第1直線部203Eaの間隔よりも広い間隔をおいてY軸方向に略平行に配置されている。このような構成によれば、支持部材201Eの中央部の冷却能力を高めることができるため、例えば、図1(a)に示すLED素子110が基板105のY軸方向略中央部に集中して配置されている場合に有効である。なお、本実施形態の光照射装置60も第5の実施形態の光照射装置50と同様、隣接する光照射装置60のヒートパイプ203Eの接続部203Ecを収容するための収容部Sが形成されているため、図22に示すように、支持部材201Eを接合して、支持部材201Eの第1主面201Eaが連続するように連結配置することが可能である。
(Sixth embodiment)
FIG. 21 is an external view illustrating a schematic configuration of a
(変形例6)
図23は、本実施形態の放熱装置200Eの変形例に係る放熱装置200EMを備えた光照射装置60Mの右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)である。図23に示すように、本変形例の光照射装置60Mは、放熱装置200EMが冷却ファン210Eを備えている点で、本実施形態の光照射装置60と異なる。
(Modification 6)
FIG. 23 is a right side view (a diagram seen from the downstream side in the X-axis direction (positive direction side)) of the
冷却ファン210Eは、変形例5の冷却ファン210Dと同様、放熱装置200EMのZ軸方向上流側(負の方向側)に配置され、放熱装置200EMに冷却風を供給する装置である。冷却ファン210Eによって生成された気流Wは、各放熱フィン205Eの間を流れ、各放熱フィン205Eを冷却すると共に、各放熱フィン205Eに挿通された各ヒートパイプ203Eの第2直線部203Eb(図21(a))、及び支持部材201Eの第2主面201Ebを冷却する。従って、本変形例の構成によれば、放熱装置200EMの冷却能力を格段に向上させることができる。なお、冷却ファン210Eは、図22に示すような、光照射装置60を連結した構成においても適用することができ、この場合、各放熱装置200Eに対して1つの冷却ファン210Eを設けてもよく、また複数の放熱装置200Eに対して1つの冷却ファン210Eを設けてもよい。
The cooling
(第7の実施形態)
図24は、本発明の第7の実施形態に係る放熱装置200Fを備えた光照射装置70の概略構成を説明する外観図である。図24(a)は、本実施形態の光照射装置70の平面図(Y軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図24(b)は、右側面図(X軸方向下流側(正の方向側)から見た図)であり、図24(c)は、左側面図(X軸方向上流側(負の方向側)から見た図)である。また、図25は、図24(b)のA−A断面図である。図24(c)及び図25に示すように、本実施形態の光照射装置70は、支持部材201Fの第1主面201Fa側に、ヒートパイプ203Fの第1直線部203Faが嵌まる溝部201Fcが形成されており、ヒートパイプ203Fの第1直線部203Faの断面が略半円形状になっている点で第1の実施形態の放熱装置200と異なる。つまり、本実施形態においては、支持部材201Fの第1主面201Faのみならず、各ヒートパイプ203Fの第1直線部203FaもLEDユニット100の基板105に密着するように構成されている。従って、本実施形態においては、LEDユニット100と各ヒートパイプ203F間の熱抵抗が、第1の実施形態の場合と比較して非常に小さくなり、冷却能力が格段に向上する。このため、基板105に配置されるLED素子110(図1)が多い場合に、特に有効である。なお、本実施形態の光照射装置70においても、第1の実施形態の光照射装置10と同様、支持部材201Fを接合して、支持部材201Fの第1主面201Faが連続するように連結配置することが可能となるように、X軸方向上流側(負の方向側)に位置する10枚の放熱フィン205Fには、隣接する光照射装置70のヒートパイプ203Fの接続部203Fcを収容するための収容部Sを形成するために、Z軸方向に延びる切欠205Fcが形成されている。また、本実施形態の構成は、上記第2〜第6の実施形態、第1〜第6の変形例にも適用することが可能である。
(Seventh embodiment)
FIG. 24 is an external view illustrating a schematic configuration of a
なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10、10M、20、20M、30、30M、40、40M、50、50M、60、60M、70 光照射装置
100 LEDユニット
105 基板
110 LED素子
200、200M、200A、200AM、200B、200BM、200C、200CM、200D、200DM、200E、200EM、200F 放熱装置
201、201A、201B、201C、201D、201E、201F 支持部材
201a、201Aa、201Ba、201Ca、201Da、201Ea、201Fa 第1主面
201b、201Ab、201Bb、201Cb、201Db、201Eb 第2主面
201c、201Fc 溝部
201d、201Ad、201Bd、201Cd、201Dd、201Ed 溝部
203、203A、203B、203C、203D、203E、203F ヒートパイプ
203a、203Aa、203Ba、203Ca、203Da、203Ea、203Fa 第1直線部
203b、203Ab、203Bb、203Cb、203Db、203Eb 第2直線部
203c、203Ac、203Bc、203Cc、203Dc、203Ec、203Fc 接続部
203ca、203cb、203Bca、203Cca 湾曲部
205、205A、205B、205C、205D、205E、205F 放熱フィン
205a 貫通孔
205c、205Ac、205Fc 切欠
210、210A、210B、210C、210D、210E、210F 冷却ファン
10, 10M, 20, 20M, 30, 30M, 40, 40M, 50, 50M, 60, 60M, 70
Claims (24)
板状の形状を呈し、第1主面側が前記熱源に密着するように配置される支持部材と、
前記支持部材に支持されると共に、前記支持部材と熱的に接合し、前記熱源からの熱を輸送するヒートパイプと、
前記第1主面と対向する第2主面に面する空間内に配置され、前記ヒートパイプと熱的に接合し、前記ヒートパイプによって輸送された熱を放熱する複数の放熱フィンと、
を備え、
前記ヒートパイプは、
前記支持部材と熱的に接合される第1直線部と、
前記複数の放熱フィンと熱的に接合される第2直線部と、
前記第1直線部と前記第2直線部が連続するように、前記第1直線部の一端部と前記第2直線部の一端部とを接続し、前記支持部材から前記第1直線部が延びる方向に突出する接続部と、
を有し、
複数の放熱装置を前記第1主面が連続するように連結可能であり、
前記複数の放熱装置のそれぞれは、前記第1直線部が延びる方向に前記複数の放熱装置が連結されたときに、前記第2主面に面する空間内に、隣接する放熱装置の前記接続部を収容する収容部を備えている
ことを特徴とする放熱装置。 A heat dissipating device arranged in close contact with a heat source and dissipating heat of the heat source into the air,
A support member that has a plate-like shape and is arranged so that the first main surface side is in close contact with the heat source;
A heat pipe supported by the support member, thermally joined to the support member, and transporting heat from the heat source;
A plurality of radiating fins disposed in a space facing the second main surface facing the first main surface, thermally joined to the heat pipe, and radiating heat transported by the heat pipe;
With
The heat pipe is
A first straight portion thermally bonded to the support member;
