TW202338258A - 紫外線照射裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種紫外線照射裝置，即便在設置多個散熱部的情況下，也能夠實現工件上的紫外線的照度分佈的均勻化以及基板的溫度分佈的均勻化。實施方式的紫外線照射裝置包括：基板，具有沿一方向延伸的形狀，且設有能夠照射紫外線的多個發光元件；多個散熱部，在所述基板的與設有所述多個發光元件的一側相反的一側，沿所述基板所延伸的方向排列設置；以及導熱部，呈板狀，且設在所述多個散熱部與所述基板之間。

Description

紫外線照射裝置

本發明的實施方式有關於一種紫外線照射裝置。

有一種紫外線照射裝置，其為了進行塗布於工件的樹脂或油墨等的硬化或乾燥、工件表面的改性、附著於工件表面的異物的分解、附著於工件表面的細菌或病毒的殺菌或滅活等，而對工件照射紫外線。

此種紫外線照射裝置中，使用汞燈或金屬鹵化物燈等放電燈來作為光源。 近年來，考慮到長壽命化、節能化、小型化等觀點，正逐漸使用照射紫外線的發光二極管來取代放電燈。

此處，當使發光二極管點亮時，從發光二極管照射紫外線，但也會產生熱。當因產生的熱而發光二極管的溫度變高時，伴隨溫度上升，光量減少。而且，若發光二極管的溫度超過最大結溫（junction temperature），則有可能造成壽命變短或發生故障。 因此，提出一種紫外線照射裝置，其包括具有多個散熱片的散熱部以及設在散熱部的端面且設有多個發光二極管的基板。

近年來，作為紫外線照射對象的工件的尺寸存在變大的傾向。因此，提出下述技術：排列設置多個散熱部，在多個散熱部分別設置設有多個發光二極管的基板。但是，若這樣，則在散熱部與散熱部的連接位置，設在其中一個基板的周端附近的發光二極管與設在另一個基板的周端附近的發光二極管之間的距離跟設在基板的發光二極管彼此之間的距離不同。因此，工件上的紫外線的照度分佈有可能變得不均勻。

此時，若相對於多個散熱部而設置一個設有多個發光二極管的基板，則能夠將發光二極管彼此之間的距離設為固定。但是，在排列設置多個散熱部的情況下，散熱部中的熱的傳導狀況、與散熱部和散熱部的連接部分的熱的傳導狀況有時會不同。因此，設在散熱部和散熱部的連接部分的基板的部分的散熱性有可能比設在散熱部的基板的部分的散熱性低。其結果，若相對於多個散熱部而簡單地設置一個安裝有多個發光二極管的基板，則基板的溫度分佈有可能變得不均勻。 因此，期望開發出一種紫外線照射裝置，即便在設置多個散熱部的情況下，也能夠實現工件上的紫外線的照度分佈的均勻化以及基板的溫度分佈的均勻化。[現有技術文獻]

[專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2014-207209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紫外線照射裝置，即便在設置多個散熱部的情況下，也能夠實現工件上的紫外線的照度分佈的均勻化以及基板的溫度分佈的均勻化。

[解決問題的技術手段] 實施方式的紫外線照射裝置包括：基板，具有沿一方向延伸的形狀，且設有能夠照射紫外線的多個發光元件；多個散熱部，在所述基板的與設有所述多個發光元件的一側相反的一側，沿所述基板所延伸的方向排列設置；以及導熱部，呈板狀，且設在所述多個散熱部與所述基板之間。

[發明的效果] 藉由本發明的實施方式，能夠提供一種紫外線照射裝置，即便在設置多個散熱部的情況下，也能夠實現工件上的紫外線的照度分佈的均勻化以及基板的溫度分佈的均勻化。

以下，參照附圖來對實施方式進行例示。另外，各附圖中，對於相同的結構要素標注相同的符號並適當省略詳細說明。

本實施方式的紫外線照射裝置1例如可用於紫外線硬化型樹脂（例如黏著劑或油墨等）的硬化或乾燥、半導體裝置或液晶面板等的製造步驟中的表面改性、乾式清洗、光配向等各種處理、細菌或病毒等的殺菌或滅活等廣泛領域中。另外，紫外線照射裝置1的用途並不限定於進行了例示的用途。

