TW201712905A

TW201712905A - 紫外線照射模組以及紫外線照射裝置

Info

Publication number: TW201712905A
Application number: TW105130085A
Authority: TW
Inventors: Takeo Kato
Original assignee: Toshiba Lighting & Technology
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2017-04-01
Also published as: KR102527206B1; JP2017060912A; KR20170036605A; JP6651765B2; TWI716451B

Abstract

本發明提供一種紫外線照射模組以及紫外線照射裝置。紫外線照射模組包括：框體，其中一個端部開口；發光部，在框體之內部靠近開口而設置，且具有基板以及發光元件，發光元件設於基板的開口的一側的面且照射紫外線；以及散熱部，在框體之內部設於基板之與開口一側相反之一側，且具有基部以及多個鰭片，多個鰭片是在基部的與開口的一側為相反側之端部排列設置。框體在與多個鰭片之排列方向正交之方向上的面上，具有沿多個鰭片之排列方向而排列設置之多個孔。孔的開口的一側的端部的位置是位於基部的與開口的一側為相反側的端部的位置附近。

Description

紫外線照射模組以及紫外線照射裝置

本發明是有關於一種紫外線照射模組（module）以及紫外線照射裝置。

通過對塗布於工件（work）之樹脂或油墨（ink）等照射紫外線，來進行固化、乾燥、改性等。

作為照射紫外線之光源，使用有高壓汞燈或金屬鹵化物燈（metal halide lamp）等。

近年來，正逐漸取代高壓汞燈或金屬鹵化物燈等而使用照射紫外線之發光二極體（diode）。

若使用發光二極體，則與高壓汞燈等相比，能夠實現長壽命化、低電力化、小型化等。

然而，發光二極體之輸出會伴隨溫度上升而下降。而且，發光二極體若超過規定之溫度則壽命會變短。

因此，在使用發光二極體之情況下，需要冷卻部件。

此處，若對發光二極體之冷卻使用水冷方式之冷卻部件，則存在需要附屬設備，或者必須採取漏液對策，或者紫外線照射模組會大型化之問題。

與此相對，若對發光二極體之冷卻使用空冷方式之冷卻部件，則能夠解決這些問題。

但是，空冷方式與水冷方式相比，存在冷卻效率低之問題。而且，在採用具備多個紫外線照射模組之紫外線照射裝置之情況下，有可能會因鄰接之紫外線照射模組之排氣或進氣而導致冷卻效率下降。

因此，期望開發出一種即使為空冷方式也能夠提高冷卻效率之技術。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本本發明登記3194269號公報

[本發明所要解決之問題]

本發明所要解決之課題在於提供一種能夠提高冷卻效率的紫外線照射模組以及紫外線照射裝置。若使用發光二極體，則與高壓汞燈等相比，能夠實現長壽命化、低電力化、小型化等。

[解決問題之技術手段]

實施方式之紫外線照射模組包括：框體，其中一個端部開口；發光部，在所述框體之內部靠近所述開口而設，且具有基板以及發光元件，所述發光元件設於所述基板之所述開口側之面且照射紫外線；以及散熱部，在所述框體之內部設於所述基板之與所述開口側相反之一側，且具有基部以及多個鰭片，所述多個鰭片是在所述基部之與所述開口側為相反側之端部排列設置。

所述框體在與所述多個鰭片之排列方向正交之方向上之面上，具有沿所述多個鰭片之排列方向而排列設置之多個孔。

當從相對於設有所述孔之面而垂直之方向觀察所述面時，所述孔之所述開口側端部之位置是位於所述基部之與所述開口側為相反側之端部之位置附近。

實施方式的紫外線照射裝置包括多個所述紫外線照射模組，且所述多個紫外線照射模組是沿所述多個孔的排列方向、以及與所述多個孔的排列方向正交的方向而排列設置。

[本發明之效果]

根據本發明之實施方式，可提供一種能夠提高冷卻效率之紫外線照射模組以及紫外線照射裝置。然而，發光二極體之輸出會伴隨溫度上升而下降。而且，發光二極體若超過規定之溫度則壽命會變短。

