TW202133685A - 光照射模組及光照射裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可以簡單的結構求出發光二極體的溫度的光照射模組及光照射裝置。實施方式的光照射模組包括：至少一個發光二極體；第一電路，串聯連接有兩個二極體，所述經串聯連接的二極體的陰極側電連接於所述發光二極體的陽極側；第二電路，串聯連接有兩個所述二極體，所述經串聯連接的二極體的陰極側電連接於所述發光二極體的陽極側；第一端子，電連接於所述第一電路的所述二極體與所述二極體之間；第二端子，電連接於所述第二電路的所述二極體與所述二極體之間；以及第三端子，電連接於所述發光二極體的陰極側及所述第二電路的所述經串聯連接的二極體的陽極側。

Description

光照射模組及光照射裝置

本發明的實施方式涉及一種光照射模組及光照射裝置。

存在一種主要照射紫外線或紅外線等可見光以外的光的光照射裝置。在此種光照射裝置，例如設置有准分子燈（excimer lamp）等放電燈。近年來，從長壽命化或節能化等的觀點來看，使用照射紫外線的發光二極體或照射紅外線的發光二極體來代替放電燈。

此處，若使照射紫外線或紅外線的發光二極體點燈，則在發光二極體中產生熱而發光二極體的溫度上升。另外，若設置有光照射裝置的環境的溫度變高，則發光二極體的溫度會進一步上升。若發光二極體的溫度過高，則有發光二極體不會正常運行、或者發光二極體發生故障的可能性。

因此，提出了如下技術：在設置有發光二極體的基板設置熱敏電阻器等溫度感測器，並基於由溫度感測器檢測出的溫度來對向發光二極體供給的電力進行控制。

然而，若在基板設置溫度感測器，則基板的電路結構變得複雜。另外進而，製造成本變高，基板的小型化進而設置基板的光照射模組的小型化變得困難。 因此，期望可以簡單的結構求出發光二極體的溫度的技術的開發。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2017-130511號公報 [專利文獻2]日本專利特開2014-049268號公報

[發明所要解決的問題]

本發明所要解決的問題在於提供一種可以簡單的構成求出發光二極體的溫度的光照射模組及光照射裝置。 [解決問題的技術手段]

實施方式的光照射模組包括：至少一個發光二極體；第一電路，串聯連接有兩個二極體，所述經串聯連接的二極體的陰極側電連接於所述發光二極體的陽極側；第二電路，串聯連接有兩個所述二極體，所述經串聯連接的二極體的陰極側電連接於所述發光二極體的陽極側；第一端子，電連接於所述第一電路的所述二極體與所述二極體之間；第二端子，電連接於所述第二電路的所述二極體與所述二極體之間；以及第三端子，電連接於所述發光二極體的陰極側及所述第二電路的所述經串聯連接的二極體的陽極側。實施方式的光照射模組包括：至少一個發光二極體；二極體，陰極側電連接於所述發光二極體的陽極側；第四端子，電連接於所述二極體的陽極側；第五端子，連接於所述發光二極體的陰極側；以及第六端子，連接於所述二極體的陰極側。實施方式的光照射裝置包括：光照射模組；以及控制器，電連接於所述光照射模組的第三端子、與第一端子及第二端子中的至少任一者，且所述控制器求出發光二極體的正向電壓、所述發光二極體的正向電流、二極體的正向電壓、及所述二極體的正向電流中的至少任一者，並根據所求出的值與所述發光二極體的溫度的相關關係來求出所述發光二極體的溫度。實施方式的光照射裝置包括：光照射模組；以及控制器，電連接於所述光照射模組的第四端子、與第五端子及第六端子中的至少任一者，且所述控制器求出發光二極體的正向電壓、所述發光二極體的正向電流、二極體的正向電壓、及所述二極體的正向電流中的至少任一者，並根據所求出的值與所述發光二極體的溫度的相關關係來求出所述發光二極體的溫度。 [發明的效果]

