TWI376476B - - Google Patents

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TWI376476B
TWI376476B TW099134220A TW99134220A TWI376476B TW I376476 B TWI376476 B TW I376476B TW 099134220 A TW099134220 A TW 099134220A TW 99134220 A TW99134220 A TW 99134220A TW I376476 B TWI376476 B TW I376476B
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Taiwan
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cooling
light source
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TW099134220A
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TW201135124A (en
Inventor
Toshihiro Nakajima
Satoshi Murakami
Hiroshige Hata
Ken Kataoka
Original Assignee
Ushio Electric Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/56Cooling arrangements using liquid coolants
    • F21V29/58Cooling arrangements using liquid coolants characterised by the coolants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/83Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks the elements having apertures, ducts or channels, e.g. heat radiation holes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
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Description

1376476 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關具備複數由LED (Light Emitting Diode )元件等之發光元件所成之發光部的發光元件光源單元, 更詳細係有關作爲光硬化型噴墨印表機裝置之固定用光照 射器而可最佳使用之發光元件光源單元。 φ 【先前技術】 最近,在光硬化型噴墨印表機裝置中,作爲固定用光 照射器’使用將LED元件等之發光元件作爲發光源之構成 (例如’參照專利文獻1 ),將其LED元件作爲發光源之 固定用光照射'器係爲了得到期待之發光強度,通常,高密 度地配置多數之LED元件而加以構成。 然而,在如此之固定用光照射器中,從伴隨著LED元 件發光而產生熱,投入電力的80%〜90%則變換成熱的構 φ 成情況,多數的各LED元件則經由本身的發熱會來自周圍 的受熱而溫度上升容易成爲高溫,而因此引起,該LED元 件本身的發光效率下降之故,產生有如以下的弊病。 即,針對在對於構成固定用光照射器之多數的LED元 件之中的一部分之LED元件,產生發光效率之下降的情況 ,在被光照射面產生照度不勻之故,對於所得到之印刷畫 像係局部性產生固定不佳。另外,針對在對於構成固定用 光照射器之多數的LED元件的所有產生發光效率之下降情 況,遍佈所得到之印刷畫像全體產生有固定不佳。 -5- 1376476 另一方面,提案有爲了將來自led元件產生的熱進行 放熱,經由將LED元件,形成有配置於爲了流通冷卻媒體 於其內部之流通流路之散熱片上之時,冷卻LED元件(例 如,參照專利文獻2 )。 在專利文獻2中,如圖1 1所示,流通流路6 5係呈接近 於複數(在圖11中爲5個)之各LED元件66,具體而言係 呈通過配置於散熱片6 7上之複數的LED元件66所有之正下 方範圍,形成爲蛇行。 但,對於經由具備冷卻媒體之流通流路之散熱片而爲 了將LED元件,以高效率進行冷卻,經由將流通流路設置 於LED元件的附近之時而減少熱阻抗之同時,爲了謀求在 與散熱片之冷卻媒體之間的熱傳導之高效率化,而必須增 加與散熱片之冷卻媒體的接觸面積之必要之故,對於冷卻 多數之LED元件之情況,係產生有如以下的問題。 即,從流通流路之流路長度變長之同時,伴隨著冷卻 媒體之必要流量亦變大而壓力損失則變大,對於流通流路 使作爲必要的量之冷卻媒體流通之情況成爲困難之故,冷 卻媒體的流量則變少,伴隨此,冷卻媒體與散熱片之接觸 面積變小而無法充分地冷卻LED元件。 並且,從在流通流路中,在上流側與下流側,對於冷 卻媒體產生大的溫度差,及產生大的溫度梯度情況,成爲 無法均一地冷卻多數之LED元件。 以往技術文獻 -6- 1376476 [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2007-210167號公報 [專利文獻2]日本特開2005_338251號公報 【發明內容】 [發明欲解決之課題] 本發明係依據如以上的情事所作爲之構成,其目的爲 φ 提供:可有效率,且真有高均一性冷卻構成發光源之複數 的發光元件,經由此可抑制發光強度之下降及在被光照射 面之照度不勻的產生之發光元件光源單元。 [爲解決課題之手段] 本發明之發光元件光源單元係屬於具備各1個以上之 發光元件所成之發光部之複數配置於上面上之散熱片的發 光元件光源單元,其特徵爲 前述散熱片係於其上面側層級,具備對應於1個或複 數之發光部而爲了使冷卻媒體流通之冷卻流路,在該冷卻 流路之冷卻媒體的流入口及流出口則各連接於較該冷卻流 路形成於下面側層級之冷卻媒體之供給流路及冷卻媒體之 排出流路。 在本發明之發光元件光源單元中,於散熱片設置複數 之冷卻流路,該複數之冷卻流路之各流入口及流出口則連 接於共通之供給流路及共通之排出流路爲佳。 在如此構成之發光元件光源單元中,從供給流路之最 1376476 上流位置,藉由冷卻流路而至排出流路之最下流位置的路 徑長度則對於各冷卻流路爲同一爲佳。 在本發明之發光元件光源單元中,冷卻流路爲環狀, 冷卻媒體的流入口及流出口則設置於相互對稱位置爲佳。 在本發明之發光元件光源單元中,構成複數之發光部 的所有之發光元件則配置於冷卻流路之正上方範圍爲佳β 本發明之發光元件光源單元係作爲光硬化型噴墨印表 機裝置之固定用光照射器而加以使用爲佳。 [發明效果] 在本發明之發光元件光源單元中,設置於散熱片之冷 卻媒體之流通流路則具備冷卻流路,和供給流路及排出流 路,該供給流路及排出流路則從配設於較冷卻流路爲下面 側層級,即從配置有發光元件之上面相距之位置層級之情 況,因抑制流通在供給流路之冷卻媒體則經由來自發光元 件的受熱而溫度上升之故,未有對於供給流路產生有大的 溫度梯度。並且,在其構造上,可經由供給流路及排出流 路而並聯連接複數之冷卻流路,由此,未產生大的壓力損 失,並從可對應於發光部而加長爲了使冷卻媒體流通之冷 卻流路的總流路長度之情況,可使作爲必要量之冷卻媒體 流通,增加其冷卻媒體與散熱片之接觸面積,並且對於各 複數之冷卻流路而言,可流入與供給流路之上流側同等溫 度的冷卻媒體之故,可以高效率進行經由冷卻媒體之發光 元件的冷卻。 -8 - 1376476 隨之’如根據本發明之發光元件光源單元,可有效率 ,且具有尚均一性冷卻構成發光源之複數的發光元件,經 由此可抑制發光強度之下降及在被光照射面之照度不与的 產生。 【實施方式】 以下,對於本發明之實施形態加以說明。 