實施方式之本發明是一種紫外線照射模組，其包括：框體，其中一個端部開口；發光部，在所述框體之內部靠近所述開口而設，且具有基板以及發光元件，所述發光元件設於所述基板之所述開口側之面且照射紫外線；以及散熱部，在所述框體之內部設於所述基板之與所述開口側相反之一側，且具有基部以及多個鰭片，所述多個鰭片是在所述基部之與所述開口側為相反側之端部排列設置。

根據該紫外線照射模組，能夠提高冷卻效率。

而且，當從相對於設有所述孔之面而垂直之方向觀察所述面時，可使所述孔位於所述鰭片彼此之間。

這樣，能夠抑制通過了孔之氣體流向鰭片與鰭片之間以外。

因此，能夠提高冷卻效率。

而且，實施方式之本發明是一種紫外線照射裝置，其具備多個所述紫外線照射模組。

所述多個紫外線照射模組是沿所述多個孔之排列方向、以及與所述多個孔之排列方向正交之方向而排列設置。

根據該紫外線照射裝置，鄰接之紫外線照射模組不會彼此爭奪吸入之氣體（位於紫外線照射模組彼此之間之氣體），排氣也不會發生干涉，因此能夠穩定地對紫外線照射模組1之內部進行冷卻。

因此，能夠抑制冷卻效率之下降。

而且，根據該紫外線照射裝置，能夠縮短紫外線照射模組彼此之間之距離，因此能夠實現工件上之照度分佈之均勻化。

以下，參照附圖來例示實施方式。另外，各附圖中，對於同樣之構成要素標注相同之符號並適當省略詳細說明。

圖1是用於例示本實施方式之紫外線照射模組1之示意立體圖。

如圖1所示，在紫外線照射模組1中，設有框體2、發光部3、散熱部4、窗部5、通風裝置6及連接器（connector）7。

框體2之外觀可採用長方體或立方體。若採用具有此種形態之框體2，則能夠使多個紫外線照射模組1靠近地設置。

在框體2之內部設有空間。

在框體2之其中一個端部，設有開口2b。在框體2之另一個端部，設有頂板部2c。頂板部2c與開口2b對置。

而且，在框體2之側面2a，設有多個孔21。

另外，與孔21相關之詳細情況將後述。

框體2之材料並無特別限定，但優選由導熱率高之材料所形成。

例如，框體2之材料可採用金屬等。

若由導熱率高之材料來形成框體2，則能夠將在發光部3中產生之熱效率良好地放出至紫外線照射模組1之外部。

發光部3被設於框體2之內部。發光部3是靠近框體2之開口2b而設。

發光部3具有基板31及發光元件32。

基板31被設在框體2之內部。基板31例如可螺固於框體2之內部。

基板31呈板狀。

基板31之材料可為適合於散熱的材料。例如，基板31可由氧化鋁或氮化鋁等無機材料（陶瓷（ceramics））、酚醛紙（paper phenol）或環氧玻璃（glass epoxy）等有機材料、銅等金屬等所形成。而且，基板31也可由以絕緣材料包覆金屬板表面所得之材質而形成。另外，在以絕緣材料來包覆金屬板表面之情況下，絕緣材料既可包含有機材料，也可包含無機材料。

在發光元件32之發熱量大之情況下，考慮到散熱之觀點，優選使用導熱率高之材料來形成基板31。作為導熱率高之材料，例如可例示氧化鋁或氮化鋁等陶瓷、高導熱性樹脂、以絕緣材料包覆金屬板表面所得之材質等。

另外，高導熱性樹脂例如可採用使包含氧化鋁等之纖維或粒子混合於聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）或尼龍（nylon）等樹脂中所得之材質。