根據本發明的實施方式，可提供一種可以簡單的結構求出發光二極體的溫度的光照射模組及光照射裝置。

以下，參照圖式對實施方式進行例示。再者，在各圖式中，對同樣的結構元件標注相同的符號並適當省略詳細的說明。 圖1是用於例示本實施方式的光照射裝置100的示意圖。 如圖1所示，在光照射裝置100可設置光照射模組1、直流電源110、及控制器120。 光照射模組1可具有基板10、發光二極體20、及整流部30。

基板10可設為板狀體。基板10的平面形狀並無特別限定，例如可根據發光二極體20的數量或配置、收納光照射模組1的框體的形狀等而適當變更。基板10的平面形狀例如可設為四邊形等多邊形。

基板10可由絕緣性材料形成。基板10可由陶瓷（例如，氧化鋁或氮化鋁等）等無機材料、紙酚或玻璃環氧等有機材料等形成。另外，基板10也可由絕緣性材料包覆金屬板的表面。在由絕緣性材料包覆金屬板的表面的情況下，絕緣性材料可包含有機材料，也可包含無機材料。

在發光二極體20的發熱量多的情況下，從散熱的觀點來看，優選使用熱傳導率高的材料來形成基板10。作為熱傳導率高的材料，例如可例示氧化鋁或氮化鋁等陶瓷、高熱傳導性樹脂、由絕緣性材料包覆金屬板的表面而成的材料等。高熱傳導性樹脂例如可設為使包含氧化鋁或碳（carbon）等的填料混合在聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate，PET）或尼龍等樹脂而成的樹脂。

可在基板10的其中一個面設置配線圖案11。配線圖案11可由銅、鋁、銀等低電阻金屬形成。在配線圖案11可設置安裝焊墊11a、安裝焊墊11b、端子11c（相當於第一端子的一例）、端子11d（相當於第二端子的一例）、端子11e（相當於第三端子的一例）。在安裝焊墊11a，可電連接設置於整流部30的二極體31a1、二極體31a2、二極體31b1、二極體31b2。在安裝焊墊11b可電連接發光二極體20。端子11c可電連接於設置在整流部30的電路32a（相當於第一電路的一例）的二極體31a1與二極體31a2之間。端子11d可電連接於設置在整流部30的電路32b（相當於第二電路的一例）的二極體31b1與二極體31b2之間。端子11e可電連接於發光二極體20的陰極側、電路32a的二極體31a2的陽極側、電路32b的二極體31b2的陽極側。

發光二極體20可設為主要照射可見光以外的光的發光二極體。例如，發光二極體20可設為照射紫外線（例如，波長為10nm～400nm）的發光二極體或照射紅外線（例如，波長為0.7μm～1000μm）的發光二極體等。發光二極體20例如可設為塑膠有引線晶片載體（Plastic Leaded Chip Carrier，PLCC）型等表面安裝型的發光二極體、炮彈型等的具有導線的發光二極體、通過板上晶片（Chip On Board，COB）安裝的晶片狀的發光二極體等。另外，可適當設置包圍晶片狀的發光二極體的框狀的反射體（reflector）、或設置於框狀的反射體的內側並覆蓋晶片狀的發光二極體的密封部等。晶片狀的發光二極體可為上部電極型的發光二極體、上下電極型的發光二極體、倒裝晶片型的電極型的發光二極體中的任一者。

發光二極體20可設置至少一個。在設置多個發光二極體20的情況下，如圖1所示，可將多個發光二極體20串聯連接。另外，也可將多個串聯連接有多個發光二極體20的電路並聯連接。

此處，發光二極體20具有極性。因此，若不對發光二極體20的陽極側施加正的電壓，則不會從發光二極體20照射紫外線或紅外線。光照射模組1與直流電源110例如經由配線或連接器等而電連接。光照射模組1與直流電源110的電連接不僅在製造步驟中實施，而且也在光照射裝置100的設置工程或維護時的光照射模組1的更換作業等中實施。即，光照射模組1與直流電源110的電連接有時由作業熟練度低的用戶側的擔當者等進行。因此，可能產生光照射模組1（發光二極體20）以相反的極性電連接的情況。若光照射模組1（發光二極體20）以相反的極性電連接，則有不會從發光二極體20照射紫外線或紅外線、或者導致發光二極體20的故障的可能性。

