TW201502424A - 光照射裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種可照射高照射強度之線狀之光的光 照射裝置。 一種光照射裝置，係在照射面上之預定 的照射位置，對向第1方向延伸且與第1方向正交的第2方向照射具有預定線寬之線狀的光，該光照射裝置係具有N個(N為2以上的整數)光源模組與N個光學元件，且具備對照射面射出與第1方向平行之線狀的光，該N個光源模組，係於基板上沿著第1方向隔著第1間隔予以排列，且在預定方向配置有相同方向的光軸，N個光學元件係被配置於各光源模組的光路上，並將來自各光源模組的光引導至預定光路，各光源模組係具有沿著第1方向延伸的發光部，各光學元件係在第1方向以預定倍率放大從發光部所射出的光，將第1間隔設成a、將發光部之第1方向的長度設成b、將預定倍率設成α時，滿足以下的條件式(1)。 α×b≧a‧‧‧(1)

Description

光照射裝置
本發明係關於照射線狀之照射光的光照射裝置，特別是關於具備在基板上排列成一列之複數個光源模組的光照射裝置。
以往，使用藉由紫外光的照射進行硬化的紫外線硬化型印墨作為平版單片印刷用印墨。又，使用紫外線硬化樹脂作為液晶面板或有機EL(Electro Luminescence)面板等、FPD(Flat Panel Display)的密封劑。一般，在像這樣的紫外線硬化型印墨或紫外線硬化樹脂的硬化中，係使用照射紫外光的紫外光照射裝置，特別是在平版單片印刷或FPD的用途中，必須照射寬廣的照射區域，因此，使用照射線狀之照射光的線性光照射裝置。像這樣的線性光照射裝置，係例如記載於專利文獻1。
記載於專利文獻1的線性光照射裝置，係一種具備長方形狀的基板、複數個LED(Light Emitting Diode)及棒狀透鏡之所謂的LED單元，且射出沿著基板之長邊方向的線光，該複數個LED係沿著該基板的長邊方 向等間隔地排列，棒狀透鏡係將來自複數個LED的光聚集至基板的短邊方向。
又，為了穩定且確實地使紫外線硬化型印墨或紫外線硬化樹脂硬化，而必須有高照射強度的紫外光，因此，藉由使用複數個如記載於專利文獻1之LED單元的方式，形成可照射高照射強度之紫外光的光照射裝置亦供實際應用(例如，專利文獻2)。
記載於專利文獻2的光照射裝置，係藉由將複數個LED單元相對於照射對象物放射狀(圓弧狀)地排列且使從各LED單元所射出的線光在照射對象物的預定位置重疊，進而將線狀之高照射強度的紫外光照射至照射對象物。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-186015號公報
[專利文獻2]日本特開2010-287547號公報
根據記載於專利文獻2的光照射裝置，由於可照射與LED單元之台數成比例之照射強度的紫外光，因此，若想得到高照射強度的紫外光，則單純地增加LED單元的台數即可。然而，從LED單元的物理量大小來 看，存在有可放射狀地進行排列之LED單元的台數被加以限制的問題。為了解決相關的問題，考慮使各LED單元遠離照射對象物予以配置，設成為像這樣的配置時，會產生光照射裝置全體大型化的問題。
又，如記載於專利文獻2之光照射裝置所示，以放射狀的方式排列複數個LED單元時，從各LED單元所射出的線光之相對於照射對象物的入射角度各別不同。入射角度越大時(亦即，傾斜地射入到照射對象物時)，由於在照射對象物上之線光的線寬(粗度)會變粗，且線寬方向之照射強度分布亦變得平緩，因此，存在有無法得到所期望之照射強度的問題。由於該問題會隨著所放射狀配置之LED單元的台數越增加而越顯著，因此，從像這樣的觀點來看亦存在有欲抑制使用之LED單元之台數的要求。
本發明，係有鑑於像這樣之情事進行研究者，其目的係提供一種不用增加LED單元(光學單元)的個數(亦即，不會使裝置大型化)而可射出高照射強度之線狀之光的光照射裝置。
為了達成上述目的，本發明的光照射裝置，係對照射面上之預定的照射位置，照射延伸於第1方向且在與第1方向正交的第2方向具有預定線寬之線狀的光，該光照射裝置係具有N個(N為2以上的整數)光源模組與 N個光學元件，且具備對照射面射出與第1方向平行之線狀的光，該N個光源模組，係於基板上沿著第1方向隔著第1間隔予以排列，且在預定方向配置有相同方向的光軸，N個光學元件係被配置於各光源模組的光路上，並將來自各光源模組的光引導至預定光路，各光源模組係具有沿著第1方向延伸的發光部，各光學元件係在第1方向以預定倍率放大從發光部所射出的光，將第1間隔設成a、將前述發光部之前述第1方向的長度設成b、將前述預定倍率設成α時，滿足以下的條件式(1)。