而且，基板31既可為單層，也可為多層。

而且，在基板31之表面，設有未圖示之配線圖案（pattern）。配線圖案例如可由銀合金或銅合金等金屬而形成。

發光元件32在基板31之、框體2之開口2b側（窗部5側）之表面設有多個。

發光元件32之光之出射面朝向框體2之開口2b，從而能夠從框體2之開口2b朝向外部照射紫外線。

發光元件32之數量或配設形態並不限定於例示者，可根據紫外線照射模組1之大小、形狀、用途等來適當變更。

發光元件32只要是能夠照射紫外線者，則無特別限定。

發光元件32例如可採用發光二極體、鐳射二極體（laser diode）等。

發光元件32電性連接於配線圖案。

發光元件32例如可使用板上晶片（Chip On Board，COB）法來與配線圖案電性連接。

此時，設置在發光元件32下表面之未圖示之電極可經由銀膏（paste）等導電性之熱固化材而與配線圖案電性連接。設置在發光元件32上表面之未圖示之電極可經由配線而與配線圖案電性連接。

另外，可設置覆蓋發光元件32及配線之密封部。密封部例如可由使紫外線透射之樹脂而形成。密封部例如可使用分配器（dispenser）等而形成。

而且，發光元件32例如可採用表面安裝型之發光元件。在表面安裝型之發光元件32之情況下，可經由露出於封裝（package）外部之引線（lead）來與配線圖案電性連接。

而且，發光元件32之封裝形式例如可採用晶片級封裝（Chip Size Package，CSP）。此時，發光元件32可以倒裝晶片（flip chip）之方式安裝於配線圖案上。

散熱部4被設在框體2之內部。散熱部4是設於基板31之與開口2b側相反之一側。

散熱部4具有基部41及鰭片42。

基部41呈板狀。基部41接觸至基板31之與發光元件32側為相反側之面。

另外，在基部41與基板31之間，也可設有包含矽脂（silicone grease）之層8（參照圖2）。若設置包含矽脂之層8，則能夠提高基部41與基板31之密接性，因此能夠提高發光部3與散熱部4之間之導熱。因此，能夠提高散熱部4之冷卻效果。