因此，在光照射模組1設置有整流部30。整流部30使得在光照射模組1電連接於直流電源110時，對發光二極體20的陽極側施加正的電壓，不施加負的電壓。

整流部30具有電路32a及電路32b。在電路32a中，串聯連接有兩個二極體31a1、31a2，經串聯連接的二極體31a1的陰極側電連接於發光二極體20的陽極側。在電路32b中，串聯連接有兩個二極體31b1、31b2，經串聯連接的二極體31b1的陰極側電連接於發光二極體20的陽極側。

圖2的（a）、圖2的（b）是用於例示整流部30的作用的示意圖。 再者，為了避免變得複雜，在圖2的（a）、圖2的（b）中，省略了端子11e等而進行描述。

圖2的（a）是端子11c電連接於直流電源110的正極側，端子11d電連接於直流電源110的負極側的情況。如圖2的（a）所示，電流33a經由電路32a的其中一個二極體31a1、發光二極體20、電路32b的其中一個二極體31b2，而流入至端子11d。

圖2的（b）是端子11c電連接於直流電源110的負極側，端子11d電連接於直流電源110的正極側的情況。如圖2的（b）所示，電流33b經由電路32b的另一個二極體31b1、發光二極體20、電路32a的另一個二極體31a2，而流入至端子11c。

根據圖2的（a）、圖2的（b）可知，若設置有整流部30，則可在光照射模組1與直流電源110的電連接中，消除極性的限制。因此，在進行光照射模組1的更換等時，可抑制不會從發光二極體20照射紫外線或紅外線、或者導致發光二極體20的故障的情況。

另外進而，為了雜訊的降低或電壓的平滑化等，在光照射模組1，也可設置電容器。為了不使過大的電流在發光二極體20中流動，在光照射模組1，也可設置電阻。

如圖1所示，在直流電源110可設置整流電路111、轉換器112、及開關113。 整流電路111與設置於光照射裝置100的外部的交流電源200電連接。整流電路111例如可對通過交流電源200施加的交流電壓進行全波整流。整流電路111例如可具有二極體電橋等。

轉換器112可將通過整流電路111全波整流後的電壓轉換為規定的直流電壓。轉換器112例如可具有開關電路。轉換器112例如也可具有反激式轉換器（flyback converter）、或將升壓斬波器與降壓斬波器組合而成的電路等。

另外，也可設為在轉換器112設置定電流電路，對光照射模組1供給一定的直流電流。例如，也可設為通過對設置於開關電路的開關元件進行脈衝寬度調製（Pulse Width Modulation，PWM）控制，而將一定的直流電流供給至光照射模組1。在此情況下，例如，可對向光照射模組1輸出的輸出電流進行檢測，並對PWM控制的導通時間或占空比進行控制，以使所檢測出的輸出電流值與目標電流值一致。

開關113例如可基於來自控制器120的信號，來對直流電壓向光照射模組1的施加及直流電壓的施加的停止進行切換。開關113例如可設為電晶體等。

此處，若使發光二極體20點燈，則在發光二極體20中產生熱而發光二極體20的溫度上升。另外，若設置有光照射裝置100的環境的溫度變高，則發光二極體20的溫度會進一步上升。若發光二極體20的溫度高於最大接合部溫度（最大接合溫度），則有發光二極體20不會正常運行、或者發生故障的可能性。

在此情況下，若在基板10設置熱敏電阻器等溫度感測器，並基於由溫度感測器檢測出的溫度，對向發光二極體20供給的電力進行控制，則可對發光二極體20的溫度高於最大接合部溫度的情況進行控制。

然而，若如此，則需要在基板10設置熱敏電阻器等溫度感測器的空間、或者光照射模組1的電路結構變得複雜，因此基板10的小型化進而光照射模組1的小型化變得困難。另外，光照射模組1的製造成本也有增大的可能性。

因此，在本實施方式的光照射裝置100設置有控制器120。 控制器120可電連接於光照射模組1的端子11e、端子11c及端子11d中的至少任一者。控制器120也可與直流電源110一體化。