α×b≧a‧‧‧(1)
根據像這樣的構成，從各光源模組所射出的光係在第1方向被放大，因此，在照射面上的照射位置會產生從複數個光源模組所射出之光相互重疊的部分。因此，具有高峰值強度之線狀的光會從光學單元被射出。
又，發光部，係可構成為具有發出光之至少1個發光元件。
又，發光部，係可構成為具有沿著第1方向隔著第2間隔所排列之M個(M為2以上的整數)的發光元件。在該情況下，期望發光元件係具有大致為正方形狀之發光面的LED(Light Emitting Diode)。
又，第1間隔a、發光部之第1方向的長度b及預定倍率α，係可構成為滿足以下的條件式(2)及(3)。
0.30≦b/a≦0.42‧‧‧(2)
3.3≦α‧‧‧(3)
又，各光學元件，係可構成為以使從發光元件所射出的光在照射位置形成為預定線寬內的方式，在各別與光軸之方向及第1方向正交的第3方向聚集從發光元件所射出的光。
又，各光學元件，係非球面透鏡為較佳，該非球面透鏡係具有第1透鏡，射入來自各光源模組的光；及第2透鏡，射入透過了該第1透鏡的光，第1透鏡係具有由平面、凸面或凹面所形成的入射面與由凸面所形成的射出面，第2透鏡係具有在第3方向形成具有正的焦度之圓柱面的入射面與在第1方向及第3方向形成具有正的焦度之環形面的射出面。
又，各光學元件，非球面透鏡為較佳，該非球面透鏡係具有第1透鏡，射入來自各光源模組的光；及第2透鏡，射入透過了該第1透鏡的光，第1透鏡係具有由平面、凸面或凹面所形成的入射面與由凸面所形成的射出面，第2透鏡係具有由平面所形成的入射面與在第1方向及第3方向形成具有正的焦度之環形面的射出面。
又，各光學元件，球面雙凸透鏡為較佳，該球面雙凸透鏡係具有第1透鏡，射入來自各光源模組的光；及第2透鏡，射入透過了該第1透鏡的光，第1透鏡係具有由平面、凸面或凹面所形成的入射面與由凸面所形成的射出面，第2透鏡係具有由凸面所形成的入射面與由凸面 所形成的射出面。
又，第2透鏡，係從光軸方向觀看時，可構成為具有矩形狀的外形。在該情況下，各光學元件之第2透鏡，係沿著第1方向連結為較佳。
又，光照射裝置係具備複數個光學單元，複數個光學單元係由第1光學單元與第2光學單元所構成，該第2光學單元係相對於該第1光學單元僅以第1間隔之1/2的距離朝第1方向相對性地偏移配置，第1光學單元與第2光學單元係從第1方向觀看時，可構成為以將照射位置中的垂線作為對稱軸而使從各光學單元所射出之光的光路形成為線對稱的方式，沿著以照射位置為中心的圓周交替配置。根據像這樣的構成，來自照射強度分布各別不同之第1光學單元與第2光學單元的光會在照射位置重疊，因此，可得到全體均勻且更高之照射強度之線狀的光。
如上述，根據本發明，於照射面上，從沿著第1方向排列之複數個光源模組所射出的光會在第1方向重疊，因此，從光學單元會射出高峰值強度之線狀的光。因此，提供一種不用增加光學單元的個數(亦即，不會使裝置大型化)而可射出高照射強度之線狀之光的光照射裝置。
1‧‧‧光照射裝置
10‧‧‧殼體
10a‧‧‧開口部
20‧‧‧基座塊
100‧‧‧光學單元
100a、100b、100c、100d、100e‧‧‧LED單元
110‧‧‧LED模組
111‧‧‧LED元件
111a‧‧‧LED晶粒
113、115‧‧‧透鏡
[圖1]本發明之實施形態之光照射裝置的外觀圖。
[圖2]說明搭載於本發明之實施形態之光照射裝置之LED單元之構成及配置的放大圖。
[圖3]說明圖2(a)所示之LED單元之構成的放大圖。
[圖4]圖3之A-A’剖面圖。
[圖5]圖3之B-B’剖面圖。
[圖6]圖5之A部(虛線框)放大圖。
[圖7]說明搭載於本發明之實施形態之光照射裝置之LED單元之LED元件之構成的圖。
[圖8]表示從本實施形態之光照射裝置所射出之紫外光之Y軸方向之照射強度分布的圖。
[圖9]表示從本實施形態之光照射裝置所射出之紫外光之X軸方向之照射強度分布的圖。