A second straight portion thermally bonded to the plurality of heat dissipating fins;
One end portion of the first straight portion and one end portion of the second straight portion are connected so that the first straight portion and the second straight portion are continuous, and the first straight portion extends from the support member. A connecting part protruding in the direction,
Have
A plurality of heat dissipation devices can be connected so that the first main surface is continuous,
Each of the plurality of heat dissipating devices includes the connecting portion of the adjacent heat dissipating device in a space facing the second main surface when the plurality of heat dissipating devices are coupled in a direction in which the first linear portion extends. A heat dissipating device comprising a housing portion for housing the heat sink.
前記複数のヒートパイプの前記第1直線部は、前記第1直線部が延びる方向と略直交する方向に第1の所定の間隔をおいて配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の放熱装置。 A plurality of the heat pipes;
2. The first straight portion of the plurality of heat pipes is arranged at a first predetermined interval in a direction substantially orthogonal to a direction in which the first straight portion extends. Heat dissipation device.
前記接続部は、前記第2主面から離れる方向に突出し、
前記収容部は、前記接続部が突出する側とは反対の側に形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の放熱装置。 The first linear portion is inclined with respect to the second main surface;
The connecting portion protrudes in a direction away from the second main surface;
The heat radiating device according to claim 2, wherein the housing portion is formed on a side opposite to a side from which the connection portion protrudes.
前記第1直線部が、前記支持部材の前記対辺に沿って延びる
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の放熱装置。 The support member has at least one set of substantially parallel opposite sides,
11. The heat dissipation device according to claim 1, wherein the first straight portion extends along the opposite side of the support member.
前記第1直線部が、前記支持部材の前記対辺に対して所定の角度で傾斜して延びる
ことを特徴とする請求項1に記載の放熱装置。 The support member has at least one set of substantially parallel opposite sides,
The heat radiating device according to claim 1, wherein the first straight portion extends at an angle with respect to the opposite side of the support member.
前記第1直線部が、前記溝部に嵌まり込むように配置される
ことを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の放熱装置。 The support member has a groove portion having a shape corresponding to the first straight portion on the second main surface side,
The heat radiating device according to any one of claims 1 to 15, wherein the first straight portion is disposed so as to be fitted into the groove portion.
前記第1直線部が、前記溝部に嵌まり込むように配置される
ことを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の放熱装置。 The support member has a groove portion having a shape corresponding to the first linear portion on the first main surface side,
The heat radiating device according to any one of claims 1 to 15, wherein the first straight portion is disposed so as to be fitted into the groove portion.
前記第1主面と密着するように配置される基板と、
前記基板の表面上において、前記ヒートパイプの前記第1直線部と略平行に配置された複数のLED素子と、
を備えることを特徴とする光照射装置。 A heat dissipation device according to any one of claims 1 to 17,
A substrate disposed so as to be in close contact with the first main surface;
On the surface of the substrate, a plurality of LED elements arranged substantially parallel to the first straight portion of the heat pipe,
A light irradiation apparatus comprising:
前記第1直線部が延びる方向において、前記第1直線部の他端から前記支持部材の一端までの距離が前記ピッチの1/2以下であることを特徴とする請求項18に記載の光照射装置。 The plurality of LED elements are arranged at a predetermined pitch in a direction in which the first linear portion extends,
19. The light irradiation according to claim 18, wherein a distance from the other end of the first linear portion to one end of the support member is equal to or less than ½ of the pitch in a direction in which the first linear portion extends. apparatus.
Priority Applications (5)
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