圖1是用於例示本實施方式的紫外線照射裝置1的示意立體圖。 圖2是圖1的紫外線照射裝置1的A-A線剖面圖。如圖1以及圖2所示，紫外線照射裝置1例如具有框體2、電路基板3以及發光模塊4。

框體2例如具有收納部20、蓋21、連接器22、連接器23、過濾器24、窗25以及葉片板26。 收納部20呈箱狀，在內部具有收納例如電路基板3以及發光模塊4的空間。

收納部20的外觀形狀例如可設為大致長方體或大致立方體。若採用具有此種形狀的收納部20，則容易使多個紫外線照射裝置1近接地設置。

在收納部20的側面20a，可設置至少一個孔20b。在設置多個孔20b的情況下，可將多個孔20b沿規定的方向排列設置。例如，在圖1以及圖2中進行了例示的多個孔20b是沿上下方向排列設置。 另外，在後述的散熱部42a的散熱片42a2為柱狀的情況下，如圖1所示，孔20b以及葉片板26可設在四個側面20a。在散熱部42a的散熱片42a2為板狀的情況下，孔20b以及葉片板26可設在與多個散熱片42a2所排列的方向平行的側面20a。

從設在發光模塊4的送風部42b供給至多個散熱片42a2的氣體流經多個散熱片42a2彼此之間的間隙，並經由孔20b而排出至紫外線照射裝置1的外部。因此，孔20b較佳設在氣體流101變得順暢的位置。例如，孔20b可設在收納部20的側面20a的與多個散熱片42a2相向的位置。孔20b的形狀例如可設為大致長方形。

收納部20的材料並無特別限定。例如，收納部20可由金屬等導熱率高的材料形成。若使用導熱率高的材料來形成收納部20，則容易將發光部41中產生的熱經由收納部20而放出至外部。 而且，收納部20也可由樹脂等形成。若使用樹脂等來形成收納部20，則可實現輕量化或製造成本的降低等。收納部20例如既可將面板螺固於骨架結構體而形成，也可使用注射成形法等而一體地成形筒狀的收納部20。

蓋21被設在收納部20的與設有發光模塊4的一側相反的一側的端部。蓋21例如呈板狀，且覆蓋收納部20的端部的開口。蓋21的材料並無特別限定。蓋21例如可由金屬或樹脂等形成。

在蓋21，例如可設置連接器22、連接器23以及過濾器24等。 連接器22例如將設在紫外線照射裝置1外部的控制裝置等與電路基板3電連接。連接器22例如為通信用的連接器。

連接器23例如將設在紫外線照射裝置1外部的電源等與電路基板3電連接。連接器23例如為電力用的連接器。

另外，連接器22、連接器23也可設在收納部20的側面20a等。但若將連接器22、連接器23設在蓋21，則容易使多個紫外線照射裝置1近接地設置。

過濾器24可設置至少一個。當使送風部42b啟動時，位於收納部20外部的氣體經由過濾器24而導入至收納部20的內部。若設有過濾器24，則可抑制設置有紫外線照射裝置1的環境中所含的灰塵等侵入至收納部20的內部。而且，若可抑制灰塵等侵入至收納部20的內部，則可抑制灰塵等包含在來自紫外線照射裝置1的廢氣中。因此，可抑制灰塵等附著於工件100。

窗25被設在收納部20的設有發光模塊4的一側的端部。窗25是以覆蓋收納部20的端部的開口的方式設置。窗25呈板狀，且由使紫外線透射且具有對紫外線的耐受性的材料形成。窗25例如可由紫外線透射玻璃（ultraviolet transmitting glass）、丙烯酸樹脂等形成。

如圖2所示，葉片板26呈板狀，且被設在收納部20的內部。一個葉片板26可設在與一個孔20b相向的位置。葉片板26朝隨著靠近孔20b側而離開工件100表面的方向傾斜。