[圖10]表示搭載於本發明之實施形態之光照射裝置之LED晶粒之發光面的長度與所射出之紫外光的效率之關係的圖。
[圖11]表示搭載於本發明之實施形態之光照射裝置之LED晶粒之發光面的長度與有效照射區域的長度之關係的圖。
[圖12]表示搭載於本發明之實施形態之光照射裝置之LED晶粒之發光面的長度與所射出之紫外光的峰值強度之關係的圖。
[圖13]表示搭載於本發明之實施形態之光照射裝置之LED晶粒之發光面的長度與所射出之紫外光之照射強度分布的均勻度之關係的圖。
以下，參照圖面來詳細說明關於本發明之實施形態。另外，圖中相同或相等部份係賦予相同符號，且不重複其說明。
圖1，係本發明之實施形態之光照射裝置1的外觀圖。本實施形態的光照射裝置1，係被搭載於使紫外線硬化型印墨或紫外線硬化樹脂硬化之光源裝置的裝置，且如後述被配置於照射對象物的上方，對照射對象物射出線狀的紫外光(圖2(b))，該紫外線硬化型印墨係被使用來作為平版單片印刷用印墨，該紫外線硬化樹脂係於FPD(Flat Panel Display)等被使用來作為密封劑。在本說明書中，將從光照射裝置1所射出之線狀之紫外光的長邊(線長)方向定義為X軸方向(第1方向)，將短邊(線寬)方向定義為Y軸方向(第2方向)，將與X軸及Y軸呈正交的方向(亦即，垂直方向)定義為Z軸方向，並加以說明。圖1(a)，係從Y軸方向觀看之光照射裝置1的正視圖。圖1(b)，係從Z軸方向觀看時(從圖1(a)的下側向上側觀看時)之光照射裝置1的底視圖。圖1(c)，係從X軸方向觀看時(從圖1(a)的右側向左側觀看時)之光照射裝置1的側視圖。
如圖1所示，光照射裝置1，係具備有殼體10、基座塊20及5個LED單元100a~100e。殼體10，係收容基座塊20、LED單元100a~100e的外殼。又，LED單元100a~100e皆係射出與X軸平行之線狀紫外光的單元，在說明書中，係將LED單元100a~100e總稱為「光學單元100」。
基座塊20，係用於固定光學單元100的支撐構件，藉由不鏽鋼等的金屬予以形成。如圖1(b)及(c)所示，基座塊20係向X軸方向延伸之大致為矩形之板狀的構材，下面係形成為沿著Y軸方向凹陷的部分圓柱面。在基座塊20的下面(亦即，部分圓柱面)，係沿著Y軸方向(亦即，沿著部分圓柱面)排列配置有向X軸方向延伸的LED單元100a~100e，且藉由固定螺絲或銲錫等來予以固接。
殼體10的下面(光照射裝置1的下面)，係具有開口部10a，且構成為通過該開口部10a，朝向照射對象物射出來自各LED單元100a~100e的紫外光。
圖2，係說明搭載於本實施形態之光照射裝置1之光學單元100之構成及配置的放大圖。圖2(a)係圖1(b)的放大圖，為了方便說明，省略基座塊20，使圖1(b)所示的光學單元100旋轉90°之後，於平面展開基座塊20的部分圓柱面(亦即，向左右延伸)並予以表示。又，圖2(b)係圖1(c)的放大剖面圖，表示從X軸方向觀看時之LED單元100a~100e的配置。
在本實施形態之光照射裝置1中，係將從殼體10的下端遠離下方(Z軸方向)100mm之位置(亦即，工作距離100mm的位置(圖2(b)中，表示為「WD100」))中的X-Y平面作為基準的照射面R，且構成為在照射面R上藉由未圖示的搬送裝置使照射對象物沿著Y軸方向從右被搬送至左。且，藉由在照射面R上使照射對象物從右至左依次被搬送的方式，使從LED單元100a~100e所射出的紫外光在照射對象物上依次移動(掃描)，並使照射對象物上的紫外線硬化型印墨或紫外線硬化樹脂依次硬化(固著)。另外，圖2(b)中，「F1」係表示從LED單元100a~100e射出之紫外光所聚集之照射面R上的聚光位置。又，在圖2(b)中，為了方便說明，而將通過聚光位置F1之照射面R的垂線表示為從光照射裝置1所射出之紫外光之光路的中心線O。
如圖2(a)所示，從Z軸方向觀看本實施形態之光照射裝置1時，從右側朝向左側(亦即，沿著Y軸)，依序配置有LED單元100a~100e。且，LED單元100a、100c、100e，係相對於LED單元100b、100d僅以P/2(亦即，LED模組110之配置間隔P的1/2)的距離朝X軸方向偏移配置。
