JP7488960B2 - Light irradiation device - Google Patents

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Description

本発明は、複数のLED素子を有するLEDユニットと、LEDユニットの熱を放熱する放熱装置と、を備える光照射装置に関する。The present invention relates to a light irradiation device comprising an LED unit having a plurality of LED elements and a heat dissipation device that dissipates heat from the LED unit.

従来、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, ultraviolet-curable inks that are cured by exposure to ultraviolet light have been used as printing inks. Also, ultraviolet-curable resins are used as adhesives around FPDs (Flat Panel Displays), such as liquid crystal panels and organic EL (Electro Luminescence) panels. To cure such ultraviolet-curable inks and ultraviolet-curable resins, an ultraviolet light irradiation device that irradiates ultraviolet light is generally used.

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実用に供されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, lamp-type irradiation devices that use a high-pressure mercury lamp or a mercury-xenon lamp as a light source have been known as ultraviolet light irradiation devices. However, in recent years, due to demands for reduced power consumption, longer life, and more compact device size, ultraviolet light irradiation devices that use LEDs (Light Emitting Diodes) as a light source instead of conventional discharge lamps have been put into practical use (for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の光照射装置は、多数のLEDが搭載されたLEDユニットを備えている。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に記載の光照射装置においては、LEDユニットの裏面側に水冷式の冷却装置を備え、これによってLEDで発生する熱を放熱する構成を採っている。The light irradiation device described in Patent Document 1 is equipped with an LED unit equipped with many LEDs. When LEDs are used as a light source in this way, most of the input power becomes heat, which causes problems such as reduced light emission efficiency and lifespan due to the heat generated by the LEDs themselves, making heat disposal an issue. Therefore, the light irradiation device described in Patent Document 1 is configured to include a water-cooled cooling device on the back side of the LED unit, which dissipates the heat generated by the LEDs.

また、このような水冷式の冷却装置においては、漏水に対する信頼性が求められることから、冷却水が流れる流路を構成するステンレス製のパイプを中子として使用し、パイプの周りにダイキャスト成形によりヒートシンクを一体成形した構成も提案されている(例えば、特許文献2)。Furthermore, because such water-cooled cooling devices require reliability against water leakage, a configuration has been proposed in which a stainless steel pipe that forms the flow path through which the cooling water flows is used as a core, and a heat sink is integrally molded around the pipe by die-casting (for example, Patent Document 2).

特許第5834989号明細書Patent No. 5834989 特開2000-340728号公報JP 2000-340728 A

特許文献2のヒートシンクを光照射装置に適用すると、冷却水によってLEDが効率よく冷却される。また、継ぎ目のないステンレス製のパイプが一体成形されているため、漏水に対する信頼性が高く、耐食性にも優れたものとなる。When the heat sink of Patent Document 2 is applied to a light irradiation device, the LEDs are efficiently cooled by the cooling water. In addition, because the seamless stainless steel pipe is integrally molded, it is highly reliable against water leakage and has excellent corrosion resistance.

しかしながら、特許文献2のヒートシンクは、パイプの周りにダイキャスト成形する構成であるため、ヒートシンク上に載置される熱源(例えば、LEDユニット)と冷却水が流れるパイプとの間にはヒートシンク本体のアルミニウムが介在することとなり、これが熱抵抗となって冷却能力が低下してしまう、といった問題がある。However, because the heat sink in Patent Document 2 is die-cast around a pipe, the aluminum of the heat sink body is interposed between the heat source (e.g., an LED unit) placed on the heat sink and the pipe through which the cooling water flows, which creates thermal resistance and reduces the cooling capacity.

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、漏水に対する信頼性が高く、耐食性に優れると共に、冷却能力が高い放熱装置を備える光照射装置を提供することである。The present invention has been made in consideration of these circumstances, and its object is to provide a light irradiation device that is highly reliable against water leakage, has excellent corrosion resistance, and is equipped with a heat dissipation device with high cooling capacity.

上記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、基板と、基板上に配置されたLED素子と、を有するLEDユニットと、LEDユニットに密着して配置され、LEDユニットの熱を放熱する放熱装置と、を備える光照射装置であって、放熱装置は、冷却水が流れる金属製のパイプと、LEDユニットと密着する第1主面を有し、パイプの外周面の一部が第1主面から露出するようにパイプを長手方向に支持する金属製の支持部材と、を有し、パイプの外周面の一部は、第1主面と同一平面上に位置する平面部を有し、平面部が、LEDユニットと熱的に接合し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 is a light irradiation device comprising an LED unit having a substrate and an LED element arranged on the substrate, and a heat dissipation device arranged in close contact with the LED unit and dissipating heat from the LED unit, characterized in that the heat dissipation device comprises a metal pipe through which cooling water flows, and a metal support member having a first main surface in close contact with the LED unit and supporting the pipe in the longitudinal direction such that a portion of the outer circumferential surface of the pipe is exposed from the first main surface, the portion of the outer circumferential surface of the pipe having a flat portion located on the same plane as the first main surface, and the flat portion being thermally joined to the LED unit.

このような構成によれば、LEDユニットに対してパイプの平面部が直接接するため、熱抵抗が極めて低くなり、LEDユニットの熱が効率よく放熱される。また、継ぎ目のない金属製のパイプを備える構成であるため、漏水に対する信頼性が高く、耐食性にも優れたものとなる。 With this configuration, the flat surface of the pipe is in direct contact with the LED unit, so the thermal resistance is extremely low and the heat from the LED unit is efficiently dissipated. In addition, because the configuration includes seamless metal pipes, it is highly reliable against water leakage and has excellent corrosion resistance.

また、パイプの平面部の肉厚が、平面部以外の部分の肉厚よりも薄いことが望ましい。 It is also desirable that the thickness of the flat portion of the pipe is thinner than the thickness of the portions other than the flat portion.

また、パイプの断面が、円形又は楕円形の一部をカットしたD字形状であることが望ましい。 It is also desirable that the cross section of the pipe be a D-shape formed by cutting off a portion of a circle or ellipse.

また、パイプの断面が、長円形状であることが望ましい。 It is also desirable that the cross section of the pipe be oval in shape.

また、パイプの断面が、角形状であることが望ましい。 It is also desirable for the cross section of the pipe to be angular.

また、支持部材は、パイプの平面部以外の部分が嵌まり込む溝部を有することが望ましい。It is also desirable for the support member to have a groove portion into which portions of the pipe other than the flat surface fit.

また、LEDユニットとパイプの平面部との間に、LEDユニットからの熱を拡散させる熱拡散部材を有することが望ましい。また、この場合、熱拡散部材は、ベイパーチャンバー、ヒートパイプ又は薄型ヒートパイプのいずれかであることが望ましい。It is also desirable to have a heat diffusion member between the LED unit and the flat surface of the pipe to diffuse heat from the LED unit. In this case, it is also desirable for the heat diffusion member to be either a vapor chamber, a heat pipe, or a thin heat pipe.

また、LEDユニットと第1主面との間に、放熱グリス又は放熱シートを有することが望ましい。 It is also desirable to have thermal grease or a thermal sheet between the LED unit and the first main surface.

また、LEDユニットは、基板が載置されるベースプレートを有し、基板とベースプレートとの間に、放熱グリス又は放熱シートを有することが望ましい。 In addition, it is desirable for the LED unit to have a base plate on which the substrate is placed, and to have thermal grease or a thermal dissipation sheet between the substrate and the base plate.