控制器120例如可對端子11e與端子11c之間的電壓進行測定。若對端子11e與端子11c之間的電壓進行測定，則可求出發光二極體20的正向電壓VF。另外，發光二極體20的正向電壓VF當溫度上升時下降。因此，若預先求出發光二極體20的正向電壓VF與溫度的關係，則可根據所求出的發光二極體20的正向電壓VF、及發光二極體20的正向電壓VF與溫度的關係來求出發光二極體20的溫度。即，若對端子11e與端子11c之間的電壓進行測定，則可求出發光二極體20的溫度。另外進而，也可通過求出發光二極體20的正向電壓VF來得知過電壓等異常的發生。

控制器120例如可對端子11e與端子11d之間的電壓進行測定。若對端子11e與端子11d之間的電壓進行測定，則可求出二極體31b2的正向電壓VF。另外，二極體31b2的正向電壓VF當溫度上升時下降。因此，若預先求出二極體31b2的正向電壓VF與溫度的關係，則可根據所求出的二極體31的正向電壓VF、及二極體31b2的正向電壓VF與溫度的關係來求出二極體31b2的溫度。另外，二極體31b2設置於發光二極體20附近，經由使用熱傳導率高的金屬的配線圖案11而連接。因此，在二極體31b2的溫度與發光二極體20的溫度之間存在正的相關關係。因此，若預先求出二極體31b2的溫度與發光二極體20的溫度之間的相關關係，則可根據所求出的二極體31b2的溫度、二極體31的溫度與發光二極體20的溫度的關係來求出發光二極體20的溫度。即，若對端子11e與端子11d之間的電壓進行測定，則可間接地求出發光二極體20的溫度。

對二極體31b2的情況進行了說明，但對二極體31a1、二極體31a2、二極體31b1，也可使用同樣的方法來計算二極體31a1、二極體31a2、二極體31b1的溫度或發光二極體20的溫度。

在所求出的發光二極體20的溫度超過規定的值（例如，最大接合部溫度）的情況下，控制器120對開關113進行控制而使電壓向發光二極體20的施加停止。再者，控制器120還可對轉換器112等進行控制來降低施加至發光二極體20的電壓。

若設為本實施方式的光照射模組1，則即使不設置熱敏電阻器等溫度感測器，也可求出發光二極體20的溫度。另外，可僅在設置於基板10的配線圖案11設置端子11e。因此，可以簡單的結構求出發光二極體20的溫度。另外，容易實現基板10的小型化、進而光照射模組1的小型化。另外，光照射模組1的製造成本也不會增大。

在以上內容中，對如下情況進行了說明：控制器120求出發光二極體20及二極體31b2（31a1、31a2、31b1）中的至少任一者的正向電壓VF，並基於所求出的正向電壓VF來求出發光二極體20的溫度。在此情況下，控制器120還可求出發光二極體20及二極體31b2（31a1、31a2、31b1）中的至少任一者的正向電流IF，並基於所求出的正向電流IF來求出發光二極體20的溫度。再者，基於正向電流IF來求出發光二極體20的溫度的順序可設為與基於正向電壓VF來求出發光二極體20的溫度的順序相同，因此省略詳細的說明。

即，控制器120可求出發光二極體20的正向電壓、發光二極體20的正向電流、二極體31a1、二極體31a2、二極體31b1、二極體31b2的正向電壓、及二極體31a1、二極體31a2、二極體31b1、二極體31b2的正向電流中的至少任一者，並根據所求出的值與發光二極體20的溫度的相關關係來求出發光二極體20的溫度。

圖3是用於例示另一實施方式的光照射裝置100a的示意圖。 如圖3所示，在光照射裝置100a，可設置光照射模組1a、直流電源110、及控制器120。 光照射模組1a可具有基板10a、發光二極體20、及整流部30a。

基板10a可設為與上文所述的基板10相同。在基板10a的其中一個面設置有配線圖案12。配線圖案12可由銅、鋁、銀等低電阻金屬形成。在配線圖案12可設置安裝焊墊12a、安裝焊墊12b、端子12c（相當於第四端子的一例）、端子12d（相當於第五端子的一例）、端子12e（相當於第六端子的一例）。