φ 圖1係顯示本發明之發光元件光源單元之構成的一例 之說明用斜視圖,圖2係圖1之發光元件光源單元的說明用 擴大剖面圖’圖3係顯示構成圖1之發光元件光源單元的光 源模組之正面(發光面)側說明用擴大斜視圖,圖4係顯 示構成圖1之發光元件光源單元的光源模組之背面側說明 用斜視圖,圖5係顯示從上面而視構成圖1之發光元件光源 單元的光源模組之正面狀態之說明圖。 其發光元件光源單元10係將發光元件23作爲發光源, # 例如作爲在光硬化型噴墨印表機裝置之固定用光照射器所 加以使用之構成,配列由發光元件23所成之發光部22的複 數於表面上之矩形狀的基板21則具備配置於具有略U狀外 觀形狀之散熱片30上面(在圖3之上面)而成之構成之光 源模組1 1,該光源模組1 1則具有經由鋁製之覆蓋構件1 3所 覆蓋而成之構成。對於其覆蓋構件13係設置有爲了連接於 外部電源之電源供給連接頭18,和爲了保護設置於基板21 上之發光元件23之硼矽酸鹽玻璃製之光照射窗17。另外, 對於覆蓋構件I3之外表面,係從防止光的散亂之觀點,施 -9 - 1376476 以黑陽極氧化處理之同時,對於圍繞在內表面,從基板21 至光照射窗17之範圍,即形成來自設置於基板21之複數之 發光元件23的光至光照射窗17之光路之空間之範圍13A, 係從以高效率,從光照射窗17放射來自該複數之發光元件 23的光之觀點,施以鏡面加工。 在此圖的例中,基板2 1係經由螺絲1 9固定於散熱片3 0 之上面,對於此基板21與散熱片30之間,係從熱傳導性的 觀點,塗佈傳熱油脂。 對於基板21的表面,複數(在圖例中爲48個)之發光 部22,則以等間隔(在圖例中爲4.6mm之間距)配列成2列 ,對於該基板21之背面,係設置有爲了供給電力至構成發 光部22之發光元件23的複數(在圖例中爲6個)之連接頭 24 ° 在此圖例中,複數之發光部22係各由1個之發光元件 23加以構成,構成此等發光部22之發光元件23係各8個加 以電性串聯連接,此串聯連接之8個之發光元件23則電性 連接於一個之連接頭24。 作爲發光元件23係使用LED元件及LD元件(雷射二極 體元件)等,作爲LED元件,具體而言,例如使用峰値發 光波長爲365nm,3 8 5nm,405nm及450nm之構成。 在此圖例中,作爲發光元件23,使用LED元件。 作爲構成基板21之基材,係使用對應於發光元件23的 種類等之適當之構成,例如可使用氮化鋁製之構成等。 在此圖例中,作爲基材,使用橫16mm,縱113mm,厚 -10- 1376476 度0.6 mm之氮化鋁製之構成。 散熱片30係爲了冷卻構成配置於上方上之發光部2 2的 發光元件23之構成,例如於具有銅製之略3狀外觀形狀之 散熱片主體31內部,例如形成爲了使冷卻水等之冷卻媒體 流通之流通流路,而對於其流通流路而言爲了供給冷卻媒 體之供給部34,和爲了從該流通流路排出冷卻媒體之排出 部35則設置於配置有在散熱片主體31外表面之基板21之範 φ 圍以外的範圍而成之構成。 在此圖例中,於散熱片主體31之一方(在圖3之左方 )之突起部的端部形成供給部34,於另一方的突起部之端 部形成排出部3 5。 並且,在散熱片3 0中,冷卻媒體之流通流路係如圖6 所示,於該散熱片30之上面側部分32之上面側層級,具備 平行地設置於散熱片30之上面的冷卻流路45,而於配置於 較其冷卻流路45下面側之下面側部分33的下面側層級,具 φ 備平行地設置於散熱片3 0之上面的供給流路43及排出流路 44而成之構成。如此,在散熱片3 0之厚度方向形成爲不同 之位置層級的冷卻流路45,和供給流路43及排出流路44則 經由形成於冷卻流路45之冷卻媒體的流入口 46及流出口 47 ,各流入口 46則藉由延伸於散熱片30之厚度方向之流入路 徑48而連通至供給流路43,另一方,流出口 47則藉由延伸 於散熱片30之厚度方向之流出路徑49而連通至排出流路44 而加以連接。 在此圖例中,供給流路43係在形成於其一端之供給用 -11 - 1376476 開口 43 A,藉由延伸於散熱片30之厚度方向之供給路41而 連接於供給部34,另外,排出流路44係在形成於其一端之 排出用開口 44 A,藉由延伸於散熱片30之厚度方向之排出 路42而連接於排出部35。 