如圖2(b)所示，本實施形態之LED單元100a~100e，係從X軸方向觀看時，隔著10.5°的角度間隔被配置於以聚光位置F1為中心之半徑125mm之圓周的圓弧上。另外，在本實施形態中，LED單元100c係被配置 於聚光位置F1的垂直上方，以使LED單元100c之光軸與中心線O大致成一致，LED單元100a~100e係從X軸方向觀看時，以中心線O為對稱軸而被線對稱地配置。來自各LED單元100a~100e的紫外光，係構成為朝向基準之照射面R上的聚光位置F1射出，且在基準的照射面R上照射以聚光位置F1為中心之線寬LW的範圍。另外，在本實施形態中，紫外光之線寬LW係被設定為相對於聚光位置F1±約20mm，線長LL(X軸方向的長度)係被設定為約100mm。在本實施形態中，藉由像這樣使來自5個LED單元100a~100e的紫外光在聚光位置F1重疊，對照射對象物照射高照射強度的紫外光。
圖3係說明LED單元100a~100e之構成的圖，圖2(a)係放大圖。又，圖4、圖5及圖6係說明圖3所示之LED單元100a~100e之內部之構成的圖，圖4係圖3的A-A’剖面圖，圖5係圖3的B-B’剖面圖，圖6係圖5之A部(虛線框)放大圖。另外，在圖4、圖5及圖6中，係為了容易看清楚圖面，而省略表示一部分構成。又，在圖4、圖5及圖6中，係以一點鏈線表示從LED單元100a~100e之LED模組110所射出之紫外光的光軸，以實線表示紫外光的光路OP。
另外，本實施形態之LED單元100a~100e係僅各別配置的位置不同，而內部的構成相同，故，以下，說明進行代表之LED單元100c。
如圖2(a)及圖3所示，LED單元100c，係具 備有向X軸方向延伸之矩形狀的基板101與10個LED模組110。10個LED模組110，係沿著向X軸方向延伸之基板101的中心線CL(圖3)而被稠密地配置於基板101，且與基板101電性連接。LED單元100c的基板101係被連接於未圖示的LED驅動電路，在各LED模組110係經由基板101供給來自LED驅動電路的驅動電流。
驅動電流被供給至各LED模組110時，從各LED模組110射出因應驅動電流之光量的紫外光，從各LED單元100c射出與X軸平行之線狀的紫外光。另外，如後述，本實施形態之各LED模組110，係具備有內藏4個LED(Light Emitting Diode)晶粒111a的LED元件111(圖3)，且以從各LED晶粒111a射出大致相等之照射強度分布之紫外光的方式，調整被供給至各LED模組110(亦即，各LED晶粒111a)的驅動電流。且，從LED單元100c所射出之線狀的紫外光，係於照射面R上在X軸方向具有預定的照射強度分布(詳細內容如後述)。另外，如圖2(a)、圖3所示，本實施形態之各LED模組110的配置間隔P，係與後述之LED元件111之封裝111p的大小相等，在本實施形態中係被設定為約14mm。
如圖3~圖6所示，LED單元100a，係具備有LED元件111(光源模組)、透鏡113及透鏡115(光學元件)。
圖7，係說明LED元件111之構成的圖，圖7(a)係平面圖，圖7(b)係圖7(a)的C-C’剖面圖。如圖7 所示，本實施形態之LED元件111係具備有方形的封裝111p，其內部內藏有4個LED晶粒111a(發光元件)。又，封裝111p的開口部，係被蓋玻璃111c密封。LED晶粒111a係具備有大致為正方形的發光面，且從LED驅動電路接收驅動電流的供給，射出波長365nm之紫外光的半導體元件。在本實施形態中，各LED晶粒111a係具備有0.85×0.85mm的發光面，且沿著封裝111p之中心線(亦即，與1組相對之邊平行的中心線)而以1.2mm間隔排列。且，各LED元件111，係以使LED晶粒111a沿著X軸方向排列的方式，被安裝於基板101。
如圖3~圖6所示，在各LED元件111的光軸上，配置有被保持於未圖示之透鏡夾持器的透鏡113及透鏡115。透鏡113係藉由例如矽氧樹脂的射出成形予以形成，例如LED元件111側為平面的球面平凸透鏡，且從各LED晶粒111a進行擴散，並同時聚集射入的紫外光進而引導至後段的透鏡115。透鏡115，係由矽氧樹脂的射出成形所形成的非球面透鏡，且具備有在Y軸方向形成具有焦度之圓柱面的入射面與在Y軸方向與X軸方向形成具有不同焦度之環形面的射出面，在Y軸方向聚集從透鏡113射入的紫外光，並在X軸方向以預定倍率(例如，約10倍)進行放大。