TW201929604A

TW201929604A - 光照射裝置

Info

Publication number: TW201929604A
Application number: TW107131189A
Authority: TW
Inventors: 田中貴章; 長野信久
Original assignee: 日商東芝照明技術股份有限公司
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2019-07-16
Also published as: JP7135316B2; KR20190075782A; CN208620077U; JP2019114610A

Abstract

本發明提供一種光照射裝置，均等地配置多個發光元件的間距，並且抑制形成大型發光區域時的基板的個數增加。實施形態的光照射裝置包括：連接有多個發光元件的基板、設有基板的散熱構件、對多個發光元件中的第一發光元件群供給電力的第一電源、以及對多個發光元件中的第二發光元件群供給電力的第二電源。在基板上，將位於第一發光元件群的電流方向最上游的發光元件、與位於第二發光元件群的電流方向最上游的發光元件彼此相鄰地配置，且位於第一發光元件群的電流方向最下游的發光元件、與位於第二發光元件群的電流方向最下游的發光元件與散熱構件為相同電位。

Description

光照射裝置

本發明的實施形態涉及一種光照射裝置。

在液晶面板的製造工序中，例如為了在貼合液晶面板的玻璃基板時等使紫外線硬化型密封材料硬化，一直使用照射紫外線的光照射裝置。對於液晶面板的製造工序中所用的光照射裝置來說，伴隨著液晶面板的玻璃基板的大型化，為了對大型液晶面板照射紫外線而有使紫外線燈長條化且增加紫外線燈的個數的傾向。另一方面，為了降低光照射裝置的能耗，逐漸使用發出紫外線的發光二極體（Light Emitting Diode，LED）代替紫外線燈來作為發光元件。

關於相關技術的光照射裝置，有以下構成：在鄰接地配置的各基板中，使基板的佈線圖案的間隔不同，由此抑制各基板的LED間產生的沿面放電，並且高密度地配置多數個LED。

[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2017-91974號公報

[發明所要解決的問題] 對於光照射裝置來說，例如在製造一邊為2[m]～3[m]左右的大型液晶面板的情況下，理想的是以均等的間距排列多數個LED，以在照射範圍內均勻地獲得累計光量。另外，紫外線照射裝置中，為了確保與紫外線燈同等的光量，理想的是盡可能高密度地配置多數個LED。

然而，例如在長度為3[m]左右的排列方向上以4[mm]的間距將LED排列成一列的情況下，若將LED的順向電壓（VF）設為3.5[V]，則使多個LED統一亮燈的亮燈電壓成為2.6[kV]的高電壓，因此難以實現電源。進而，也難以實現LED的排列方向上的長度為3[m]左右的基板。

因此，想到分多個基板來排列多個LED，並且利用多個電源使各個基板分別亮燈的構成。但是，隨著基板的個數增加而導致各基板間或基板與電源的連接構造的複雜化，因此優選抑制基板的個數。另一方面，在抑制了基板個數的情況下，會導致電源的高電壓化，因此難以確保各基板間的絕緣距離。即，在使用高電壓的電源的構成中確保各基板間的絕緣距離適當的情況下，會擴大基板彼此在LED的排列方向上的間隔，由此無法在多個基板整體上以均等的間距配置LED。

因此，本發明的目的在於提供一種能均等地配置多個發光元件的間距，並且抑制形成大型發光區域時的基板的個數增加的光照射裝置。 [解決問題的技術手段]

實施形態的光照射裝置包括：連接有多個發光元件的基板、設有所述基板的散熱構件、對所述多個發光元件中的第一發光元件群供給電力的第一電源、以及對所述多個發光元件中的第二發光元件群供給電力的第二電源，且在基板上，將位於所述第一發光元件群的電流方向最上游的發光元件、與位於所述第二發光元件群的電流方向最上游的發光元件彼此相鄰地配置，位於所述第一發光元件群的電流方向最下游的發光元件、及位於所述第二發光元件群的電流方向最下游的發光元件與所述散熱構件為相同電位。 [發明的效果]