可將二極體31電連接於安裝焊墊12a。可將發光二極體20電連接於安裝焊墊12b。端子12c可電連接於二極體31的陽極側。端子12d可電連接於發光二極體20的陰極側。端子12e可電連接於二極體31的陰極側。

與上文所述的光照射模組1同樣地，發光二極體20可設置至少一個。在設置多個發光二極體20的情況下，如圖3所示，可將多個發光二極體20串聯連接。另外，也可將多個串聯連接有多個發光二極體20的電路並聯連接。

在上文所述的光照射模組1，設置有串聯連接有兩個二極體31a1、31a2的電路32a、及串聯連接有兩個二極體31b1、31b2的電路32b來作為整流部30，但在本實施方式的整流部30a設置一個二極體31。

二極體31的陽極側電連接於端子12c，二極體31的陰極側電連接於發光二極體20的陽極側。若設置有如上所述那樣連接的二極體31，則可使得在光照射模組1a電連接於直流電源110時，對發光二極體20的陽極側施加正的電壓，不施加負的電壓。

在此情況下，在端子12c電連接於直流電源110的正極側，端子12d電連接於直流電源110的負極側的情況下，在發光二極體20中流動電流。另一方面，在端子12c電連接於直流電源110的負極側，端子12d電連接於直流電源110的正極側的情況下，在發光二極體20中不流動電流。因此，與上文所述的整流部30的情況不同，在光照射模組1a與直流電源110的電連接中產生極性的限制。

在此情況下，極性的限制能夠通過在基板10a與直流電源110標注對準標記、或者使光照射模組1a無法反向地插入至設置於直流電源110的插座來應對。然而，若設置有上文所述的整流部30，則可在將光照射模組1電連接時消除極性的限制，因此可抑制誤組裝。

根據本實施方式，由於只要設置一個二極體31作為整流部30a即可，因此容易實現基板10a的小型化、進而光照射模組1a的小型化。另外，可實現光照射模組1a的製造成本的降低。

控制器120可電連接於光照射模組1a的端子12c、端子12d及端子12e中的至少任一者。控制器120也可與直流電源110一體化。

控制器120例如可對端子12c與端子12d之間的電壓進行測定。若對端子12c與端子12d之間的電壓進行測定，則可求出發光二極體20的正向電壓VF。與上文所述的情況同樣地，可根據所求出的發光二極體20的正向電壓VF、及發光二極體20的正向電壓VF與溫度的關係來求出發光二極體20的溫度。即，若對端子12c與端子12d之間的電壓進行測定，則可求出發光二極體20的溫度。另外進而，也可通過求出發光二極體20的正向電壓VF來得知過電壓等異常的發生。

控制器120例如可對端子12c與端子12e之間的電壓進行測定。若對端子12c與端子12e之間的電壓進行測定，則可求出二極體31的正向電壓VF。與上文所述的情況同樣地，可根據所求出的二極體31的正向電壓VF、及二極體31的正向電壓VF與溫度的關係來求出二極體31的溫度。如上文所述，在二極體31的溫度與發光二極體20的溫度之間存在正的相關關係。因此，與上文所述的情況同樣地，可根據所求出的二極體31的溫度來求出發光二極體20的溫度。即，若對端子12c與端子12e之間的電壓進行測定，則可間接地求出發光二極體20的溫度。

在所求出的發光二極體20的溫度超過規定的值（例如，最大接合部溫度）的情況下，控制器120可對開關113進行控制而使電壓向發光二極體20的施加停止。再者，控制器120還可對轉換器112等進行控制來降低施加至發光二極體20的電壓。

若設為本實施方式的光照射模組1a，則即使不設置熱敏電阻器等溫度感測器，也可求出發光二極體20的溫度。另外，可僅在設置於基板10a的配線圖案12設置端子12e。因此，可以簡單的結構對發光二極體20的溫度進行檢測。另外，容易實現基板10a的小型化、進而光照射模組1a的小型化。另外，光照射模組1a的製造成本也不會增大。