因此，如圖4所示，從X軸方向觀看時，從各LED元件111(亦即，各LED晶粒111a)所射出的紫外光，係通過透鏡113及透鏡115聚集至聚光位置F1。又，如圖5所示，從Y軸方向觀看時，從各LED元 件111所射出的紫外光，係通過透鏡113及透鏡115在X軸方向擴散，且構成為在照射面R上與來自其他LED元件111的紫外光相互重疊。另外，在本實施形態中，透鏡113，係與光軸正交之方向的最大徑為 13.5mm的透鏡。又，透鏡115，係與光軸正交之方向的剖面為矩形的透鏡，在本實施形態中，各LED單元100a之透鏡115係被連結於X軸方向，構成為1個構件。藉由像這樣的構成，從各LED晶粒111a射入的紫外光會被有效率(亦即，不會發生由透鏡113及透鏡115所致的光暈)地被引導至照射面R上。
如此一來，在本實施形態中，以構成為於照射面R上使從各LED元件111所射出的紫外光在X軸方向相互重疊的方式，來構成為高照射強度(峰值強度)的紫外光從各LED單元100a~100e被射出。亦即，以各LED單元100a~100e其本身，形成為射出高於以往之LED單元(例如，記載於專利文獻2者)之峰值強度的紫外光。又，本實施形態的光照射裝置1，係藉由使用像這樣構成的5個LED單元100a~100e，且使來自LED單元100a~100e的紫外光在聚光位置F1重疊的方式，對照射對象物照射更高之照射強度的紫外光。
圖8，係表示從本實施形態之光照射裝置1所射出之紫外光之Y軸方向之照射強度分布的圖，並表示光照射裝置1之長邊方向之中心位置(亦即，紫外光的線長LL(X軸方向的長度)之1/2的位置)中的Y軸方向之照射 強度分布。圖8(a)係表示從各LED單元100a~100e所射出之紫外光的照射強度分布，圖8(b)係表示從5個LED單元100a~100e所射出之紫外光的總照射強度分布。比較圖8(a)與(b)，已知藉由使來自5個LED單元100a~100e的紫外光在聚光位置F1重疊的方式，可在聚光位置F1(圖8中，以「0mm」表示)得到從各LED單元100a~100e所射出之紫外光之峰值強度之5倍(約8000mW/cm2的峰值強度)的紫外光。
圖9，係表示從本實施形態之光照射裝置1所射出之紫外光之X軸方向之照射強度分布的圖，並表示光照射裝置1之短邊方向之中心位置(亦即，聚光位置F1)中的X軸方向之照射強度分布。圖9(a)係表示各別從LED單元100a、100c、100e所射出之紫外光的照射強度分布，圖9(b)係表示各別從LED單元100b、100d所射出之紫外光的照射強度分布，圖9(c)係表示從5個LED單元100a~100e所射出之紫外光的總照射強度分布。另外，在圖9(a)及圖9(b)中，為了方便說明，以實線表示從各LED單元100a~100e之各LED元件111所射出之紫外光的照射強度分布，以虛線表示從LED單元全體所射出之紫外光(亦即，從各LED元件111所射出之紫外光的總和)的照射強度分布。
如上述，從本實施形態之各LED元件111所射出的紫外光，係藉由透鏡113及透鏡115被擴散至X軸方向，且照射至照射面R上。在此，從各LED元件111 所射出的紫外光，係除了從沿著X軸方向以等間隔排列之4個LED晶粒111a所射出的紫外光之外並無其他，因此，從各LED元件111所射出之紫外光之X軸方向的照射強度分布會形成為具有4個峰值之不連續的照射強度分布。且，具有像這樣不連續之照射強度分布的紫外光，係藉由透鏡113及透鏡115以預定倍率被擴散至X軸方向，且被照射於照射面R上(圖9(a)及圖9(b)的實線部)。其結果，於照射面R上，來自複數個LED元件111的紫外光會在X軸方向重疊，且可在以光照射裝置1之長邊方向之中心位置(亦即，紫外光的線長LL(X軸方向的長度)之1/2的位置)為中心的預定範圍下(在本實施形態中，係±約35mm的範圍)，提高照射強度(圖9(a)及圖9(b)的虛線部)。如此一來，在本實施形態中，係藉由使來自排列於X軸方向之複數個LED元件111的紫外光在X軸方向重疊的方式，得到峰值強度高的紫外光。另外，在本說明書中，係將紫外光重疊且峰值強度變高的部分稱為「有效照射區域」，在本實施形態中，照射對象物係被配置於該部分。