また、LED素子が、基板を挟んでパイプの平面部と対向する位置に配置されていることが望ましい。It is also desirable that the LED element is positioned opposite the flat portion of the pipe across the substrate.

また、パイプが、ステンレス鋼、アルミ合金又は銅合金から成ることが望ましい。 It is also desirable that the pipe be made of stainless steel, aluminum alloy or copper alloy.

また、LED素子が、紫外光を発することが望ましい。 It is also desirable for the LED element to emit ultraviolet light.

以上のように、本発明によれば、漏水に対する信頼性が高く、耐食性に優れると共に、冷却能力が高い放熱装置を備える光照射装置が実現される。As described above, the present invention provides a light irradiation device that is highly reliable against water leakage, has excellent corrosion resistance, and is equipped with a heat dissipation device with high cooling capacity.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る光照射装置の構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a light irradiation device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1の実施形態に係る光照射装置に備わる放熱装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a heat dissipation device provided in the light irradiation device according to the first embodiment of the present invention. 図3は、従来の放熱装置を備えた本発明の比較例の光照射装置の構成を説明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a light irradiation device provided with a conventional heat dissipation device as a comparative example of the present invention. 図4は、本発明の第2の実施形態に係る光照射装置の構成を説明する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a light irradiation device according to a second embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第3の実施形態に係る光照射装置の構成を説明する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a light irradiation device according to a third embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第4の実施形態に係る光照射装置の構成を説明する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a light irradiation device according to a fourth embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第4の実施形態に係る光照射装置に備わる放熱装置の製造方法を説明する図である。7A to 7C are diagrams illustrating a method for manufacturing a heat dissipation device provided in a light irradiation device according to a fourth embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第5の実施形態に係る光照射装置の構成を説明する断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a light irradiation device according to a fifth embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第6の実施形態に係る光照射装置の構成を説明する断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a light irradiation device according to a sixth embodiment of the present invention.

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, the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals and their description will not be repeated.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光照射装置1の構成を説明する図であり、図1(a)は平面図であり、図1(b)は図1(a)のA-A線断面図である。本実施形態の光照射装置1は、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。なお、本明細書においては、放熱装置200のパイプ210、220が延びる方向をX軸方向、LED素子103から出射される紫外光の出射方向をZ軸方向、X軸及びZ軸と直交する方向をY軸方向と定義して説明する。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a light irradiation device 1 according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1(a) is a plan view, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 1(a). The light irradiation device 1 of this embodiment is a device for curing ultraviolet-curable ink used as printing ink or ultraviolet-curable resin used as an adhesive in FPD (Flat Panel Display) or the like, and is disposed opposite to an irradiation object, and emits ultraviolet light to a predetermined area of the irradiation object. In this specification, the direction in which the pipes 210 and 220 of the heat dissipation device 200 extend is defined as the X-axis direction, the emission direction of the ultraviolet light emitted from the LED element 103 is defined as the Z-axis direction, and the direction perpendicular to the X-axis and Z-axis is defined as the Y-axis direction.

(光照射装置1の構成)
図1に示すように、本実施形態の光照射装置1は、LEDユニット100と、放熱装置200と、を備えている。
(Configuration of the Light Irradiation Device 1)
As shown in FIG. 1 , a light irradiation device 1 of this embodiment includes an LED unit 100 and a heat dissipation device 200 .

(LEDユニット100の構成)
LEDユニット100は、X軸方向及びY軸方向で規定される矩形板状の基板101と、基板101上に配置された複数のLED素子103と、ベースプレート105と、を備えている。
基板101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、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、19個(X軸方向)×5個(Y軸方向)のLED素子103が搭載されている。また、基板101上には、各LED素子103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103は、アノードパターン及びカソードパターンにそれぞれハンダ付けされ、電気的に接続されている。アノードパターン及びカソードパターンは、不図示のLED駆動回路と電気的に接続されており、各LED素子103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。
(Configuration of LED unit 100)
The LED unit 100 includes a substrate 101 in the shape of a rectangular plate defined by an X-axis direction and a Y-axis direction, a plurality of LED elements 103 arranged on the substrate 101 , and a base plate 105 .
The substrate 101 is a rectangular wiring substrate made of a material with high thermal conductivity (e.g., copper, aluminum, aluminum nitride), and 19 (X-axis direction) x 5 (Y-axis direction) LED elements 103 are mounted on the surface of the substrate 101 at predetermined intervals in the X-axis direction and the Y-axis direction. In addition, an anode pattern (not shown) and a cathode pattern (not shown) for supplying power to each LED element 103 are formed on the substrate 101, and each LED element 103 is soldered to the anode pattern and the cathode pattern, respectively, and is electrically connected. The anode pattern and the cathode pattern are electrically connected to an LED drive circuit (not shown), and each LED element 103 is supplied with a drive current from the LED drive circuit via the anode pattern and the cathode pattern.

LED素子103は、略正方形の発光面を備えたLEDチップ(不図示)を備え、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。各LED素子103に駆動電流が供給されると、各LED素子103からは駆動電流に応じた光量の紫外光が出射される。なお、本実施形態の各LED素子103は、略一様な光量の紫外光を出射するように各LED素子103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。The LED element 103 is a semiconductor element that includes an LED chip (not shown) with a substantially square light-emitting surface, and receives a drive current from an LED drive circuit to emit ultraviolet light (e.g., wavelengths of 365 nm, 385 nm, 395 nm, and 405 nm). When a drive current is supplied to each LED element 103, each LED element 103 emits ultraviolet light with a quantity of light corresponding to the drive current. In this embodiment, the drive current supplied to each LED element 103 is adjusted so that each LED element 103 emits a substantially uniform quantity of ultraviolet light, and the ultraviolet light emitted from the LED unit 100 has a substantially uniform light quantity distribution in the X-axis direction and the Y-axis direction.

ベースプレート105は、熱伝導率の高い金属(例えば、銅、アルミニウム)の矩形板状の部材である。ベースプレート105の表面(Z軸方向の面)には基板101が載置されて固定されている。なお、基板101とベースプレート105との間(接触面)には、両者間の熱伝達を促進するための放熱グリス(不図示)又は放熱シート(不図示)が設けられていてもよい。The base plate 105 is a rectangular plate-shaped member made of a metal (e.g., copper, aluminum) with high thermal conductivity. The substrate 101 is placed and fixed on the surface (the surface in the Z-axis direction) of the base plate 105. Note that a thermal grease (not shown) or a thermal sheet (not shown) may be provided between the substrate 101 and the base plate 105 (contact surface) to promote heat transfer between the two.

(放熱装置200の構成)
図2は、本実施形態の放熱装置200の構成を説明する斜視図である。放熱装置200は、ベースプレート105の裏面(基板101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103で発生した熱を放熱する装置である(図1(b))。
放熱装置200は、一対のパイプ210、220と、支持部材230とで構成されている。各LED素子103に駆動電流が流れ、各LED素子103から紫外光が出射されると、LED素子103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、ベースプレート105の裏面に密着するように放熱装置200を設け、LED素子103で発生する熱を、基板101、ベースプレート105を介して放熱装置200に伝導し、強制的に放熱している。
(Configuration of heat dissipation device 200)
2 is a perspective view illustrating the configuration of the heat dissipation device 200 of this embodiment. The heat dissipation device 200 is disposed so as to be in close contact with the rear surface (the surface opposite to the surface on which the substrate 101 is mounted) of the base plate 105, and is a device that dissipates heat generated by each LED element 103 (FIG. 1(b)).
The heat dissipation device 200 is composed of a pair of pipes 210, 220 and a support member 230. When a drive current flows through each LED element 103 and each LED element 103 emits ultraviolet light, the LED element 103 generates heat, causing a rise in temperature and a significant decrease in light emission efficiency. For this reason, in this embodiment, the heat dissipation device 200 is provided so as to be in close contact with the rear surface of the base plate 105, and the heat generated by the LED element 103 is conducted to the heat dissipation device 200 via the substrate 101 and the base plate 105, forcibly dissipating the heat.