根據本發明，能均等地配置多個發光元件的間距，並且抑制形成大型發光區域時的基板的個數增加。

以下將說明的實施形態的光照射裝置（1、2、3）具備基板5、散熱構件6、第一電源7A及第二電源7B。在基板5上設有第一發光元件群11A及第二發光元件群11B。第一發光元件群11A中，將多個發光元件10串聯連接。第二發光元件群11B中，將多個發光元件10串聯連接。散熱構件6支持基板5。第一電源7A對第一發光元件群11A供給電力。第二電源7B對第二發光元件群11B供給電力。在基板5上，將發光元件10a與發光元件10b彼此相鄰地配置。發光元件10a位於第一發光元件群11A的電流方向最上游。發光元件10b位於第二發光元件群11B的電流方向最上游。發光元件10c及發光元件10d與散熱構件6為相同電位。發光元件10c位於第一發光元件群11A的電流方向最下游。發光元件10d位於第二發光元件群11B的電流方向最下游。

另外，以下將說明的實施形態的光照射裝置（1、2、3）所具備的基板5具有第一導體（佈線圖案8a）及第二導體（佈線圖案8b）。第一導體（佈線圖案8a）將第一發光元件群11A的多個發光元件10連接。第二導體（佈線圖案8b）將第二發光元件群11B的多個發光元件10連接。從各發光元件10、第一導體（佈線圖案8a）及第二導體（佈線圖案8b）到散熱構件6的沿著基板5表面的沿面距離為絕緣距離以上。

另外，以下將說明的實施形態的光照射裝置（1、2）的第一發光元件群11A及第二發光元件群11B中，將多個發光元件10沿著同一直線上排列。

另外，以下將說明的實施形態的光照射裝置3的第一發光元件群11A及第二發光元件群11B中，將多個發光元件10蜿蜒地排列。

另外，以下將說明的實施形態的光照射裝置（1、2、3）的發光元件10發出波長200[nm]～450[nm]的紫外線。（第一實施形態）

以下，參照圖式對實施形態的光照射裝置進行說明。圖1為表示第一實施形態的光照射裝置的平面圖。圖2為表示第一實施形態的光照射裝置的側面圖。圖3為用來說明第一實施形態的光照射裝置的第一發光元件群及第二發光元件群的側面圖。（光照射裝置的構成）

如圖1及圖2所示那樣，第一實施形態的光照射裝置1具備：設有第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的基板5、支持基板5的散熱構件6、對第一發光元件群11A供給電力的第一電源7A、及對第二發光元件群11B供給電力的第二電源7B。

圖式中，將呈長條狀的基板5的長邊方向（發光元件10的排列方向）示作X方向，將基板5的短邊方向示作Y方向。第一實施形態中，為便於說明而對具有一個基板5的光照射裝置1進行說明，但並不限定基板5的個數。

基板5是利用氧化鋁等陶瓷、環氧樹脂等具有絕緣性的材料而形成為長條狀，且將長邊方向的長度形成為例如1[m]左右。如圖1所示那樣，在基板5上，例如將150個～170個左右的發光元件10沿著X方向排列成一列而分別作為第一發光元件群11A及第二發光元件群11B。關於發光元件10，可使用發出波長為200[nm]左右～450[nm]左右的紫外線的LED。多個發光元件10例如是以4[mm]左右的規定的間距P而排列。對於基板5，在要安裝發光元件10的安裝面上設有作為第一導體的佈線圖案8a、及作為第二導體的佈線圖案8b，經由佈線圖案8a、佈線圖案8b將多個發光元件10串聯連接。

第一發光元件群11A中，經由基板5的佈線圖案8a將多個發光元件10串聯連接。同樣地，第二發光元件群11B中，經由佈線圖案8b將多個發光元件10串聯連接。第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的各發光元件10是以相同的間距P而配置。本實施形態中，第一發光元件群11A及第二發光元件群11B中，將多個發光元件10沿著同一直線上排列。

在基板5上，將位於第一發光元件群11A的電流方向最上游的發光元件10a、及位於第二發光元件群11B的電流方向最上游的發光元件10b配置在基板5的長邊方向（X方向）的中央，在基板5的中央將各發光元件10a、10b彼此相鄰地配置。另外，將位於第一發光元件群11A的電流方向最下游的發光元件10c、及位於第二發光元件群11B的電流方向最下游的發光元件10d配置在基板5的外周側，且將各發光元件10c、10d設定為與散熱構件6相同的電位。