另外，如圖9(a)及圖9(b)所示，從各LED單元100a~100e所射出之紫外光的照射強度分布，雖然可在有效照射區域提高峰值強度，但有些會形成為齒狀變化者(亦即，不均一者)。這是因為，排列於X軸方向之LED晶粒111a的密度不固定，而在各LED元件111間存在有未配置LED晶粒111a的部分。於是，在本實施形態中， 係以使光照射裝置1全體所射出之紫外光的照射強度分布形成為大致均勻的方式，使LED單元100a、100c、100相對於LED單元100b、100d僅以P/2(亦即，LED模組110之配置間隔P的1/2)的距離朝X軸方向偏移配置。像這樣配置LED單元100a~100e時，從各LED單元100a~100e所射出之紫外光之照射強度降低的部分會在照射面R上相互抵消。因此，作為光照射裝置1全體之紫外光之照射強度分布(亦即，從5個LED單元100a~100e所射出之紫外光的總照射強度分布)，係在X軸方向形成為大致均勻者，又，形成為從各LED單元100a~100e所射出之紫外光之峰值強度之5倍(約8000mW/cm2)的峰值強度。
如此一來，在本實施形態之各LED單元100a~100e中，係構成為在X軸方向排列複數個(10個)具備有複數個(4個)LED晶粒111a的LED元件111，且以在X軸方向放大從各LED元件111所射出之紫外光的方式，射出峰值強度高的紫外光。亦即，從各LED單元100a~100e其本身，射出高峰值強度的紫外光。又，構成為以使來自5個LED單元100a~100e之紫外光聚集至照射面R上之聚光位置F1的方式，配置各LED單元100a~100e，藉此，進一步提高峰值強度，且射出均勻之照射強度分布的紫外光。因此，根據像這樣構成的光照射裝置1，可使照射對象物上之紫外線硬化型印墨或紫外線硬化樹脂穩定且硬化(固著)。
以上雖說明了本實施形態，但本發明並不限定於上述構成，亦可在本發明之技術思想範圍內進行各種變形。
例如，雖說明了本實施形態之光照射裝置1係具備有5個LED單元100a~100e者，但如上述，由於構成為在各LED單元100a~100e射出峰值強度高的紫外光，因此，只要因應所期望的峰值強度來調整所使用之LED單元的個數即可，且光照射裝置1係只要具備1個以上的LED單元即可。
又，雖說明了本實施形態之各LED單元100a~100e係具備有10個LED模組110者，但，由於只要構成為在照射面R上即使從LED模組110所射出之紫外光較少亦重疊即可提高紫外光的峰值強度，因此，各LED單元100a~100e係只要在X軸方向具備至少2個以上的LED模組110即可。
又，雖說明了本實施形態之LED元件111係具有0.85×0.85mm的發光面，在X軸方向具備以1.2mm間隔排列的4個LED晶粒111a者，但發光面的尺寸、LED晶粒111a的個數、LED晶粒111a的間隔並不一定被限定為像這樣的構成者。亦即，從LED元件111所射出的紫外光在X軸方向被放大時，由於只要構成為即使來自其他LED元件111(例如，鄰接的LED元件111)的紫外光較少亦重疊，即可提高紫外光的峰值強度，因此，LED元件111係只要可射出向X軸方向延伸的紫外光即可，且例 如可應用具備向X軸方向延伸之1個發光面者(亦即，1個LED晶粒111a)來取代具備複數個LED晶粒111a者。另外，在該情況下，發光面的大小(長度)，係相當於藉由本實施形態之複數個LED晶粒111a所構成之發光部的長度(亦即，配置有複數個LED晶粒111a之區域之X軸方向的長度)，且加以考慮使用之透鏡113及透鏡115的尺寸、有效照射區域的長度、所期望之紫外光的峰值強度、所期望之紫外光之照射強度分布的均勻度等來適當地進行設定。但是，為了使從1個LED元件111所射出的紫外光在X軸方向被放大且與來自其他LED元件111的紫外光重疊，在將LED元件111的間隔設為a、將發光面之X軸方向的長度設為b、將透鏡113及透鏡115之X軸方向的倍率設為α時，則滿足以下的條件式(1)成為條件。
α×b≧a‧‧‧(1)
圖10~圖13，係為了求出LED晶粒111a之發光面(發光部)的長度，進而表示發明人所進行模擬結果的圖。圖10係模擬LED晶粒111a之發光面的長度(發光長度)與所射出之紫外光之效率之關係的結果。在此，所謂被射出之紫外光的效率，係指從LED晶粒111a所射出之紫外光的效率，在本說明書中，係定義為(照射面R上之紫外光的光量)/(從LED晶粒111a所射出之紫外光的光量)。又，圖11係模擬LED晶粒111a之發光面的長度與 有效照射區域之長度之關係的結果。