基部41之平面形狀可設為與基板31之平面形狀相同。俯視時之基部41之大小可設為與基板31之大小相同或稍大。

鰭片42是在基部41之與開口2b側為相反側之端部41a排列設置。

鰭片42在框體2之內部朝向頂板部2c延伸。

鰭片42沿著基部41之邊而設有多個。在基部41之平面形狀為長方形之情況下，多個鰭片42可沿著基部41之長邊而排列設置。

此時，若鰭片42與鰭片42之間過窄，則有可能阻礙通風而導致冷卻效果降低。

若鰭片42與鰭片42之間過寬，則氣體之流速有可能變慢而導致冷卻效果降低。另外，“氣體”一般是指空氣。

根據本發明人獲得之見解，若將鰭片42與鰭片42之間設為3 mm以上且10 mm以下，則能夠提高冷卻效果。

多個鰭片42既可等間隔地設置，也可根據部位而以間隔不同之方式設置。

例如，根據發光元件32之配設形態等，在不會產生溫度變高之區域之情況下，也可縮窄該區域中所設之鰭片42之間隔。

只要可保證必要之剛性，則鰭片42之厚度並無特別限定。

例如，在鰭片42之材料為鋁之情況下，鰭片42之厚度可設為1 mm左右。

鰭片42之高度尺寸可根據發光元件32之發熱量、紫外線照射模組1之大小或用途等來適當變更。

鰭片42之高度尺寸例如可設為30 mm左右。

基部41及鰭片42既可一體地形成，也可將獨立形成者予以接合。

基部41及鰭片42之材料只要導熱率高，則並無特別限定。

基部41及鰭片42之材料例如可採用鋁、鋁合金、銅、銅合金等金屬、氧化鋁或氮化鋁等陶瓷、高導熱性樹脂等。

另外，在基部41及鰭片42獨立形成之情況下，基部41與鰭片42既可由相同之材料形成，也可由不同之材料形成。

窗部5封閉框體2之開口2b。窗部5例如可螺固於框體2之開口2b。

窗部5呈板狀。

窗部5之材料只要為從發光元件32照射之紫外線可透射者，則並無特別限定。

窗部5之材料例如可採用紫外線透射玻璃（ultraviolet transmitting glass）、丙烯酸樹脂等。

另外，窗部5之固定方法並不限定於所述。例如，窗部5也可通過下述方式來固定，即，在基部41設置未圖示之間隔件（spacer），由間隔件與框體2夾著窗部5。

通風裝置6被設於框體2之頂板部2c。通風裝置6可螺固於頂板部2c。在頂板部2c之安裝通風裝置6之位置設有孔，可經由孔來進行通風。

通風裝置6之形式並無特別限定，若採用軸流式風扇（fan），則能夠實現紫外線照射模組1之小型化。

軸流式風扇從軸向吸入氣體，並沿軸向排出氣體。

通風裝置6之數量並無特別限定，可根據通風裝置6之能力、紫外線照射模組1之大小或用途等來適當變更。

即，通風裝置6只要設置一個以上即可。

在設置多個通風裝置6之情況下，通風裝置6既可等間隔地設置，也可根據部位而以間隔不同之方式來設置。

例如，根據發光元件32之配設形態等，在不會產生溫度變高之區域之情況下，也可縮窄該區域中所設之通風裝置6之間隔。

而且，在通風裝置6中，可設置過濾網（filter）6a。

此時，過濾網6a可設於通風裝置6之進氣口及排氣口中之至少任一處。

若設置過濾網6a，則能夠製成即使在受到污染之環境下也能使用之紫外線照射模組1。

由於通風裝置6對框體2之內部進行排氣，因此可借助過濾網6a來抑制位於框體2內部之塵埃擴散到外部。

因此，能夠製成即使在無塵室（clean room）等潔淨之環境下也能使用之紫外線照射模組1。

而且，若將通風裝置6設置於頂板部2c，則可使多個紫外線照射模組1靠近地設置。

而且，例示了將通風裝置6直接設於頂板部2c之情況，但也可經由導管（duct）或軟管（hose）等來連接通風裝置6與框體2。

此時，也可相對於多個紫外線照射模組1來設置共用之通風裝置6。

連接器7被設於框體2之頂板部2c。

發光元件32及通風裝置6經由未圖示之配線而電性連接於連接器7。未圖示之配線被設於框體2之內部。

而且，設在紫外線照射模組1外部之未圖示之電源或控制裝置等電性連接於連接器7。

另外，例示了連接器7被設於頂板部2c之情況，但連接器7之安裝位置可適當變更。

例如，連接器7也可設於框體2之側面2a等。

但是，若將連接器7設於頂板部2c，則能夠使多個紫外線照射模組1靠近地設置。

接下來，進一步說明設於框體2之孔21。

圖2是用於例示孔21之示意圖。

另外，圖2是圖1中之A部之示意放大圖。

如圖2所示，多個孔21被設在框體2之、與多個鰭片42之排列方向正交之方向上之側面2a。

多個孔21是沿多個鰭片42之排列方向而排列地設置。

另外，孔21既可設於框體2兩側之側面2a，也可設於框體2單側之側面2a。

孔21朝向框體2之頂板部2c延伸。

孔21之形狀並無特別限定。孔21之形狀例如可採用長方形。

位於框體2外部之氣體經由孔21而供給至框體2之內部。

即，孔21為通氣孔。

此時，孔21被設在框體2之、與多個鰭片42之排列方向正交之方向上之側面2a，因此流經鰭片42與鰭片42之間之氣體之流動變得順暢。因此，能夠提高冷卻性。

此處，若加大孔21，則通過孔21之氣體之流速將變慢。若通過孔21之氣體之流速變慢，則流經鰭片42與鰭片42之間之氣體之流速將變慢，從而冷卻效果有可能降低。

例如，若沿多個鰭片42之排列方向設置大之孔，則流經鰭片42與鰭片42之間之氣體之流速將變慢，冷卻效果會降低。

因此，在本實施方式之紫外線照射模組1中，通過設置多個孔21，來確保通氣孔之面積與確保規定之流速。

此處，若通過了孔21之氣體碰撞到鰭片42之端面，則流經鰭片42與鰭片42之間之氣體之流動將會紊亂，甚而，流經鰭片42與鰭片42之間之氣體之流速將變慢。若流經鰭片42與鰭片42之間之氣體之流速變慢，則冷卻效果會降低。