即，第一發光元件群11A及第二發光元件群11B中，在經串聯連接的多個發光元件10中，將配置在正電壓（陽極）側端部的發光元件10a、發光元件10b彼此鄰接地配置。另外，第一發光元件群11A及第二發光元件群11B中，在經串聯連接的多個發光元件10中，將配置在負電壓（陰極）側端部的發光元件10c、發光元件10d配置在基板5的外周側。各發光元件10c、10d、更具體而言各發光元件10c、10d的負電壓（陰極）側通過設定為與經設定為接地電位的散熱構件6相同的電位，而與散熱構件6同樣地成為接地狀態。

另外，作為第一發光元件群11A而排列的多個發光元件10的個數、與作為第二發光元件群11B而排列的多個發光元件10的個數是設定為相同。因此，位於第一發光元件群11A的電流方向最上游的發光元件10a、與位於第二發光元件群11B的電流方向最上游的發光元件10b為相同電位。如此這樣，能在基板5的中央，抑制配置在第一發光元件群11A與第二發光元件群11B的正電壓側端部的各發光元件10a、10b之間產生沿面放電，因此能減小在鄰接的各發光元件10a、10b間要確保的空間距離。因此，能在第一發光元件群11A與第二發光元件群11B中以均等的間距P排列。

此外，本實施形態中，作為第一發光元件群11A而排列的多個發光元件10的個數、與作為第二發光元件群11B而排列的多個發光元件10的個數是設定為相同，但不限定於相同個數。從抑制鄰接地配置的各發光元件10a、10b間的沿面放電的觀點來看，優選第一發光元件群11A的發光元件10的個數與第二發光元件群11B的發光元件10的個數相等，但也可在滿足沿面距離基準的電位差的範圍內，使作為第一發光元件群11A而排列的多個發光元件10的個數、與作為第二發光元件群11B而排列的多個發光元件10的個數不同。

散熱構件6是由鋁等金屬材料所形成，且固定在排列有發光元件10的基板5的安裝面的背面側。散熱構件6為散熱片（heat sink），雖未圖示，但具有沿著基板5的厚度方向突出的多個鰭片（fin）。關於散熱構件6，也可設置能在內部流通冷卻介質的冷卻塊。通過利用散熱構件6使發光元件10所產生的熱散發，能抑制發光元件10的溫度上升，因此能抑制照度的變動。

第一電源7A經由連接線9而與第一發光元件群11A的佈線圖案8a連接。同樣地，第二電源7B經由連接線9而與第二發光元件群11B的佈線圖案8b連接。第一電源7A及第二電源7B使第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的各發光元件10統一亮燈。第一電源7A及第二電源7B例如可使用600[V]左右的直流高壓電源。另外，光照射裝置1是以經由未圖示的控制電路或開關電路等將第一電源7A及第二電源7B統一接通、斷開的方式構成。（光照射裝置的沿面距離）

圖4為用來說明第一實施形態的光照射裝置1的各發光元件10及佈線圖案8a的沿面距離的截面圖。此外，圖4中為了方便起見，以離開基板5表面的虛線來表示下文將述的沿面距離d，但沿面距離d為沿著基板5的表面上的距離。此處所謂沿面距離，是指兩個導體間的沿著絕緣材料表面的最短距離。另外，圖4中僅示出佈線圖案8a，以下僅對佈線圖案8a進行說明，但佈線圖案8b也與佈線圖案8a相同。

如圖4所示那樣，在光照射裝置1中，在基板5的短邊方向（Y方向）上，將從基板5上的各發光元件10連結到散熱構件6的沿著基板5表面的沿面距離d確保為所述絕緣距離以上。同樣地，在基板5的短邊方向上，將從基板5上的佈線圖案8a的一端連結到散熱構件6的沿著基板5表面的沿面距離d確保為絕緣距離以上。由此，在基板5的短邊方向上，將基板5上的所有發光元件10及佈線圖案8a的整個區域適當地絕緣。基板5的厚度是形成為1.0[mm]左右。