一対のパイプ210、220は、冷却水(例えば、水等)が通る、継ぎ目のない金属製(ステンレス鋼、アルミ合金、銅合金など)の直管である。一対のパイプ210、220の断面は、円形の一部をカットした略D字形状になっており、一対のパイプ210、220の外周面の一部には、それぞれ、平面212、222(平面部)が形成されており、外周面の他の一部には、平面212、222とそれぞれ連続する円筒面213、223が形成されている。
また、支持部材230は、パイプ210、220を支持する、矩形板状の金属(例えば、アルミニウム、銅、ステンレス)の部材である。支持部材230の表面(Z軸方向の面)は、ベースプレート105の裏面と密着する当接面231(第1主面)と、一対のパイプ210、220の円筒面213、223が嵌まり込む、断面U字状(欠円形状)の溝部235、236が形成されている。
本実施形態の一対のパイプ210、220は、円筒面213、223に熱伝導性を有する接着剤240が塗布された上で、支持部材230の溝部235、236に取付けられる。一対のパイプ210、220が支持部材230に取付けられると、平面212、222がZ軸方向を向き、当接面231に露出した状態で機械的及び熱的に結合する。なお、一対のパイプ210、220が支持部材230に取付けられたとき、支持部材230の当接面231と一対のパイプ210、220の平面212、222は、略同一平面上に位置するようになっている。
このように、本実施形態の一対のパイプ210、220は、Y軸方向に所定の間隔をおいて、X軸方向に平行に延びるように支持部材230に支持される(固定される)。
The pair of pipes 210, 220 are seamless straight pipes made of metal (stainless steel, aluminum alloy, copper alloy, etc.) through which cooling water (e.g., water, etc.) passes. The cross section of the pair of pipes 210, 220 is substantially D-shaped with a part of a circle cut off, and flat surfaces 212, 222 (flat surface portions) are formed on parts of the outer circumferential surfaces of the pair of pipes 210, 220, respectively, and cylindrical surfaces 213, 223 continuous with the flat surfaces 212, 222, respectively, are formed on other parts of the outer circumferential surfaces.
The support member 230 is a rectangular plate-shaped metal (e.g., aluminum, copper, stainless steel) member that supports the pipes 210, 220. The surface (surface in the Z-axis direction) of the support member 230 is provided with a contact surface 231 (first main surface) that comes into close contact with the rear surface of the base plate 105, and grooves 235, 236 with a U-shaped cross section (partial circle shape) into which the cylindrical surfaces 213, 223 of the pair of pipes 210, 220 fit.
In this embodiment, the pair of pipes 210, 220 are attached to the grooves 235, 236 of the support member 230 after a thermally conductive adhesive 240 is applied to the cylindrical surfaces 213, 223. When the pair of pipes 210, 220 are attached to the support member 230, the flat surfaces 212, 222 face the Z-axis direction and are mechanically and thermally coupled while being exposed to the abutment surface 231. When the pair of pipes 210, 220 are attached to the support member 230, the abutment surface 231 of the support member 230 and the flat surfaces 212, 222 of the pair of pipes 210, 220 are positioned on approximately the same plane.
In this manner, the pair of pipes 210, 220 of this embodiment are supported (fixed) by the support member 230 so as to extend parallel to the X-axis direction with a predetermined gap therebetween in the Y-axis direction.

パイプ210のX軸方向-側の端部は、吸水口211であり、不図示の給水装置と継手(不図示)を介して接続され、パイプ210に冷却水が供給されるようになっている。パイプ210に冷却水が供給されると、冷却水はパイプ210内をX軸方向に流れる。また、パイプ210のX軸方向+側の端部は、パイプ220のX軸方向+側の端部とU字パイプ(不図示)で接続されており、パイプ210を流れた冷却水は、パイプ220内をX軸方向と相反する方向に流れ、パイプ210のX軸方向-側の端部に形成された排水口221から排水される。なお、排水口221は、不図示の給水装置と継手(不図示)を介して接続され、排水口221から排水された冷却水は、給水装置に回収されて、冷却された後、再びパイプ210に供給される。
このように、本実施形態においては、継ぎ目のないステンレス製のパイプ210、220を使用しているため、漏水に対する信頼性が高く、耐食性にも優れたものになっている。
なお、図1及び図2において、パイプ210、220の端部は、支持部材230からX軸方向+側及び-側に突出しているが、パイプ210、220は、ベースプレート105全体を冷却できればよく、必ずしも支持部材230から突出している必要はない。
The end of the pipe 210 on the negative side in the X-axis direction is a water inlet 211, which is connected to a water supply device (not shown) via a joint (not shown) so that cooling water is supplied to the pipe 210. When cooling water is supplied to the pipe 210, the cooling water flows in the X-axis direction inside the pipe 210. In addition, the end of the pipe 210 on the positive side in the X-axis direction is connected to the end of the pipe 220 on the positive side in the X-axis direction by a U-shaped pipe (not shown), and the cooling water that flows through the pipe 210 flows in the direction opposite to the X-axis direction inside the pipe 220 and is drained from a drain outlet 221 formed at the end of the pipe 210 on the negative side in the X-axis direction. The drain outlet 221 is connected to a water supply device (not shown) via a joint (not shown), and the cooling water drained from the drain outlet 221 is collected in the water supply device, cooled, and then supplied to the pipe 210 again.
In this manner, in this embodiment, the seamless stainless steel pipes 210, 220 are used, which provides high reliability against water leakage and excellent corrosion resistance.
In addition, in Figures 1 and 2, the ends of the pipes 210, 220 protrude from the support member 230 to the + and - sides in the X-axis direction, but the pipes 210, 220 do not necessarily have to protrude from the support member 230 as long as they can cool the entire base plate 105.

上述のように、本実施形態においては、ベースプレート105の裏面に密着するように放熱装置200が取付けられる。放熱装置200がベースプレート105取付けられると、略同一平面上に位置する、支持部材230の当接面231と一対のパイプ210、220の平面212、222とが、ベースプレート105の裏面に密着する。このため、LEDユニット100で発生した熱は、一対のパイプ210、220に直接的に伝導され、冷却水に放熱されることとなる。
このように、本実施形態の構成によれば、熱源となるLEDユニット100に対して一対のパイプ210、220の平面212、222が直接接するため、両者間の熱抵抗が極めて低くなり、LEDユニット100の熱が効率よく放熱される。なお、支持部材230の当接面231(及び一対のパイプ210、220の平面212、222)と、ベースプレート105との間(接触面)には、両者間の熱伝達を促進するための放熱グリス(不図示)又は放熱シート(不図示)が設けられていてもよい。
As described above, in this embodiment, the heat dissipation device 200 is attached so as to be in close contact with the back surface of the base plate 105. When the heat dissipation device 200 is attached to the base plate 105, the abutment surface 231 of the support member 230 and the flat surfaces 212, 222 of the pair of pipes 210, 220, which are located on approximately the same plane, are in close contact with the back surface of the base plate 105. Therefore, the heat generated by the LED unit 100 is directly conducted to the pair of pipes 210, 220 and dissipated to the cooling water.
Thus, according to the configuration of this embodiment, the flat surfaces 212, 222 of the pair of pipes 210, 220 are in direct contact with the LED unit 100, which is a heat source, so that the thermal resistance between them is extremely low, and the heat of the LED unit 100 is efficiently dissipated. Note that between the abutment surface 231 of the support member 230 (and the flat surfaces 212, 222 of the pair of pipes 210, 220) and the base plate 105 (contact surface), a heat dissipation grease (not shown) or a heat dissipation sheet (not shown) may be provided to promote heat transfer between them.