因此，當從相對於設有孔21之側面2a而垂直之方向來觀察側面2a時，孔21位於鰭片42彼此之間。

這樣，能夠抑制通過了孔21之氣體碰撞到鰭片42之端面。

因此，能夠提高冷卻效率。

進而，在將孔21之寬度尺寸設為W、鰭片42與鰭片42之間之距離設為L之情況下，優選為成為“寬度尺寸W＜距離L”。

這樣，能夠進一步抑制通過了孔21之氣體碰撞到鰭片42之端面。

而且，散熱部4之散熱主要是在鰭片42中進行。

鰭片42之溫度及流經鰭片42與鰭片42之間之氣體之溫度之差越大，則散熱量越大。

然而，鰭片42存在溫度分佈。

即，鰭片42之溫度在靠近發熱體即發光部3之基部41側變高，隨著朝向前端而漸減。

因此，孔21優選設置在靠近基部41之位置。

此時，當從相對於設有孔21之側面2a而垂直之方向來觀察側面2a時，孔21之開口2b側之端部21a之位置只要位於基部41之與開口2b側為相反側之端部41a之位置附近即可。

例如，孔21之端部21a之位置只要夾著基部41之端部41a之位置而位於±3 mm之範圍內即可。

另一方面，孔21之端部21b之位置並無特別限定。

但是，若端部21a與端部21b之間之距離變長，則孔21將變大。若孔21變得過大，則通過孔21之氣體之流速有可能變慢。

而且，鰭片42之前端側由於溫度低，因此設置孔21之意義低。

例如，孔21之端部21b之位置可較鰭片42之高度方向之中心位置而位於端部21a側。

此處，根據本發明人獲得之見解，若通過孔21之氣體之流速為3 m/sec以上，則能夠有效抑制發光元件32之溫度上升。

此時，通過孔21之氣體之流速受到孔21之尺寸、孔21之數量、通風裝置6之能力、通風裝置6之數量等之影響。

因此，孔21之尺寸及孔21之數量優選以通過孔21之氣體之流速達到3 m/sec以上之方式來進行實驗或模擬（simulation）而求出。

接下來，對本實施方式之紫外線照射裝置100進行例示。

圖3（a）、圖3（b）是用於例示紫外線照射裝置100之示意圖。

另外，圖3（a）為正面圖，圖3（b）為側面圖。

如圖3（a）、圖3（b）所示，在紫外線照射裝置100中設有多個紫外線照射模組1。

多個紫外線照射模組1是沿多個孔21之排列方向而排列。

這樣，能夠抑制鄰接之紫外線照射模組彼此爭奪吸入之氣體（位於紫外線照射模組彼此之間之氣體）。而且，能夠抑制排氣發生干涉。因此，能夠穩定地對紫外線照射模組之內部進行冷卻。