若設有具有此種傾斜的葉片板26，則可使從紫外線照射裝置1排出的氣體流101朝向離開工件100的方向。因此，可抑制所排出的氣體的一部分直接到達工件100。若可抑制氣體直接到達工件100，則可抑制設在工件100的樹脂或油墨等的位置發生偏離，或者降低紫外線照射的效果，或者被捲入至所排出的氣體中的灰塵附著於工件100。

電路基板3例如進行設在紫外線照射裝置1的要素的控制。例如，電路基板3切換多個發光元件41b的點亮與熄滅，或者切換送風部42b對氣體的供給與供給的停止。電路基板3例如被安裝於收納部20的內壁。

如圖2所示，發光模塊4被設在框體2（收納部20）的內部。 圖3是用於例示發光模塊4的示意立體圖。圖4是從B方向觀察圖3的發光模塊4的示意圖。圖5是從C方向觀察圖3的發光模塊4的示意圖。如圖2至圖4所示，發光模塊4例如具有發光部41、冷卻部42以及導熱部43。

發光部41可相對於多個散熱部42a而設置一個。圖3以及圖4中進行了例示的發光部41相對於兩個散熱部42a而設有一個。 發光部41例如具有基板41a以及多個發光元件41b。基板41a呈板狀。基板41a的平面形狀例如可設為長方形。即，基板41a具有沿一方向延伸的形狀，且設有可照射紫外線的多個發光元件41b。基板41a既可具有單層結構，也可具有多層結構。在基板41a的與散熱部42a側相反的一側的面，可設置配線圖案。配線圖案例如是由銀合金或銅合金等金屬形成。

基板41a的材料例如可設為氧化鋁或氮化鋁等無機材料、酚紙或環氧玻璃等有機材料、以絕緣材料包覆金屬板表面的金屬芯基板等。此時，若考慮在發光元件41b中產生的熱的散熱，則基板41a較佳使用導熱率高的材料形成。 例如，基板41a可由氧化鋁或氮化鋁等陶瓷、高導熱性樹脂、金屬芯基板等形成。另外，高導熱性樹脂例如是使包含氧化鋁等的填料混合在聚對苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate，PET）或尼龍等樹脂中而成的材料。

如圖3至圖5所示，基板41a例如使用螺絲等緊固構件而安裝於導熱部43。基板41a例如也能夠使用導熱率高的黏著劑而接合於導熱部43。導熱率高的黏著劑例如是混合有包含無機材料的填料的黏著劑。無機材料例如為氧化鋁或氮化鋁等陶瓷。

多個發光元件41b被設在基板41a的與冷卻部42側相反的一側的面。多個發光元件41b與被設在基板41a表面的配線圖案電連接。多個發光元件41b的光的出射面朝向窗25。從多個發光元件41b出射的紫外線經由窗25而照射至紫外線照射裝置1的外部。

多個發光元件41b排列設置。例如，多個發光元件41b能夠呈矩陣狀排列設置。多個發光元件41b可串聯連接。多個發光元件41b的配設形態或數量可根據紫外線照射裝置1的大小或用途等來適當變更。

多個發光元件41b照射具有規定的峰值波長的紫外線。此時，根據紫外線照射裝置1的用途來選擇照射具有適當的峰值波長的紫外線的發光元件41b。例如，所照射的紫外線的峰值波長越短，則越容易進行細菌或病毒等的殺菌或滅活。因此，在紫外線照射裝置1的用途為殺菌等的情況下，發光元件41b可設為照射峰值波長為270 nm以上且300 nm以下的紫外線（UV-C）的發光元件。

多個發光元件41b例如可設為發光二極管、雷射二極管等。 多個發光元件41b可設為芯片狀的發光元件、表面安裝型的發光元件、炮彈型等的具有導線的發光元件等。此時，若發光元件41b為芯片狀的發光元件，則可在狹窄的區域設置多個發光元件41b。因此，可實現發光部41的小型化，甚而實現紫外線照射裝置1的小型化。

冷卻部42例如具有散熱部42a以及送風部42b。 散熱部42a相對於一個發光部41而設有多個。多個散熱部42a被設在基板41a的與設有多個發光元件41b的一側相反的一側。多個散熱部42a可沿發光部41（基板41a）所延伸的方向排列設置。若相對於一個發光部41而設置多個散熱部42a，則在發光部41（基板41a）的尺寸變大時，能夠抑制散熱部42a的尺寸變大。因此，散熱部42a的製造或者散熱部42a的處理等變得容易。