(効果確認実験)
表1及び表2は、本発明者が行った効果確認実験の結果を示す表である。表1は、本実施形態の光照射装置1(6台)の実験結果であり、表2は、比較例の光照射装置1Z(1台)の実験結果である。
(Effectiveness verification experiment)
Tables 1 and 2 show the results of an effect confirmation experiment conducted by the present inventor. Table 1 shows the experimental results of the light irradiation device 1 (six devices) of the present embodiment, and Table 2 shows the experimental results of the light irradiation device 1Z (one device) of the comparative example.

Figure 0007488960000001
Figure 0007488960000001

Figure 0007488960000002
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表1の実験においては、本実施形態の光照射装置1を6台用意し、各光照射装置1の基板101上に、X軸方向に沿って等間隔に19個の温度センサ(CH1~CH19)を取付け、全てのLED素子103を最大出力で点灯させて、5分後の温度を測定した。なお、実験で使用したLEDユニット100の最大出力は、7600Wである。
また、冷却水は、流量:30L/min、水温:25℃とした。
In the experiment shown in Table 1, six light irradiation devices 1 of this embodiment were prepared, 19 temperature sensors (CH1 to CH19) were attached at equal intervals along the X-axis direction on the substrate 101 of each light irradiation device 1, all LED elements 103 were turned on at maximum output, and the temperature was measured after 5 minutes. The maximum output of the LED unit 100 used in the experiment was 7600W.
The cooling water had a flow rate of 30 L/min and a water temperature of 25°C.

図3は、本実施形態の比較例の光照射装置1Zの構成を示す断面図である。
図3に示すように、表2の実験においては、特許文献2のヒートシンクの構成を模して、断面円形の一対のパイプ210Z、220Zと、これらが貫通する支持部材230Zと、で構成される放熱装置200Zを作製し、この放熱装置200Zを本実施形態のLEDユニット100に取付けて、比較例の光照射装置1Zとした。つまり、比較例の光照射装置1Zは、放熱装置200Zが従来の構成である点で、本実施形態の光照射装置1と異なっている。
表2の実験においても、表1の実験と同様、比較例の光照射装置1Zの基板101上に、X軸方向に沿って等間隔に19個の温度センサ(CH1~CH19)を取付け、全てのLED素子103を点灯させて、5分後の温度を測定した。なお、本実験で使用したLEDユニット100の最大出力も7600Wであるが、最大出力で点灯させると温度が100℃を超えてしまう虞があったため、光出力を最大出力の50%(つまり、3800W)に設定した。
なお、冷却水は、流量:30L/min、水温:25℃である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a light irradiation device 1Z as a comparative example of this embodiment.
As shown in Fig. 3, in the experiment of Table 2, a heat dissipation device 200Z consisting of a pair of pipes 210Z and 220Z with circular cross sections and a support member 230Z through which the pipes 210Z and 220Z penetrate was fabricated to imitate the configuration of the heat sink in Patent Document 2, and the heat dissipation device 200Z was attached to the LED unit 100 of the present embodiment to form a light irradiation device 1Z of the comparative example. In other words, the light irradiation device 1Z of the comparative example differs from the light irradiation device 1 of the present embodiment in that the heat dissipation device 200Z has a conventional configuration.
In the experiment of Table 2, similarly to the experiment of Table 1, 19 temperature sensors (CH1 to CH19) were attached at equal intervals along the X-axis direction on the substrate 101 of the light irradiation device 1Z of the comparative example, and all the LED elements 103 were turned on to measure the temperature after 5 minutes. Note that the maximum output of the LED unit 100 used in this experiment was also 7600 W, but since there was a risk that the temperature would exceed 100°C if turned on at the maximum output, the light output was set to 50% of the maximum output (i.e., 3800 W).
The cooling water had a flow rate of 30 L/min and a water temperature of 25°C.

(実験結果の考察)
表1に示すように、本実施形態の光照射装置1は、最大出力の状態でも基板101全域にわたって60℃近辺の温度に保たれ、安定して動作していることが確認された。
一方、比較例の光照射装置1Zは、光出力が50%であるにも拘わらず、基板101全域にわたって65℃前後の温度となり、表1の実験結果を上回った。
このように、本実施形態の光照射装置1は、熱源となるLEDユニット100に対して一対のパイプ210、220の平面212、222が直接接する構成の放熱装置200を備えるため、LEDユニット100の熱が効率よく放熱されることが分かった。
また、本実施形態の放熱装置200においては、冷却水がLEDユニット100からの熱を吸収しながら、一対のパイプ210、220を往復するため、基板101がX軸方向全域にわたって均一に冷却されているのが分かる。
(Discussion of Experimental Results)
As shown in Table 1, it was confirmed that the light irradiation device 1 of this embodiment maintained a temperature of about 60° C. over the entire substrate 101 even in the maximum output state, and operated stably.
On the other hand, in the light irradiation device 1Z of the comparative example, the temperature reached approximately 65° C. over the entire substrate 101, even though the light output was 50%, which exceeded the experimental results in Table 1.
In this manner, the light irradiation device 1 of this embodiment is equipped with a heat dissipation device 200 configured such that the flat surfaces 212, 222 of a pair of pipes 210, 220 are in direct contact with the LED unit 100, which serves as a heat source, and therefore it has been found that the heat from the LED unit 100 is efficiently dissipated.
Moreover, in the heat dissipation device 200 of this embodiment, the cooling water travels back and forth through the pair of pipes 210, 220 while absorbing heat from the LED unit 100, so that it can be seen that the substrate 101 is cooled uniformly over the entire area in the X-axis direction.

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、基板101を一様に(均一に)冷却することができ、基板101上に配置された200個のLED素子103も均一に冷却される。従って、各LED素子103間において温度差が発生することもなく、温度特性に起因する照射強度のバラツキが生じることもない。Thus, according to the configuration of this embodiment, there is little variation in cooling capacity in the Y-axis direction and the X-axis direction, and the substrate 101 can be cooled uniformly (evenly), and the 200 LED elements 103 arranged on the substrate 101 are also cooled uniformly. Therefore, no temperature difference occurs between the LED elements 103, and no variation in irradiation intensity due to temperature characteristics occurs.

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 a description of this embodiment, but the present invention is not limited to the above configuration, and various modifications are possible within the scope of the technical concept of the present invention.

例えば、本実施形態においては、一対のパイプ210、220の平面212、222がベースプレート105の裏面に密着するものとして説明したが、必ずしもこのような構成に限定されるものではなく、一対のパイプ210、220の外周面の一部がベースプレート105の裏面に密着していればよい。ただし、熱抵抗の観点からは、一対のパイプ210、220とベースプレート105との接触面積が大きい方が好ましく、本実施形態のように平面212、222が設けられていることが好ましい。For example, in the present embodiment, the flat surfaces 212, 222 of the pair of pipes 210, 220 are described as being in close contact with the back surface of the base plate 105, but this is not necessarily limited to such a configuration, and it is sufficient that a part of the outer circumferential surface of the pair of pipes 210, 220 is in close contact with the back surface of the base plate 105. However, from the viewpoint of thermal resistance, it is preferable that the contact area between the pair of pipes 210, 220 and the base plate 105 is large, and it is preferable that the flat surfaces 212, 222 are provided as in the present embodiment.