其結果，能夠抑制冷卻效率之下降。

此時，即使縮短紫外線照射模組1彼此之間之距離，也能夠抑制鄰接之紫外線照射模組1之進氣/排氣之影響。

因此，能夠縮短紫外線照射模組1彼此之間之距離，因此能夠實現工件上之照度分佈之均勻化。

另外，紫外線照射模組1之數量並不限定於例示者。

圖4（a）、圖4（b）是用於例示另一實施方式之紫外線照射裝置200之示意圖。

另外，圖4（a）為正面圖，圖4（b）為側面圖。

如圖4（a）、圖4（b）所示，在紫外線照射裝置200中，設有多個紫外線照射模組1。

多個紫外線照射模組1是沿著與多個孔21之排列方向正交之方向而排列。

本實施方式中，孔21僅設於框體2單側之側面2a。

而且，設有孔21之側面2a朝向相同方向。

即，在側面2a彼此相向之情況下，在其中一個紫外線照射模組1之側面2a設置孔21，而在另一個紫外線照射模組1之側面2a不設置孔21。

這樣，鄰接之紫外線照射模組1不會彼此爭奪吸入之氣體（位於紫外線照射模組彼此之間之氣體），排氣也不會發生干涉，因此能夠穩定地對紫外線照射模組1之內部進行冷卻。

因此，能夠抑制冷卻效率之下降。

另外，紫外線照射模組1之數量並不限定於例示者。

圖5是用於例示另一實施方式之紫外線照射裝置300之示意立體圖。

如圖5所示，在紫外線照射裝置300中，設有多個紫外線照射模組1。

多個紫外線照射模組1是沿多個孔21之排列方向、以及與多個孔21之排列方向正交之方向而排列。

即，多個紫外線照射模組1排列成矩陣（matrix）狀。

本實施方式中，孔21僅設於框體2單側之側面2a。

而且，設有孔21之側面2a朝向相同方向。

因此，能夠抑制冷卻效率之下降。

而且，根據紫外線照射裝置300，與前述之紫外線照射裝置100、200之情況同樣地，能夠實現工件上之照度分佈之均勻化。

進而，在將多個孔21之排列方向上之紫外線照射模組1彼此之間之距離設為X，與多個孔21之排列方向正交之方向上之紫外線照射模組1彼此之間之距離設為Y之情況下，優選為成為“Y＞X”。

另外，紫外線照射模組1之數量並不限定於例示者。

100‧‧‧紫外線照射模組
2‧‧‧框體
2a‧‧‧側面
2b‧‧‧開口
2c‧‧‧頂板部
3‧‧‧發光部
4‧‧‧散熱部
5‧‧‧窗部
6‧‧‧通風裝置
6a‧‧‧過濾網
7‧‧‧連接器
8‧‧‧層
21‧‧‧孔
21a、21b、41a‧‧‧端部
31‧‧‧基板
32‧‧‧發光元件
41‧‧‧基部
42‧‧‧鰭片
100、200、300‧‧‧紫外線照射裝置
L、X、Y‧‧‧距離
W‧‧‧寬度尺寸

圖1是用於例示本實施方式之紫外線照射模組1之示意立體圖。圖2是用於例示孔21之示意圖。圖3（a）、圖3（b）是用於例示紫外線照射裝置100之示意圖。圖4（a）、圖4（b）是用於例示另一實施方式之紫外線照射裝置200之示意圖。圖5是用於例示另一實施方式之紫外線照射裝置300之示意立體圖。

1‧‧‧紫外線照射模組

2‧‧‧框體

2a‧‧‧側面

2b‧‧‧開口

2c‧‧‧頂板部

3‧‧‧發光部

4‧‧‧散熱部

5‧‧‧窗部

6‧‧‧通風裝置

6a‧‧‧過濾網

7‧‧‧連接器

21‧‧‧孔

31‧‧‧基板

32‧‧‧發光元件

41‧‧‧基部

42‧‧‧鰭片

Claims

一種紫外線照射模組，包括：框體，其中一個端部開口；發光部，在所述框體的內部靠近所述開口而設置，且具有基板以及發光元件，所述發光元件設於所述基板的所述開口的一側的面且照射紫外線；以及散熱部，在所述框體的內部設於所述基板的與所述開口的一側相反的一側，且具有基部以及多個鰭片，所述多個鰭片是在所述基部的與所述開口的一側為相反側的端部排列設置，所述框體在與所述多個鰭片的排列方向正交的方向上的面上，具有沿所述多個鰭片的排列方向而排列設置的多個孔，當從相對於設有所述孔的面而垂直的方向觀察所述面時，所述孔的所述開口的一側的端部的位置是位於所述基部的與所述開口的一側為相反側的端部的位置附近。
如申請專利範圍第1項所述的紫外線照射模組，當從相對於設有所述孔的面而垂直的方向觀察所述面時，所述孔位於所述多個鰭片彼此之間。
一種紫外線照射裝置，包括多個如申請專利範圍第1項或第2項所述的紫外線照射模組，所述多個紫外線照射模組是沿所述多個孔的排列方向、以及與所述多個孔的排列方向正交的方向而排列設置。