此處所謂絕緣距離，為與資訊設備相關的安全標準國際電子電機委員會（International Electro technical Commission，IEC）-J60950-1所規定的絕緣距離，是指將基板5上的多個發光元件10及佈線圖案8a適當絕緣的遠離距離。本實施形態的絕緣距離為以作為發光元件10的LED的封裝（外飾材料）的外周面為基準的最短距離。此外，在佈線圖案8a的外緣較LED的封裝的外周面更接近基板5的端面（外周緣）的情況下，即，在以佈線圖案8a的外緣位於較LED的封裝的外周面更靠基板5外側的方式將佈線圖案8a形成得大的情況下，絕緣距離是指以佈線圖案8a的外緣為基準的最短距離。

如圖3所示那樣，對於第一發光元件群11A的發光元件10a及第二發光元件群11B的發光元件10b，將在發光元件10的排列方向上相鄰的各LED的封裝的側面彼此的間隙（空間距離）形成為0.5[mm]左右。本實施形態中，由於位於第一發光元件群11A與第二發光元件群11B的電流方向最上游的各發光元件10a、10b為相同電位，因此能減小所述間隙。

另外，關於基板5的長邊方向（X方向）的兩端，從作為第一發光元件群11A的發光元件10c及第二發光元件群11B的發光元件10d的LED的封裝的側面（發光元件10的排列方向上的佈線圖案8a、佈線圖案8b的一端）到基板5的一端的最短延伸距離是形成為0.25[mm]左右。同樣地，在第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的發光元件10的排列方向上，從所述排列方向的佈線圖案8a、佈線圖案8b的一端到基板5的一端的最短延伸距離是形成為0.25[mm]左右（參照圖5）。本實施形態中，第一發光元件群11A與第二發光元件群11B中，位於電流方向最下游的各發光元件10c、10d與散熱構件6為相同電位，因此能減小所述最短延伸距離。

另外，如圖3所示那樣，在基板5的厚度方向上，從支持基板5的散熱構件6的支持面到基板5上的佈線圖案8a、佈線圖案8b的上表面的高度是形成為1.0[mm]左右。在基板5的厚度方向上，從佈線圖案8a、佈線圖案8b的上表面到LED的封裝的上表面的高度是形成為1.5[mm]左右。在LED的排列方向上，LED的封裝的長度L是形成為3.5[mm]左右。

如圖5所示那樣，設有第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的基板5也可在發光元件10的排列方向上並排地配置。根據本實施形態，通過第一發光元件群11A與第二發光元件群11B的各發光元件10c、10d與散熱構件6為相同電位而縮短基板5兩端的最短延伸距離，因此能抑制各基板5間鄰接的發光元件10c、發光元件10d間的距離變大，能遍及多個基板5而以均一的間距P排列多個發光元件10。（光照射裝置的紫外線照射狀態）

圖6為表示利用第一實施形態的光照射裝置所具有的多個發光元件對被照射體照射紫外線的狀態的示意圖。

如圖6所示那樣，光照射裝置1中，沿著基板5的短邊方向（Y方向）搬送液晶面板等被照射體W，由此對經過紫外線的照射範圍的被照射體W照射沿著基板5的長邊方向（X方向）排列的第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的各發光元件10所發出的紫外線。光照射裝置1由於將第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的多個發光元件10全部以相同的間距P配置，因此對被照射體W均勻地照射紫外線。

如上文所述那樣，在第一實施形態的光照射裝置1的基板5上，將位於第一發光元件群11A的電流方向最上游的發光元件10a、與位於第二發光元件群11B的電流方向最上游的發光元件10b彼此相鄰地配置，且位於第一發光元件群11A的電流方向最下游的發光元件10c、及位於第二發光元件群11B的電流方向最下游的發光元件10d與散熱構件6為相同電位。由此，能抑制第一發光元件群11A與第二發光元件群11B中鄰接的各發光元件10a、10b間產生沿面放電，因此能減小各發光元件間的間隙。進而，能減小在發光元件10的排列方向上並排的基板5彼此的絕緣距離。因此，能利用抑制基板5的個數並且抑制電源的高電壓化的構成，來實現在對被照射體W的照射範圍內使紫外線的累計光量均勻。