散熱部42a例如具有底座42a1以及多個散熱片42a2。 底座42a1以及多個散熱片42a2是由導熱率高的材料形成。例如，底座42a1以及多個散熱片42a2是由鋁合金等金屬形成。底座42a1以及多個散熱片42a2例如可使用壓鑄（die casting）法等而一體地形成。

底座42a1呈板狀。底座42a1的平面形狀例如可設為大致四邊形。 多個散熱片42a2呈柱狀，且被設在底座42a1的與設有發光部41的一側相反的一側。另外，多個散熱片42a2也可呈板狀。多個散熱片42a2為排列設置。例如，呈柱狀的多個散熱片42a2可呈矩陣狀排列設置。例如，呈板狀的多個散熱片42a2可沿發光部41（基板41a）所延伸的方向排列設置。

如圖3至圖5所示，散熱部42a（底座42a1）例如經由支架42a1a而安裝於導熱部43。散熱部42a（底座42a1）例如也可使用導熱率高的黏著劑而接合於導熱部43。導熱率高的黏著劑例如是混合有包含無機材料的填料的黏著劑。無機材料例如為氧化鋁或氮化鋁等陶瓷。

送風部42b對多個散熱片42a2供給氣體。氣體例如是設置有紫外線照射裝置1的環境中所含的氣體。氣體例如為空氣等。

如圖3至圖5所示，送風部42b例如經由支架42b1而安裝於散熱部42a（多個散熱片42a2）的與發光部41側相反的一側。若這樣，則能夠縮短送風部42b與多個散熱片42a2之間的距離，因此能夠將氣體效率良好地供給至多個散熱片42a2。因此，能夠提高冷卻效率。

送風部42b例如可設為軸流風扇。若送風部42b為軸流風扇，則氣體的供給量變多，因此可提高冷卻效率。

送風部42b例如可相對於一個散熱部42a而設置至少一個。例如，在圖3至圖5中所例示的情況下，相對於一個散熱部42a而設有一個送風部42b。

此處，也可將多個散熱部42a排列設置，並在多個散熱部42a分別設置發光部41。但是，一般而言，基板41a的周端與發光元件41b之間的距離跟發光元件41b彼此之間的距離不同。因此，在散熱部42a與散熱部42a的連接位置，設在其中一個基板41a的周端附近的發光元件41b與設在另一個基板41a的周端附近的發光元件41b之間的距離跟設在基板41a的發光元件41b彼此之間的距離不同。因此，工件100上的紫外線的照度分佈有可能變得不均勻。若紫外線的照度分佈變得不均勻，則實施了處理的部分的品質有可能下降。

此時，若相對於多個散熱部42a而設置一個發光部41，則能夠將發光元件41b彼此之間的距離設為固定。因此，能夠實現工件100上的紫外線的照度分佈的均勻化。

但是，在將多個散熱部42a排列設置的情況下，散熱部42a中的熱的傳導狀況、與散熱部42a和散熱部42a的連接部分的熱的傳導狀況有時會不同。例如在散熱部42a與散熱部42a之間具有微小的間隙的情況等下，散熱部42a和散熱部42a的連接部分的導熱率將低於散熱部42a中的導熱率。

因此，設在散熱部42a和散熱部42a的連接部分的基板41a的部分的散熱性有可能低於設在散熱部42a的基板41a的部分的散熱性。若基板41a的散熱性產生分佈，則基板41a的溫度分佈將變得不均勻。若基板41a的溫度分佈變得不均勻，則會產生溫度變高的發光元件41b，從而有可能導致所述發光元件41b的光量減少，或者所述發光元件41b的壽命變短，或者發生所述發光元件41b的故障。

因此，在本實施方式的發光模塊4中設有導熱部43。 如圖2至圖5所示，導熱部43呈板狀，且設在多個散熱部42a與一個發光部41（基板41a）之間。即，導熱部43相對於多個散熱部42a而設有一個。導熱部43包含導熱率高的材料。導熱部43例如可使用鋁、鋁合金、銅、銅合金等金屬而形成。另外，導熱部43也可為熱管等。