また、本実施形態の放熱装置200は、一対のパイプ210、220を備えるものとしたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではなく、求められる冷却能力やLEDユニット100のサイズに応じて、1本のパイプを備えるものでもよく、また3本以上のパイプを備えるものでもよい。In addition, although the heat dissipation device 200 of this embodiment is provided with a pair of pipes 210, 220, it is not necessarily limited to such a configuration, and may be provided with one pipe or three or more pipes depending on the required cooling capacity and the size of the LED unit 100.

また、本実施形態のLEDユニット100は、基板101が載置されるベースプレート105を備えるとしたが、ベースプレート105は必ずしも必要ではなく、基板101の裏面に密着するように放熱装置200を配置してもよい。 In addition, although the LED unit 100 of this embodiment is provided with a base plate 105 on which the substrate 101 is placed, the base plate 105 is not necessarily required, and the heat dissipation device 200 may be arranged so as to be in close contact with the rear surface of the substrate 101.

また、本実施形態のLEDユニット100は、複数のLED素子103を備えるとしたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではなく、1つのLED素子103を備える構成であってもよい。In addition, although the LED unit 100 of this embodiment is described as having multiple LED elements 103, it is not necessarily limited to such a configuration and may also be configured to have one LED element 103.

また、本実施形態においては、パイプ210のX軸方向+側の端部とパイプ220のX軸方向+側の端部が、支持部材230の外側で、U字パイプ(不図示)によって接続されているとしたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではなく、U字パイプを一対のパイプ210、220に取り付けた状態で(つまり、U字パイプと一対のパイプ210、220を一体的に構成して)支持部材230上に配置することも可能である。 In addition, in this embodiment, the end of pipe 210 on the + side in the X-axis direction and the end of pipe 220 on the + side in the X-axis direction are connected by a U-shaped pipe (not shown) outside the support member 230, but this is not necessarily limited to such a configuration, and it is also possible to place the U-shaped pipe on the support member 230 in a state where it is attached to the pair of pipes 210, 220 (i.e., the U-shaped pipe and the pair of pipes 210, 220 are integrally constructed).

(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る光照射装置1Aの断面図である。図4に示すように、本実施形態の光照射装置1Aは、一対のパイプ210、220の平面212、222とベースプレート105Aとの間に狭持されるベイパーチャンバー300(熱拡散部材)を備える点で第1の実施形態の光照射装置1と異なる。なお、本実施形態のベースプレート105Aには、ベイパーチャンバー300が収容される収容溝105Aaが形成されている。
Second Embodiment
Fig. 4 is a cross-sectional view of a light irradiation device 1A according to a second embodiment of the present invention. As shown in Fig. 4, the light irradiation device 1A of this embodiment is different from the light irradiation device 1 of the first embodiment in that it includes a vapor chamber 300 (thermal diffusion member) sandwiched between the flat surfaces 212, 222 of the pair of pipes 210, 220 and the base plate 105A. Note that the base plate 105A of this embodiment has an accommodation groove 105Aa formed therein in which the vapor chamber 300 is accommodated.

ベイパーチャンバー300は、作動液(例えば、水、アルコール、アンモニア等)が減圧封入された中空部Pを有する、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)の板状部材である。ベイパーチャンバー300は、表面(ベースプレート105A側の面)がグリス等の熱伝導部材を介して収容溝105Aa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の熱を受熱する。本実施形態のベイパーチャンバー300の裏面(放熱装置200側の面)は、一対のパイプ210、220の平面212、222、及び支持部材230の当接面231と密着するように取付けられる。
本実施形態のベイパーチャンバー300は、LEDユニット100からの熱を受熱してXY平面に拡散させながら伝達する機能を有している。ベイパーチャンバー300がLEDユニット100からの熱を受熱すると、ベイパーチャンバー300内の作動液が気化して、その蒸気が中空部P内を移動し、ベイパーチャンバー300に伝達された熱は、XY平面に拡がり、裏面(放熱装置200側の面)から一対のパイプ210、220に伝達される。そして、ベイパーチャンバー300に伝達された熱が、一対のパイプ210、220に伝達されると、作動液の蒸気は熱を放出して液体に戻る。この繰り返しによって、LEDユニット100からの熱は、一対のパイプ210、220に効率よく伝導される。従って、LEDユニット100の熱がさらに効率よく放熱される。
The vapor chamber 300 is a plate-shaped member made of metal (e.g., metals such as copper, aluminum, iron, magnesium, etc., or alloys containing these metals) having a hollow portion P in which a working fluid (e.g., water, alcohol, ammonia, etc.) is sealed under reduced pressure. The vapor chamber 300 is attached so that the front surface (the surface on the base plate 105A side) is in close contact with the accommodation groove 105Aa via a heat conductive material such as grease, and receives heat from the LED unit 100, which is a heat source. The back surface (the surface on the heat dissipation device 200 side) of the vapor chamber 300 of this embodiment is attached so as to be in close contact with the flat surfaces 212, 222 of the pair of pipes 210, 220 and the abutment surface 231 of the support member 230.
The vapor chamber 300 of this embodiment has a function of receiving heat from the LED unit 100 and transmitting the heat while diffusing it in the XY plane. When the vapor chamber 300 receives heat from the LED unit 100, the working liquid in the vapor chamber 300 vaporizes, and the vapor moves in the hollow portion P. The heat transmitted to the vapor chamber 300 spreads in the XY plane and is transmitted from the back surface (the surface on the heat dissipation device 200 side) to the pair of pipes 210, 220. Then, when the heat transmitted to the vapor chamber 300 is transmitted to the pair of pipes 210, 220, the vapor of the working liquid releases heat and returns to liquid. By repeating this process, the heat from the LED unit 100 is efficiently transmitted to the pair of pipes 210, 220. Therefore, the heat of the LED unit 100 is more efficiently dissipated.

また、本実施形態の光照射装置1Aは、ベイパーチャンバー300を備えるものとしたが、LEDユニット100からの熱を拡散させる熱拡散部材を備えればよく、熱拡散部材としては、ベイパーチャンバー、ヒートパイプ、放熱シート(グラファイトシート)、放熱グリス、放熱ゲル等を使用することができる。 Although the light irradiation device 1A of this embodiment is provided with a vapor chamber 300, it is sufficient to provide a heat diffusion member that diffuses heat from the LED unit 100, and examples of the heat diffusion member that can be used include a vapor chamber, a heat pipe, a heat dissipation sheet (graphite sheet), heat dissipation grease, heat dissipation gel, etc.

(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係る光照射装置1Bの断面図である。図5に示すように、本実施形態の光照射装置1Bは、複数のLED素子103が、基板101を挟んでパイプ210、220の平面212、222と対向する位置に配置されている点で第1の実施形態の光照射装置1と異なる。
Third Embodiment
5 is a cross-sectional view of a light irradiation device 1B according to a third embodiment of the present invention. As shown in Fig. 5, the light irradiation device 1B of this embodiment differs from the light irradiation device 1 of the first embodiment in that a plurality of LED elements 103 are arranged at positions facing flat surfaces 212, 222 of pipes 210, 220 with a substrate 101 therebetween.