在以上內容中，對如下情況進行了說明：控制器120求出發光二極體20及二極體31中的至少任一者的正向電壓VF，並基於所求出的正向電壓VF來求出發光二極體20的溫度。在此情況下，控制器120還可求出發光二極體20及二極體31中的至少任一者的正向電流IF，並基於所求出的正向電流IF來求出發光二極體20的溫度。再者，基於正向電流IF來求出發光二極體20的溫度的順序可設為與基於正向電壓VF來求出發光二極體20的溫度的順序相同，因此省略詳細的說明。

即，控制器120可求出發光二極體20的正向電壓、發光二極體20的正向電流、二極體31的正向電壓、及二極體31的正向電流中的至少任一者，並根據所求出的值與發光二極體20的溫度的相關關係來求出發光二極體20的溫度。

以上，對本發明的若干個實施方式進行了說明，但這些實施方式僅為例示，並不意圖限定發明的範圍。這些新穎的實施方式能夠以其他各種形態來實施，可在不脫離發明主旨的範圍內進行各種省略、替換、變更等。這些實施方式或其變形例包含在發明的範圍或主旨中，並且包含在發明申請專利範圍所記載的發明及其均等的範圍內。另外，所述各實施方式可相互組合來實施。

1、1a:光照射模組 10、10a:基板 11、12:配線圖案 11a、11b、12a、12b:安裝焊墊 11c、11d、11e、12c、12d、12e:端子 20:發光二極體 30、30a:整流部 31、31a1、31a2、31b1、31b2:二極體 32a、32b:電路 33a、33b:電流 100、100a:光照射裝置 110:直流電源 111:整流電路 112:轉換器 113:開關 120:控制器 200:交流電源

圖1是用於例示本實施方式的光照射裝置的示意圖。 圖2的（a）、圖2的（b）是用於例示整流部的作用的示意圖。 圖3是用於例示另一實施方式的光照射裝置的示意圖。

1:光照射模組

10:基板

11:配線圖案

11a、11b:安裝焊墊

11c、11d、11e:端子

20:發光二極體

30:整流部

31a1、31a2、31b1、31b2:二極體

32a、32b:電路

100:光照射裝置

110:直流電源

111:整流電路

112:轉換器

113:開關

120:控制器

200:交流電源

Claims (4)

1. 一種光照射模組，其特徵在於包括： 至少一個發光二極體； 第一電路，串聯連接有兩個二極體，所述經串聯連接的二極體的陰極側電連接於所述發光二極體的陽極側； 第二電路，串聯連接有兩個所述二極體，所述經串聯連接的二極體的陰極側電連接於所述發光二極體的陽極側； 第一端子，電連接於所述第一電路的所述二極體與所述二極體之間； 第二端子，電連接於所述第二電路的所述二極體與所述二極體之間；以及 第三端子，電連接於所述發光二極體的陰極側及所述第二電路的所述經串聯連接的二極體的陽極側。
2. 一種光照射模組，其特徵在於包括： 至少一個發光二極體； 二極體，陰極側電連接於所述發光二極體的陽極側； 第四端子，電連接於所述二極體的陽極側； 第五端子，連接於所述發光二極體的陰極側；以及 第六端子，連接於所述二極體的陰極側。
3. 一種光照射裝置，其特徵在於包括： 根據請求項1所述的光照射模組；以及 控制器，電連接於所述光照射模組的第三端子、與第一端子及第二端子中的至少任一者，且 所述控制器求出發光二極體的正向電壓、所述發光二極體的正向電流、二極體的正向電壓、及所述二極體的正向電流中的至少任一者，並根據所求出的值與所述發光二極體的溫度的相關關係來求出所述發光二極體的溫度。
4. 一種光照射裝置，其特徵在於包括： 根據請求項2所述的光照射模組；以及 控制器，電連接於所述光照射模組的第四端子、與第五端子及第六端子中的至少任一者，且 所述控制器求出發光二極體的正向電壓、所述發光二極體的正向電流、二極體的正向電壓、及所述二極體的正向電流中的至少任一者，並根據所求出的值與所述發光二極體的溫度的相關關係來求出所述發光二極體的溫度。

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