因此，根據光照射裝置1，能均等地配置多個發光元件10的間距P，並且抑制形成一邊為3[m]左右以上的大型發光區域時的基板5的個數增加。結果，例如能在用來製造一邊的長度為3[mm]左右以上的大型液晶面板的光照射裝置中，確保紫外線的照度分佈的均勻性，並且實現裝置整體的小型化。

另外，第一實施形態的光照射裝置1中，從第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的各發光元件10及佈線圖案8a、佈線圖案8b到散熱構件6的沿著基板5表面的沿面距離d為絕緣距離以上。由此，能抑制基板5的沿面放電的產生。

另外，第一實施形態的光照射裝置1的發光元件10發出波長為200[nm]～450[nm]的紫外線。由此，在貼合液晶面板的玻璃基板時等，在照射使紫外線硬化型密封材料硬化的紫外線時特別合適。

此外，第一實施形態中，在一個基板5上設有一組發光元件群即第一發光元件群11A及第二發光元件群11B，但也可在一個基板5上在發光元件10的排列方向上並排設有多組發光元件群。例如也可在一個基板5上配置第一發光元件群及第二發光元件群、以及第三發光元件群及第四發光元件群，且將位於第二發光元件群的電流方向最下游的發光元件、與位於第三發光元件群的電流方向最下游的發光元件彼此相鄰地配置。即，也可在一個基板5上，沿著發光元件10的排列方向並排配置有偶數個發光元件群。

以下，參照圖式對其他實施形態的光照射裝置進行說明。此外，其他實施形態中，為方便起見而對與第一實施形態相同的構成構件標注與第一實施形態相同的符號，省略說明。（第二實施形態）

圖7為表示第二實施形態的光照射裝置的平面圖。第二實施形態中，具有多個第一發光元件群11A及多個第二發光元件群11B的方面與第一實施形態不同。

如圖7所示那樣，第二實施形態的光照射裝置2具有在基板5的短邊方向（Y方向）上並排設置的多個第一發光元件群11A及多個第二發光元件群11B。多個第一發光元件群11A及多個第二發光元件群11B的各發光元件10是在基板5的長邊方向（X方向）及短邊方向上以相同的間距P而配置。多個第一發光元件群11A經由佈線圖案8a而與第一電源7A並聯連接。同樣地，多個第二發光元件群11B經由佈線圖案8b而與第二電源7B並聯連接。此外，也可將多個第一發光元件群11A及多個第二發光元件群11B各自與多個電源分別串聯連接。

此外，所謂第二實施形態的“位於第一發光元件群11A的電流方向最上游的發光元件10”，是指圖7中的虛線所包圍的多個發光元件10a。同樣地，“位於第二發光元件群11B的電流方向最上游的發光元件10”是指虛線所包圍的多個發光元件10b，“位於第一發光元件群11A的電流方向最下游的發光元件10”是指虛線所包圍的多個發光元件10c，“位於第二發光元件群11B的電流方向最下游的發光元件10”是指虛線所包圍的多個發光元件10d。

第二實施形態中，也與第一實施形態同樣地，能均等地配置多個發光元件10的間距P，並且抑制形成大型發光區域時的基板5的個數增加。另外，第二實施形態中，也可在各發光元件10的排列方向上並排配置多個基板5。（第三實施形態）

圖8為表示第三實施形態的光照射裝置的平面圖。第三實施形態中，將第一發光元件群11A及第二發光元件群11B蜿蜒地排列的方面與第一實施形態不同。

如圖8所示那樣，第三實施形態的光照射裝置3中，佈線圖案8a、佈線圖案8b例如是以在基板5的短邊方向（Y方向）的兩端折回的方式蜿蜒地形成。第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的各發光元件10是沿著佈線圖案8a、佈線圖案8b而蜿蜒地排列，並且通過佈線圖案8a、佈線圖案8b而串聯連接。位於第一發光元件群11A的電流方向最上游的發光元件10a、與位於第二發光元件群11B的電流方向最上游的發光元件10b是在基板5的長邊方向（X方向）及短邊方向的中央彼此相鄰地配置。另外，多個第一發光元件群11A及多個第二發光元件群11B的各發光元件10是在基板5的長邊方向及短邊方向上以相同的間距P而配置。