本実施形態の構成によれば、熱源となる各LED素子103とパイプ210、220の平面212、222との距離が一定となるため、各LED素子103をより均一に冷却することが可能になる。従って、各LED素子103間において温度差が発生することもなく、温度特性に起因する照射強度のバラツキが生じることもない。According to the configuration of this embodiment, the distance between each LED element 103, which is a heat source, and the flat surfaces 212, 222 of the pipes 210, 220 is constant, so it is possible to cool each LED element 103 more uniformly. Therefore, there is no temperature difference between each LED element 103, and there is no variation in irradiation intensity due to temperature characteristics.

(第4の実施形態)
図6は、本発明の第4の実施形態に係る光照射装置1Cの断面図である。図6に示すように、本実施形態の光照射装置1Cは、平面212C、222C(平面部)が形成されている部分のパイプ210C、220Cの肉厚T1が、他の部分(円筒面213C、223Cが形成されている部分)の肉厚T2よりも薄くなっている点で第1の実施形態の光照射装置1と異なる。
Fourth Embodiment
Fig. 6 is a cross-sectional view of a light irradiation device 1C according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in Fig. 6, the light irradiation device 1C of this embodiment is different from the light irradiation device 1 of the first embodiment in that the wall thickness T1 of the pipes 210C, 220C at the portions where the flat surfaces 212C, 222C (flat surface portions) are formed is thinner than the wall thickness T2 of the other portions (portions where the cylindrical surfaces 213C, 223C are formed).

図7は、本実施形態の放熱装置200Cの製造方法を説明する図である。
本実施形態の放熱装置200Cを製造するにあたっては、先ず支持部材230Cの溝部235C、236Cに接着剤240Cを塗布し、断面が円形の2本のステンレス製の直管部材PM(パイプ210C、220C)を、支持部材230Cに形成された、断面U字状(欠円形状)の溝部235C、236Cに挿入する(図7(a))。
次いで、直管部材PM(パイプ210C、220C)の、支持部材230Cの表面(当接面231Cが形成される側の面)から突出した部分が略平面となるように、プレス機でZ軸方向+側から-側にプレス(押圧)する(図7(b))。この工程によって、直管部材PM(パイプ210C、220C)が支持部材230Cに固定される(圧着される)。
次いで、支持部材230Cの表面側をフライス加工(切削加工)することによって、当接面231Cとパイプ210C、220Cの平面212C、222Cを形成する(図7(c))。
以上の工程によって、放熱装置200Cが完成する。
7A to 7C are diagrams illustrating a manufacturing method of the heat dissipation device 200C of this embodiment.
In manufacturing the heat dissipation device 200C of this embodiment, first, adhesive 240C is applied to the groove portions 235C, 236C of the support member 230C, and two stainless steel straight tube members PM (pipes 210C, 220C) with circular cross sections are inserted into the groove portions 235C, 236C with U-shaped (partially circular) cross sections formed in the support member 230C ( FIG. 7( a) ).
Next, the straight pipe member PM (pipes 210C, 220C) is pressed (pressed) from the + side to the - side in the Z axis direction by a pressing machine so that the portion of the straight pipe member PM (pipes 210C, 220C) protruding from the surface of the support member 230C (the surface on which the abutment surface 231C is formed) becomes approximately flat (FIG. 7B). Through this process, the straight pipe member PM (pipes 210C, 220C) is fixed (pressed) to the support member 230C.
Next, the front surface of the support member 230C is milled (cut) to form the contact surface 231C and the flat surfaces 212C, 222C of the pipes 210C, 220C (FIG. 7C).
Through the above steps, the heat dissipation device 200C is completed.

つまり、本実施形態においても、第1の実施形態と同様、パイプ210C、220Cの断面は、円形の一部をカットした略D字形状となるが、当接面231Cとパイプ210C、220Cの平面212C、222Cが略同一平面上に位置するようにフライス加工(切削加工)されるため、平面212C、222Cが形成されている部分のパイプ210C、220Cの肉厚T1が、他の部分(溝部235C、236Cと接している部分(つまり、円筒面213C、223Cが形成されている部分))の肉厚T2よりも薄くなる。
また、フライス加工(切削加工)によって、パイプ210C、220Cの屈曲部BP(平面212C、222Cと円筒面213C、223Cとを接続する部分)(図7(b))が平面に加工されるため、平面212C、222CのY軸方向の幅が拡大する。
また、フライス加工(切削加工)によって、当接面231Cとパイプ210C、220Cの平面212C、222Cが形成されるため、LEDユニット100との接触面(つまり、当接面231C、平面212C、222C)の表面粗さを小さくすることができ、さらに平面度を高めることができる。
In other words, in this embodiment as well, as in the first embodiment, the cross section of the pipes 210C, 220C is approximately D-shaped with a portion of a circle cut out, but the abutment surface 231C and the flat surfaces 212C, 222C of the pipes 210C, 220C are milled (cut) so as to be positioned on approximately the same plane, and therefore the thickness T1 of the pipes 210C, 220C at the portions where the flat surfaces 212C, 222C are formed is thinner than the thickness T2 of the other portions (the portions in contact with the groove portions 235C, 236C (i.e., the portions where the cylindrical surfaces 213C, 223C are formed)).
In addition, by milling (cutting), the bent portions BP (portions connecting the planes 212C, 222C and the cylindrical surfaces 213C, 223C) (Figure 7 (b)) of the pipes 210C, 220C are machined into planes, thereby increasing the width of the planes 212C, 222C in the Y-axis direction.
In addition, since the abutment surface 231C and the flat surfaces 212C, 222C of the pipes 210C, 220C are formed by milling (cutting), the surface roughness of the contact surfaces with the LED unit 100 (i.e., the abutment surface 231C, the flat surfaces 212C, 222C) can be reduced and the flatness can be further improved.

従って、本実施形態の構成によれば、第1の実施形態と比較して、平面212C、222Cが形成されている部分のパイプ210C、220Cの肉厚T1が、他の部分(円筒面213C、223Cが形成されている部分)の肉厚T2よりも薄くなる分、パイプ210C、220Cの熱抵抗が小さくなり、また平面212C、222CのY軸方向の幅が拡大する分(つまり、LEDユニット100との接触面積が増える分)、パイプ210C、220Cの熱抵抗が小さくなる。
また、LEDユニット100との接触面(つまり、当接面231C、平面212C、222C)の表面粗さが小さくなり、さらに平面度が高められる分、放熱装置200CとLEDユニット100間の熱抵抗が小さくなる。
このため、LEDユニット100の熱をより効率よく放熱することができ、第1の実施形態と比較して、LEDユニット100の温度をさらに低下させることができる。
Therefore, according to the configuration of this embodiment, compared to the first embodiment, the thickness T1 of the pipes 210C, 220C at the portions where the flat surfaces 212C, 222C are formed is thinner than the thickness T2 at other portions (portions where the cylindrical surfaces 213C, 223C are formed), so the thermal resistance of the pipes 210C, 220C is smaller, and the width of the flat surfaces 212C, 222C in the Y-axis direction is increased (i.e., the contact area with the LED unit 100 is increased), so the thermal resistance of the pipes 210C, 220C is smaller.
Furthermore, the surface roughness of the contact surfaces with the LED unit 100 (that is, the abutment surface 231C, the flat surfaces 212C, 222C) is reduced, and the flatness is increased, so that the thermal resistance between the heat dissipation device 200C and the LED unit 100 is reduced.
Therefore, the heat of the LED unit 100 can be dissipated more efficiently, and the temperature of the LED unit 100 can be further reduced compared to the first embodiment.