圖12係模擬LED晶粒111a之發光面的長度與所射出之紫外光之峰值強度之關係的結果。圖13係模擬LED晶粒111a之發光面的長度與所射出之紫外光之照射強度分布之均勻度之關係的結果。所謂被射出之紫外光之照射強度分布的均勻度，係指有效照射區域內之照射強度的偏差，在本說明書中，係定義為((有效照射區域內的最大強度)-(有效照射區域內的最小強度))/((有效照射區域內的最大強度)+(有效照射區域內的最小強度))。另外，在圖10~13所示的模擬中，與本實施形態相同的透鏡113及透鏡115係被配置於LED元件111的光路上，而各LED模組110(亦即，LED元件111)的配置間隔P亦設成為與本實施形態相同的14mm者，進行模擬。
如圖10所示，LED晶粒111a之發光面的長度(發光長度)變長時，所射出之紫外光的效率會逐漸下降。這是因為，藉由使LED晶粒111a之發光面的長度變長，會發生因透鏡113及透鏡115所致之光暈(亦即，從發光面所射出之紫外光的一部分不會被取入至透鏡113及透鏡115)。因此，將效率≧75%設成為目標值時，在使用本實施形態之透鏡113及透鏡115的情況下，LED晶粒111a之發光面的長度係設成為5.8mm以下為較佳。
如圖11所示，LED晶粒111a之發光面的長度(發光長度)變長時，有效照射區域的長度(有效照射區域長)會逐漸縮短。這是因為，發光長度變長時，紫外光的 重疊在有效照射區域長之中心部會變多，故峰值強度會變高，另一方面，有效照射區域長之兩端側的照射強度會相對地下降。因此，將有效照射區域長≧70mm設成為目標值時，LED晶粒111a之發光面的長度係設成為5.8mm以下為較佳。
如圖12所示，LED晶粒111a之發光面的長度(發光長度)變長時，所射出之紫外光的峰值強度會增大。這是因為，從各LED晶粒111a所照射之紫外光的照射面R上的長度變長，而導致在X軸方向所重疊之紫外光的長度亦變長。因此，將紫外光之峰值強度≧600mW設成為目標值時，LED晶粒111a之發光面的長度係設成為4.2mm以上為較佳。
如圖13所示，因應於LED晶粒111a之發光面的長度(發光長度)，所射出之紫外光的均勻度會產生變化。因此，將紫外光之照射強度分布的均勻度≦7%設成為目標值時，LED晶粒111a之發光面的長度係設成為4.2mm以上為較佳。
從上述的模擬結果，意味著加以考慮紫外光的效率、有效照射區域的長度、紫外光的峰值強度、紫外光之照射強度分布的均勻度時，LED晶粒111a之發光面的長度(b)係設定為4.2mm~5.8mm的範圍為較佳。且，加以考慮本實施形態之LED元件111的間隔(a)為14mm時，則可從條件式(1)得到以下條件式(2)。
0.30≦b/a≦0.42‧‧‧(2)
亦即，已知LED晶粒111a之發光面的長度(b)，係相對於LED元件111的間隔(a)而設定在0.30~0.42的範圍為較佳。
又，從條件式(1)與條件式(2)，可得到以下條件式(3)及(4)。
3.3≦α‧‧‧(3)
2.3≦α‧‧‧(4)
亦即，已知LED元件111的間隔(a)與LED晶粒111a之發光面的長度(b)滿足條件式(2)時，為了使從各LED晶粒111a所照射的紫外光在照射面R上重疊，而將透鏡113及透鏡115之X軸方向的倍率(α)設定為3.3以上(亦即，滿足條件式(3))為較佳。
又，在本實施形態中，雖說明了各LED單元100a的透鏡115係被連結於X軸方向，但透鏡115係亦可與各LED單元100a分開配置。
又，在本實施形態中，透鏡113雖設成為球面平凸透鏡，但，並不限定於像這樣的構成，例如，亦可應用雙凸透鏡、凹凸透鏡。
又，在本實施形態中，透鏡115雖設成為形成有圓柱面與環形面的非球面透鏡，但，並不限定於像這樣的構成，例如，亦可應用形成有平面與環形面的非球面 透鏡、球面雙凸透鏡。
又，在本實施形態中，透鏡113及透鏡115雖設成為藉由矽氧樹脂所形成者，但，並不限定於矽氧樹脂者，例如，亦可應用其他光學用透明樹脂或玻璃。
另外，本次所揭示的實施形態，所有的要點均為例示，應認為其不構成限制。本發明之範圍，並非上述之說明，而是藉由申請專利範圍所表示，包含與申請專利範圍等同之含意及範圍內之全部的變更。