多個發光元件41b各自中產生的熱經由基板41a而傳導至導熱部43。傳導至導熱部43的熱不僅在導熱部43的厚度方向上傳導，也在與厚度方向交叉的方向上傳導。若熱一邊在導熱部43的內部擴散一邊傳導，則能夠將熱傳導至散熱部42a和散熱部42a的連接部分附近的更廣的區域。因此，能夠抑制基板41a的散熱性產生分佈。其結果，能夠實現基板41a的溫度分佈的均勻化，甚而，能夠抑制溫度變高的發光元件41b的產生。

如以上所說明的那樣，若導熱部43設在多個散熱部42a與一個發光部41之間，則能夠實現工件100上的紫外線的照度分佈的均勻化以及基板41a的溫度分佈的均勻化。

而且，可在導熱部43與發光部41（基板41a）之間、以及導熱部43與多個散熱部42a之間的至少任一處，設置導熱率高且具有彈性或黏性的密接部43a。具有彈性的密接部43a例如為導熱片等。具有黏性的密接部43a例如為包含導熱脂的層等。

若在導熱部43與發光部41（基板41a）之間設有密接部43a，則能夠抑制在它們間產生間隙。若能夠抑制在它們間產生間隙，則能夠使從發光部41（基板41a）朝向導熱部43的熱傳遞更加容易，或者使基板41a的溫度分佈更加均勻。

若在導熱部43與多個散熱部42a之間設有密接部43a，則能夠抑制在它們間產生間隙。若能夠抑制在它們間產生間隙，則能夠使從導熱部43朝向多個散熱部42a的熱傳遞更加容易，或者使基板41a的溫度分佈更加均勻。

另外，在發光部41（基板41a）使用導熱率高的黏著劑而接合於導熱部43，或者散熱部42a（底座42a1）使用導熱率高的黏著劑而接合於導熱部43的情況下，能夠省去密接部43a。 但若經由密接部43a來可拆裝地連接導熱部43與發光部41（基板41a），或者可拆裝地連接導熱部43與散熱部42a（底座42a1），則可實現維護性的提高。

以上，例示了本發明的若干實施方式，但這些實施方式是作為示例而提示，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的各種形態來實施，在不脫離發明主旨的範圍內可進行各種省略、置換、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內，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。而且，前述的各實施方式能夠相互組合而實施。

1:紫外線照射裝置 2:框體 3:電路基板 4:發光模塊 20:收納部 20a:側面 20b:孔 21:蓋 22、23:連接器 24:過濾器 25:窗 26:葉片板 41:發光部 41a:基板 41b:發光元件 42:冷卻部 42a:散熱部 42a1:底座 42a1a、42b1:支架 42a2:散熱片 42b:送風部 43:導熱部 43a:密接部 100:工件 101:氣體流 A-A:線 B、C:方向

圖1是用於例示本實施方式的紫外線照射裝置的示意立體圖。圖2是圖1的紫外線照射裝置的A-A線剖面圖。圖3是用於例示發光模塊的示意立體圖。圖4是從B方向觀察圖3的發光模塊的示意圖。 圖5是從C方向觀察圖3的發光模塊的示意圖。

4:發光模塊

41:發光部

41a:基板

41b:發光元件

42:冷卻部

42a:散熱部

42a1:底座

42a1a、42b1:支架

42a2:散熱片

42b:送風部

43:導熱部

43a:密接部

Claims (3)

1. 一種紫外線照射裝置，其包括： 基板，具有沿一方向延伸的形狀，且設有能夠照射紫外線的多個發光元件；多個散熱部，在所述基板的與設有所述多個發光元件的一側相反的一側，沿所述基板所延伸的方向排列設置；以及導熱部，呈板狀，且設在所述多個散熱部與所述基板之間。
2. 如請求項1所述的紫外線照射裝置，其中所述基板相對於所述多個散熱部而設有一個， 所述導熱部相對於所述多個散熱部而設有一個。
3. 如請求項1或請求項2所述的紫外線照射裝置，其中所述紫外線的峰值波長為270 nm以上且300 nm以下。