(第5の実施形態)
図8は、本発明の第5の実施形態に係る光照射装置1Dの断面図である。図8に示すように、本実施形態の光照射装置1Dは、支持部材230Dに形成された溝部235D、236Dの断面形状が、長軸がY軸方向と平行な欠楕円形状になっている点で第4の実施形態の光照射装置1Cと異なる。
Fifth Embodiment
Fig. 8 is a cross-sectional view of a light irradiation device 1D according to a fifth embodiment of the present invention. As shown in Fig. 8, the light irradiation device 1D of this embodiment is different from the light irradiation device 1C of the fourth embodiment in that the cross-sectional shape of grooves 235D and 236D formed in a support member 230D is a partially elliptical shape with the major axis parallel to the Y-axis direction.

本実施形態の放熱装置200Dも、第4の実施形態の放熱装置200Cと同様、断面が円形の2本のステンレス製の直管部材PM(パイプ210D、220D)を、支持部材230Dに形成された溝部235D、236Dに挿入し、プレス機でZ軸方向+側から-側にプレス(押圧)し、支持部材230Dの表面側をフライス加工(切削加工)することによって製造される。Like the heat dissipation device 200C of the fourth embodiment, the heat dissipation device 200D of this embodiment is manufactured by inserting two stainless steel straight tube members PM (pipes 210D, 220D) with circular cross sections into grooves 235D, 236D formed in the support member 230D, pressing (pushing) them from the + side to the - side in the Z-axis direction with a press, and milling (cutting) the surface side of the support member 230D.

つまり、本実施形態においては、パイプ210D、220Dの断面は、楕円形の一部をカットした略D字形状となるが、第4の実施形態と同様、当接面231Dとパイプ210D、220Dの平面212D、222Dが略同一平面上に位置するようにフライス加工(切削加工)されるため、平面212D、222Dが形成されている部分のパイプ210D、220Dの肉厚T1が、他の部分(溝部235D、236Dと接している部分(つまり、楕円筒面213D、223Dが形成されている部分))の肉厚T2よりも薄くなる。
また、パイプ210D、220Dの断面が、楕円形の一部をカットした略D字形状となるため、平面212D、222DのY軸方向の幅が、第4の実施形態の平面212C、222Cと比較して広くなる。
In other words, in this embodiment, the cross section of the pipes 210D, 220D is approximately D-shaped with a portion of an ellipse cut out, but as in the fourth embodiment, the abutment surface 231D and the flat surfaces 212D, 222D of the pipes 210D, 220D are milled (cut) so as to be positioned on approximately the same plane, so that the thickness T1 of the pipes 210D, 220D at the portions where the flat surfaces 212D, 222D are formed is thinner than the thickness T2 of the other portions (the portions in contact with the groove portions 235D, 236D (i.e., the portions where the elliptical cylindrical surfaces 213D, 223D are formed)).
Furthermore, since the cross section of the pipes 210D, 220D is substantially D-shaped with a part of an ellipse cut off, the width of the planes 212D, 222D in the Y-axis direction is wider than that of the planes 212C, 222C of the fourth embodiment.

従って、本実施形態の構成によれば、第4の実施形態と比較して、平面212D、222DのY軸方向の幅が広くなる分(つまり、LEDユニット100との接触面積が増える分)、パイプ210D、220Dの熱抵抗が小さくなる。このため、LEDユニット100の熱をさらに効率よく放熱することができる。Therefore, according to the configuration of this embodiment, the width of the planes 212D and 222D in the Y-axis direction is wider (i.e., the contact area with the LED unit 100 is increased) compared to the fourth embodiment, and the thermal resistance of the pipes 210D and 220D is reduced accordingly. This allows the heat of the LED unit 100 to be dissipated more efficiently.

(第6の実施形態)
図9は、本発明の第6の実施形態に係る光照射装置1Eの断面図である。図9に示すように、本実施形態の光照射装置1Eは、支持部材230Eに形成された溝部235E、236Eの断面形状が、長円形状(半径の等しい二つの円を共通外接線でつないだ形状)になっている点で第4の実施形態の光照射装置1Cと異なる。
Sixth Embodiment
Fig. 9 is a cross-sectional view of a light irradiation device 1E according to a sixth embodiment of the present invention. As shown in Fig. 9, the light irradiation device 1E of this embodiment is different from the light irradiation device 1C of the fourth embodiment in that the cross-sectional shapes of the grooves 235E and 236E formed in the support member 230E are elliptical (a shape obtained by connecting two circles with the same radius by a common circumscribing line).

本実施形態の放熱装置200Eも、第4の実施形態の放熱装置200Cと同様、断面が円形の2本のステンレス製の直管部材PM(パイプ210E、220E)を、支持部材230Eに形成された溝部235E、236Eに挿入し、プレス機でZ軸方向+側から-側にプレス(押圧)し、支持部材230Eの表面側をフライス加工(切削加工)することによって製造される。Like the heat dissipation device 200C of the fourth embodiment, the heat dissipation device 200E of this embodiment is manufactured by inserting two stainless steel straight tube members PM (pipes 210E, 220E) with circular cross sections into grooves 235E, 236E formed in the support member 230E, pressing (pushing) them from the + side to the - side in the Z-axis direction with a press, and milling (cutting) the surface side of the support member 230E.

つまり、本実施形態においては、パイプ210E、220Eの断面は、長円形状となるが、第4の実施形態と同様、当接面231Eとパイプ210E、220Eの平面212E、222Eが略同一平面上に位置するようにフライス加工(切削加工)されるため、平面212E、222Eが形成されている部分のパイプ210E、220Eの肉厚T1が、他の部分(溝部235E、236Eと接している部分(つまり、長円筒面213E、223Eが形成されている部分))の肉厚T2よりも薄くなる。
また、パイプ210E、220Eの断面が、長円形状となるため、平面212E、222EのY軸方向の幅が、第4の実施形態の平面212C、222Cと比較して広くなる。
In other words, in this embodiment, the cross sections of the pipes 210E, 220E are elliptical in shape, but as in the fourth embodiment, the abutment surface 231E and the flat surfaces 212E, 222E of the pipes 210E, 220E are milled (cut) so as to be positioned on approximately the same plane, so that the thickness T1 of the pipes 210E, 220E at the portions where the flat surfaces 212E, 222E are formed is thinner than the thickness T2 of the other portions (the portions in contact with the groove portions 235E, 236E (i.e., the portions where the elliptical cylindrical surfaces 213E, 223E are formed)).
Furthermore, since the cross sections of the pipes 210E, 220E are elliptical, the widths of the planes 212E, 222E in the Y-axis direction are wider than the planes 212C, 222C of the fourth embodiment.

従って、本実施形態の構成によれば、第4の実施形態と比較して、平面212E、222EのY軸方向の幅が広くなる分(つまり、LEDユニット100との接触面積が増える分)、パイプ210E、220Eの熱抵抗が小さくなる。このため、LEDユニット100の熱をさらに効率よく放熱することができる。Therefore, according to the configuration of this embodiment, the width of the planes 212E and 222E in the Y-axis direction is wider than in the fourth embodiment (i.e., the contact area with the LED unit 100 is increased), and the thermal resistance of the pipes 210E and 220E is reduced accordingly. This allows the heat of the LED unit 100 to be dissipated more efficiently.