111(111a)‧‧‧LED元件(LED晶粒)
113‧‧‧透鏡
115‧‧‧透鏡
R‧‧‧照射面
OP‧‧‧光路

Claims (12)

  1. 一種光照射裝置，係對照射面上之預定的照射位置，照射延伸於第1方向且在與前述第1方向正交的第2方向具有預定線寬之線狀的光，該光照射裝置，其特徵係，具有N個(N為2以上的整數)光源模組與N個光學元件，且具備對前述照射面射出與前述第1方向平行之線狀的光，該N個光源模組，係於基板上沿著前述第1方向隔著第1間隔予以排列，且在預定方向配置有相同方向的光軸，N個光學元件係被配置於前述各光源模組的光路上，並將來自前述各光源模組的光引導至預定光路，前述各光源模組，係具有沿著前述第1方向延伸的發光部，前述各光學元件，係在前述第1方向以預定倍率放大從前述發光部所射出的光，將前述第1間隔設成a、將前述發光部之前述第1方向的長度設成b、將前述預定倍率設成α時，滿足以下的條件式(1)，α×b≧a‧‧‧(1)。
  2. 如申請專利範圍第1項之光照射裝置，其中，前述發光部，係具有發出光之至少1個發光元件。
  3. 如申請專利範圍第2項之光照射裝置，其中，前述發光部，係具有沿著前述第1方向隔著第2間隔所排 列之M個(M為2以上的整數)的前述發光元件。
  4. 如申請專利範圍第3項之光照射裝置，其中，前述發光元件，係具有大致為正方形狀之發光面的LED(Light Emitting Diode)。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之光照射裝置，其中，前述第1間隔a、前述發光部之前述第1方向的長度b及前述預定倍率α，係滿足以下的條件式(2)及(3)，0.30≦b/a≦0.42‧‧‧(2) 3.3≦α‧‧‧(3)。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之光照射裝置，其中，前述各光學元件，係以使從前述發光元件所射出的光在前述照射位置形成為前述預定線寬內的方式，在各別與前述光軸之方向及前述第1方向正交的第3方向聚集從前述發光元件所射出的光。
  7. 如申請專利範圍第6項之光照射裝置，其中，前述各光學元件，係具有：第1透鏡，射入來自前述各光源模組的光；及第2透鏡，射入透過了該第1透鏡的光，前述第1透鏡，係具有由平面、凸面或凹面所形成的入射面與由凸面所形成的射出面，前述第2透鏡係非球面透鏡，其係具有在前述第3方向形成具有正的焦度之圓柱面的入射面與在前述第1方向及前述第3方向形成具有正的焦度之環形面的射出面。
  8. 如申請專利範圍第6項之光照射裝置，其中，前述各光學元件，係具有：第1透鏡，射入來自前述各光源模組的光；及第2透鏡，射入透過了該第1透鏡的光，前述第1透鏡，係具有由平面、凸面或凹面所形成的入射面與由凸面所形成的射出面，前述第2透鏡係非球面透鏡，其係具有由平面所形成的入射面與在前述第1方向及前述第3方向形成具有正的焦度之環形面的射出面。
  9. 如申請專利範圍第6項之光照射裝置，其中，前述各光學元件，係具有：第1透鏡，射入來自前述各光源模組的光；及第2透鏡，射入透過了該第1透鏡的光，前述第1透鏡，係具有由平面、凸面或凹面所形成的入射面與由凸面所形成的射出面，前述第2透鏡係球面雙凸透鏡，其係具有由凸面所形成的入射面與由凸面所形成的射出面。
  10. 如申請專利範圍第7~9項中任一項之光照射裝置，其中，前述第2透鏡，係從光軸方向觀看時，具有矩形狀的外形。
  11. 如申請專利範圍第10項之光照射裝置，其中，前述各光學元件之第2透鏡，係沿著前述第1方向連結。
  12. 如申請專利範圍第1~11項中任一項之光照射裝置，其中，前述光照射裝置，係具備有複數個前述光學單元， 前述複數個光學單元，係由第1光學單元與第2光學單元所構成，該第2光學單元係相對於該第1光學單元僅以前述第1間隔之1/2的距離朝前述第1方向相對性地偏移配置，前述第1光學單元與前述第2光學單元，係從前述第1方向觀看時，沿著以前述照射位置為中心的圓周交替配置，以使從前述各光學單元所射出之光的光路將前述照射位置中的垂線作為對稱軸而形成線對稱。
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