冷卻流路45係對應於基板21上之發光部22而爲了流通 冷卻媒體的構成,在其冷卻流路45中,構成發光部22之發 光元件23的熱則藉由基板21及散熱片主體30而由冷卻媒體 加以受熱,由此,冷卻該發光元件23。 在此圖例中,冷卻流路45係其剖面形狀爲寬3mm,高 度1mm之矩形形狀的構成。 另外,冷卻流路45係從謀求散熱片30之冷卻效率之高 效率化的觀點,例如對應於構成在基板21上之複數的發光 部22之發光元件23的數量及配置狀態等,加以複數設置爲 佳。 在設置複數之冷卻流路45的情況中,此等之複數之冷 卻流路45係具有同一的形狀(具體而言,全體形狀及剖面 形狀)爲佳。 在此圖例中,3個冷卻流路45則各呈遍佈2列加以配置 之合計16個之發光元件23地加以設置,此等3個之冷卻流 路45係具有同一形狀。 冷卻流路4 5係從經由減少在與發光元件2 3之間的熱阻 抗之時而謀求冷卻效率之高效率化的觀點,設置於接近於 在散熱片30之上面側部分32之上面的位置層級爲佳。 在此圖例中,複數之冷卻流路45係各形成於從散熱片 1376476 30之上面的深度爲1mm之位置層級,即與上面的離間距離 呈1mm地加以形成。 另外,冷卻流路45係構成在基板21之複數之發光部22 的發光元件23之所有,呈配置於該冷卻流路45之正上方範 圍地加以設置爲佳。 經由構成複數之發光部22之所有的發光元件23則配置 於冷卻流路45之正上方範圍之時,在各複數之發光元件23 φ 中,可謀求與冷卻流路45之間的熱阻抗之均一化。 冷卻流路45係未限定其形狀(全體形狀),但環狀爲 佳,另外對於爲環狀之情況,流入口 46及流出口 47則設置 於對於有關冷卻流路45之環中心點而言相互對稱位置爲佳 〇 經由冷卻流路45之全體形狀爲環狀之時,從流入口 46 所流入之冷卻媒體朝向於流出口 47之路徑則爲2個,即對 於冷卻流路45係成爲形成2個分歧路徑,並且,經由流入 φ 口 46及流出口 47位於相互對稱位置之時,從該各2個分歧 路徑之流入口 46至流出口 47之路徑長度則成爲同一之故, 可謀求對於經由冷卻媒體之複數之各發光元件23的冷卻效 率之高效率化及均一化。 在此圖例中,冷卻流路45係全體形狀爲矩形環狀,流 入口 46與流出口 47則形成於對應於矩形之長邊之2邊上之 各中點之對稱位置。 作爲冷卻流路之全體形狀及流入口與流出口之形成位 置之具體例,除此圖例之其他,可舉出例如,全體形狀爲 -13- 1376476 矩形環狀,流入口及流出口則形成於在對角線上之對稱的 位置之構成,全體形狀爲圓環狀,流入口及流出口則形成 於相互對稱的位置之構成,以及全體形狀爲3狀’於一端 部形成流入口,於另一端形成流出口之構成等。 另外,對於冷卻流路45,係對於冷卻媒體之流動方向 多數設置有延伸於垂直方向的柱狀部爲佳。 經由設置多數之柱狀部於冷卻流路45之時’可增加在 冷卻流路45內之散熱片30與冷卻媒體之接觸面積之同時’ 可將在冷卻流路4 5內之冷卻媒體的流動作爲亂流之故’可 增大在與散熱片30之冷卻媒體之間的熱傳達。 在此圖例中,對於冷卻流路45係多數形成延伸於散熱 片30之厚度方向(在圖3之上下方向),其各兩端部接合 於冷卻流路45之相互對向的壁面而成之構成的柱狀部。 供給流路43及排出流路44係各供給流路43朝向冷卻流 路45之流入口 46,使冷卻媒體流通’另一方面’排出流路 44朝向冷卻流路45之流出口 47,使冷卻媒體流通之構成, 另外在設置有複數之冷卻流路45之情況,經由共通於此等 複數之冷卻流路45,即連接複數之冷卻流路45於共通之供 給流路43及共通之排出流路44之時’可並聯連接此等複數 之冷卻流路45。 此等供給流路43及排出流路44係具有同一形狀(具體 而言,全體形狀及剖面形狀)之同時’平行地加以設置爲 佳。 在此圖例中,供給流路43及排出流路44係各全體形狀 1376476 爲直線狀,剖面形狀爲寬2.5mm,高度5mm之矩形狀之構 成。 