なお、上述のように、第1~第4の実施形態のパイプ210、220の断面は、円形の一部をカットした略D字形状であり、第5の実施形態のパイプ210D、220Dの断面は、楕円形の一部をカットした略D字形状であり、第6の実施形態のパイプ210E、220Eの断面は、長円形状であるが、ベースプレート105(105A)を冷却できればよく、例えば、断面が矩形状(長方形、正方形)や多角形状のパイプを使用することもできる。As described above, the cross section of the pipes 210, 220 in the first to fourth embodiments is approximately D-shaped with part of a circle cut off, the cross section of the pipes 210D, 220D in the fifth embodiment is approximately D-shaped with part of an ellipse cut off, and the cross section of the pipes 210E, 220E in the sixth embodiment is oval-shaped; however, as long as the base plate 105 (105A) can be cooled, for example, a pipe having a rectangular (rectangular, square) or polygonal cross section can also be used.

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。It should be noted that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 :光照射装置
1A :光照射装置
1B :光照射装置
1C :光照射装置
1D :光照射装置
1E :光照射装置
1Z :光照射装置
100 :LEDユニット
101 :基板
103 :LED素子
105 :ベースプレート
105A :ベースプレート
105Aa :収容溝
200 :放熱装置
200C :放熱装置
200D :放熱装置
200E :放熱装置
200Z :放熱装置
210 :パイプ
210C :パイプ
210D :パイプ
210E :パイプ
210Z :パイプ
211 :吸水口
212 :平面
212C :平面
212D :平面
212E :平面
213 :円筒面
213C :円筒面
213D :楕円筒面
213E :長円筒面
220 :パイプ
220C :パイプ
220D :パイプ
220E :パイプ
220Z :パイプ
221 :排水口
222 :平面
222C :平面
222D :平面
222E :平面
223 :円筒面
223C :円筒面
223D :楕円筒面
223E :長円筒面
230 :支持部材
230C :支持部材
230D :支持部材
230E :支持部材
230Z :支持部材
231 :当接面
231C :当接面
231D :当接面
231E :当接面
235 :溝部
235C :溝部
235D :溝部
235E :溝部
236 :溝部
236C :溝部
236D :溝部
236E :溝部
240 :接着剤
240C :接着剤
240D :接着剤
240E :接着剤
300 :ベイパーチャンバー
1: Light irradiation device 1A: Light irradiation device 1B: Light irradiation device 1C: Light irradiation device 1D: Light irradiation device 1E: Light irradiation device 1Z: Light irradiation device 100: LED unit 101: Substrate 103: LED element 105: Base plate 105A: Base plate 105Aa: Housing groove 200: Heat dissipation device 200C: Heat dissipation device 200D: Heat dissipation device 200E: Heat dissipation device 200Z: Heat dissipation device 210: Pipe 210C: Pipe 210D: Pipe 210E: Pipe 210Z: Pipe 211: Water intake port 212: Plane 212C: Plane 212D: Plane 212E: Plane 213: Cylindrical surface 213C: Cylindrical surface 213D: Elliptical cylindrical surface 213E: Long cylindrical surface 220: Pipe 220C : Pipe 220D : Pipe 220E : Pipe 220Z : Pipe 221 : Drain port 222 : Plane 222C : Plane 222D : Plane 222E : Plane 223 : Cylindrical surface 223C : Cylindrical surface 223D : Elliptical cylindrical surface 223E : Long cylindrical surface 230 : Support member 230C : Support member 230D : Support member 230E : Support member 230Z : Support member 231 : Contact surface 231C : Contact surface 231D : Contact surface 231E : Contact surface 235 : Groove 235C : Groove 235D : Groove 235E : Groove 236 : Groove 236C : Groove 236D : Groove 236E : Groove 240 : Adhesive 240C : Adhesive 240D : Adhesive 240E : Adhesive 300 : Vapor chamber

Claims (13)

基板と、前記基板上に配置されたLED素子と、を有するLEDユニットと、
前記LEDユニットに密着して配置され、前記LEDユニットの熱を放熱する放熱装置と、
を備える光照射装置であって、
前記放熱装置は、
冷却水が流れる金属製のパイプと、
前記LEDユニットと密着する第1主面を有し、前記パイプの外周面の一部が前記第1主面から露出するように前記パイプを長手方向に支持する金属製の支持部材と、
を有し、
前記パイプの外周面の一部は、前記第1主面と同一平面上に位置する平面部を有し、
前記平面部が、前記LEDユニットと熱的に接合している
ことを特徴とする光照射装置。
An LED unit having a substrate and an LED element disposed on the substrate;
a heat dissipation device disposed in close contact with the LED unit and dissipating heat from the LED unit;
A light irradiation device comprising:
The heat dissipation device includes:
Metal pipes through which cooling water flows,
a metal support member having a first main surface that is in close contact with the LED unit and that supports the pipe in a longitudinal direction such that a portion of an outer circumferential surface of the pipe is exposed from the first main surface;
having
A part of the outer circumferential surface of the pipe has a flat portion located on the same plane as the first main surface,
A light irradiation device, characterized in that the planar portion is thermally joined to the LED unit.
前記パイプの前記平面部の肉厚が、前記平面部以外の部分の肉厚よりも薄いことを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 1, characterized in that the thickness of the flat portion of the pipe is thinner than the thickness of the portion other than the flat portion. 前記パイプの断面が、円形又は楕円形の一部をカットしたD字形状であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the pipe is a D-shape obtained by cutting a part of a circle or an ellipse. 前記パイプの断面が、長円形状であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the pipe is oval in shape. 前記パイプの断面が、角形状であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the pipe is angular. 前記支持部材は、前記パイプの前記平面部以外の部分が嵌まり込む溝部を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光照射装置。 A light irradiation device as described in any one of claims 1 to 5, characterized in that the support member has a groove portion into which the portion of the pipe other than the flat portion fits. 前記LEDユニットと前記パイプの前記平面部との間に、前記LEDユニットからの熱を拡散させる熱拡散部材を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光照射装置。 A light irradiation device as described in any one of claims 1 to 6, characterized in that a heat diffusion member that diffuses heat from the LED unit is provided between the LED unit and the flat portion of the pipe. 前記熱拡散部材は、ベイパーチャンバー、ヒートパイプ又は薄型ヒートパイプのいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の光照射装置。 The light irradiation device described in claim 7, characterized in that the heat diffusion member is either a vapor chamber, a heat pipe or a thin heat pipe. 前記LEDユニットと前記第1主面との間に、放熱グリス又は放熱シートを有することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の光照射装置。 A light irradiation device as described in any one of claims 1 to 8, characterized in that a thermal dissipation grease or a thermal dissipation sheet is provided between the LED unit and the first main surface. 前記LEDユニットは、前記基板が載置されるベースプレートを有し、
前記基板と前記ベースプレートとの間に、放熱グリス又は放熱シートを有する
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の光照射装置。
The LED unit has a base plate on which the substrate is placed,
10. The light irradiation device according to claim 1, further comprising a heat dissipation grease or a heat dissipation sheet between the substrate and the base plate.
前記LED素子が、前記基板を挟んで前記パイプの前記平面部と対向する位置に配置されてい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光照射装置。 A light irradiation device as described in any one of claims 1 to 10, characterized in that the LED element is arranged in a position facing the flat portion of the pipe across the substrate. 前記パイプが、ステンレス鋼、アルミ合金又は銅合金から成ることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the pipe is made of stainless steel, an aluminum alloy or a copper alloy. 前記LED素子が、紫外光を発することを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の光照射装置。 A light irradiation device as described in any one of claims 1 to 12, characterized in that the LED element emits ultraviolet light.
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