此外，所謂第三實施形態的“位於第一發光元件群11A的電流方向最上游的發光元件10”，是指圖8中的虛線所包圍的多個發光元件10a。同樣地，“位於第二發光元件群11B的電流方向最上游的發光元件10”是指虛線所包圍的多個發光元件10b。另外，圖8中雖未圖示，但“位於第一發光元件群11A的電流方向最下游的發光元件10”是指沿著基板5的短邊方向（Y方向）並排成一列的多個發光元件10c，“位於第二發光元件群11B的電流方向最下游的發光元件10”是指沿著基板5的短邊方向（Y方向）並排成一列的多個發光元件10d。

另外，雖未圖示，但第一發光元件群11A及第二發光元件群11B的各發光元件10也可從基板5的中央朝向基板5的外周側應用螺旋狀等的任意排列。在將第一發光元件群11A及第二發光元件群11B排列成螺旋狀的情況下，將各發光元件10在螺旋的徑向上以相同的間距P配置。

第三實施形態中，也與第一實施形態同樣地，能均等地配置多個發光元件10的間距P，並且抑制形成大型發光區域時的基板5的個數增加。

對本發明的實施形態進行了說明，但實施形態是作為示例而提示，並非意在限定本發明的範圍。實施形態能以其他各種形態實施，能在不偏離發明的主旨的範圍內進行各種省略、替換、變更。與包含在本發明的範圍或主旨內同樣地，實施形態或其變形包含在權利要求書所記載的發明及其均等範圍內。

1、2、3‧‧‧光照射裝置

5‧‧‧基板

6‧‧‧散熱構件

7A‧‧‧第一電源

7B‧‧‧第二電源

8a、8b‧‧‧佈線圖案（導體）

9‧‧‧連接線

10、10a、10b、10c、10d‧‧‧發光元件

11A‧‧‧第一發光元件群

11B‧‧‧第二發光元件群

d‧‧‧沿面距離

P‧‧‧間距

W‧‧‧被照射體

X‧‧‧方向（長邊方向）

Y‧‧‧方向（短邊方向）

圖1為表示第一實施形態的光照射裝置的平面圖。圖2為表示第一實施形態的光照射裝置的側面圖。圖3為用來說明第一實施形態的光照射裝置的第一發光元件群及第二發光元件群的側面圖。圖4為用來說明第一實施形態的光照射裝置的各發光元件及佈線圖案的沿面距離的截面圖。圖5為用來說明在第一實施形態的光照射裝置中排列有多個基板的構成的截面圖。圖6為表示利用第一實施形態的光照射裝置所具有的多個發光元件對被照射體照射紫外線的狀態的示意圖。圖7為表示第二實施形態的光照射裝置的平面圖。圖8為表示第三實施形態的光照射裝置的平面圖。

Claims

一種光照射裝置，包括：基板，設有將多個發光元件串聯連接而成的第一發光元件群及第二發光元件群；散熱構件，支持所述基板；第一電源，對所述第一發光元件群供給電力；以及第二電源，對所述第二發光元件群供給電力，在所述基板上，將位於所述第一發光元件群的電流方向最上游的發光元件、與位於所述第二發光元件群的電流方向最上游的發光元件彼此相鄰地配置，位於所述第一發光元件群的電流方向最下游的發光元件、及位於所述第二發光元件群的電流方向最下游的發光元件與所述散熱構件為相同電位。
如申請專利範圍第1項所述的光照射裝置，其中，所述基板具有將所述第一發光元件群的多個發光元件進行連接的第一導體及將所述第二發光元件群的多個發光元件進行連接的第二導體，從各發光元件、所述第一導體及所述第二導體各自到所述散熱構件的沿著所述基板表面的沿面距離為絕緣距離以上。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光照射裝置，其中，所述第一發光元件群及所述第二發光元件群中，將所述多個發光元件沿著同一直線上排列。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光照射裝置，其中，所述第一發光元件群及所述第二發光元件群中，將所述多個發光元件蜿蜒地排列。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的光照射裝置，其中，所述發光元件發出波長為200奈米～450奈米的紫外線。