在複數之冷卻流路45則經由供給流路43及排出流路44 而加以並聯連接之構成之冷卻媒體的流通流路中’從供給 部3 4所供給之冷卻媒體至排出部3 5之路徑則只有經由供給 流路43及排出流路44加以並聯連接之冷卻流路45的數量部 分加以形成,但對於此等之複數的路徑係從供給流路43之 φ 最上流位置之供給用開口 43A ’藉由冷卻流路45而至排出 流路44之最下流位置之排出用開口 44A爲止之路徑長度則 對於各複數之冷卻流路45爲同一爲佳。 在此圖例中,於供給用開口 43 A與排出用開口 44 A之 間,經由位置於供給流路43之最上流側之冷卻流路45 A ’ 和位置於供給流路43之最下流側之冷卻流路45C ’和位置 於此等冷卻流路45 A及冷卻流路45C之間的冷卻流路45B之 3個冷卻流路45 ’於供給流路4 3與排出流路44之間形成3個 φ 分歧路,由此’形成通過冷卻流路45A之路徑’和通過冷 卻流路45B之路徑’和通過冷卻流路CC之路徑之長度相等 之3個路徑。 經由從供給用開口 43 A ’藉由各複數之冷卻流路45 ’ 至排出用開口 4 4A爲止之路徑的所有長度爲同一之時’在 各路徑之流路阻抗則成爲同等之情況’對於各複數之冷卻1 流路45而言流入同等量之冷卻媒體’即可將從供給路41供 給至供給流路43之冷卻媒體’對於各複數之冷卻流路45而 言均一地分配流入。 -15- 1376476 在如以上之發光元件光源單元10中’在發光構成發光 源之發光元件23之狀態,對於散熱片30而言’從供給部34 供給冷卻媒體,從其供給部3 4所供給之冷卻媒體則藉由供 給路41及供給流路43分配流入至各複數之冷卻流路45’在 通過其各複數之冷卻流路45之後,藉由排出流路44及共通 之排出路42,從排出部35排出於散熱片30外’經由由如此 作爲,冷卻媒體則流通過散熱片30內之時’經由流通在散 熱片主體31及冷卻流路45之冷卻媒體而冷卻各發光元件23 〇 而且,設置於構成發光元件光源單元10之散熱片30的 冷卻媒體之流通流路則具備冷卻流路45,和供給流路43及 排出流路44,該供給流路43及排出流路44則配設於從配置 有較冷卻流路45爲下面側之發光元件23之上面相距之位置 層級之情況,因抑制流通在供給流路43之冷卻媒體則經由 來自發光元件23的受熱而溫度上升之故,未有對於供給流 路43產生有大的溫度梯度。 並且,從散熱片3 0則其構造上,例如對應於構成發光 源之發光元件23的數量及配置狀態等,經由供給流路43及 排出流路44而可並聯連接複數之冷卻流路45,由此未產生 大的壓力損失,而對應於發光部22而加長爲使冷卻媒體流 通之冷卻流路的總流路長度之情況,可使對於流通流路作 爲必要量之冷卻媒體流通,增加其冷卻媒體與散熱片3 0之 接觸面積,並且對於各複數之冷卻流路45而言,可流入與 供給流路43之上流側同等溫度的冷卻媒體之故,可以高效 1376476 率進行經由冷卻媒體之發光元件23的冷卻。
隨之,如根據發光元件光源單元10,可有效$,II 有高均一性冷卻構成發光源之複數的發光元件23,經自& 可抑制發光強度之下降及在被光照射面之照度不生 〇 在此,如根據圖例之發光元件光源單元10,從帛述之 實驗例了解到,在接合於基板21上之發光元件23的所有, ^ 可將其接合部(半導體之接合部)之溫度作爲在6〇 以下 ,土 1 °c之溫度範圍內。 另外’從在發光元件光源單元10中,經由從供給流路 43之供給用開口 43 A,藉由各複數之冷卻流路45,至排出 流路44之排出用開口 44A爲止之路徑的所有長度做爲同一 之時,對於經由供給流路43及排出流路44加以並聯連接之 各複數之冷卻流路4 5而言,可流入同等量之冷卻媒體之情 況’可更謀求對於經由冷卻媒體之各複數的發光元件23之 0^ 冷卻效率之均一化。 其發光元件光源單元1 0係如圖7所示之作爲,適合使 用在光硬化型噴墨印表機裝置之固定用光照射器。 在光硬化型噴墨印表機裝置中,例如由發光元件光源 單元1 〇所成之固定用光照射器係鄰接於吐出光硬化型之油 墨之噴墨噴嘴51而一體地加以配設,從該噴嘴51對於紙等 之印刷媒體52而言吐出光硬化型之油墨時,對於附著其吐 出之油墨的印刷媒體52而言照射光線,由此,於印刷媒體 52固定或暫時固定油墨。 -17- 1376476 對於經由如此之光硬化型噴墨印表機裝置之印刷媒體 52而言之油墨的固定或暫時固定之工程係移動噴嘴51及印 刷媒體52之一方或雙方,經由此,將噴嘴51與印刷媒體52 ,呈經由在圖7箭頭所示地,經由相對移動而加以進行^ 如根據如此之光硬化型噴墨印表機裝置,可從固定用 光照射器,將充分之發光強度的光,對於附著油墨之印刷 媒體52而言,無照射不勻地加以照射之故,最終可將所得 到之印刷畫像作爲良好的畫質之構成。 在本發明之發光元#光源單元中,不限定於上述之實 施形態,可加上各種的變更。 例如在發光元件光源單元中,可將構成發光部之發光 元件直接配置於散熱片之上面,於該散熱片之上面施以配 線圖案而成之構成,即散熱片則兼備作爲基板之機能之構 成亦可。 在如此之情況,發光元件則經由散熱片而加以直接冷 卻之故,可更有效地冷卻發光元件。 另外,散熱片係於供給流路,和排出流路之間,設置 由縫隙等而成之熱授受抑制部所成之構成亦可。 在如此之情況,從經由熱授受抑制部,可抑制在供給 流路與排出流路之間進行熱的授受情況之故,因來自流動 在排出流路之冷卻媒體之受熱引起,在供給流路冷卻媒體 的溫度則上升,可抑制產生溫度梯度之情況,可更有效率 地冷卻發光元件。 另外,在散熱片中,散熱片主體則在設置有冷卻流路 -18- 1376476 之上面側部分,和設置有供給流路及排出流路之下面側部 分具有不同的材質,下面側部分則比較於上面側部分,由 熱傳導率小的材質所成之構成亦可》 在如此之情況,從經由將下面側部分的材質作爲熱傳 導率小之構成之時,可抑制在供給流路與排出流路之間進 行熱的授受情況之故,因來自流動在排出流路之冷卻媒體 之受熱引起,在供給流路冷卻媒體的溫度則上升,可抑制 φ 產生溫度梯度之情況,可更有效率地冷卻發光元件。 另外,在如此之情況,經由於供給流路,和排出流路 之間,設置由縫隙等所成之熱授受抑制部之時,亦可更有 效率地冷卻發光元件。 更且,發光元件光源單元係如圖8所示,在散熱片3 0 之冷卻媒體之流通流路則對應於構成發光源之發光元件23 的數量或配置狀態,複數(在圖8的例中係3個)之冷卻流 路45則經由一個供給流路43及一個排出流路44並聯加以連 φ 接而成之冷卻流路並聯連接流路40之複數(圖8的例中爲3 個)爲經由共通供給流路55與共通排出流路56加以並聯連 接所成之構成亦可。其共通供給流路55係連接於連通至供 給部之供給路4 1,另外,共通排出流路5 6係連接於連通至 排出部之排出路42。 如根據如此構成之發光元件光源單元,可將更多數之 發光元件2 3作爲發光源。 另外,在如此之情況,經由於供給流路43,和排出流 路44之間,設置由縫隙37等所成之熱授受抑制部之時,亦 -19- 1376476 可更有效率地冷卻發光元件。 在此圖例中,於在相互鄰接之冷卻流路並聯連接流路 40之間供給流路43和排出流路44之間,形成有5mm寬度的 縫隙37。 以下’顯示爲了確認在本發明之作用效果而進行之實 驗例。 [實驗例1] 製作具有圖1構成之發光元件光源單元(以下,亦稱 作「發光元件光源單元(1 ) J )。 構成其發光元件光源單元(1)之基板係峰値發光波 長爲3 65nm之LED元件1個所成之發光部48個,以4.6mm的 間距配置成2列而成,橫16mm,縱113nm,厚度0.6nm之氮 化鋁製之構成。 另外,散熱片係具備銅製之散熱片主體,剖面形狀爲 圓狀(剖面積12mm2 )之供給路,和剖面形狀爲寬2.5mm ,高度5mm之矩形狀的供給流路,和剖面形狀爲圓狀(剖 面積3mm2)之流入路,和剖面形狀爲寬3mm,高度1mm之 矩形狀的冷卻流路,和剖面形狀爲圓狀(剖面積3mm2 )之 流出路,和剖面形狀爲寬2.5mm ’高度5mm之矩形狀的排 出流路,和剖面形狀爲圓狀(剖面積12mm2 )之排出路所 成,從供給用開口藉由冷卻流路至排出用開口爲止’形成 3個路徑長度爲164mm之流通流路之構成。 對於所製作之發光元件光源單元(1) ’對於散熱片 -20- 1376476 內而言經由各種條件(總冷卻水量)而供給由溫度2 5 °C的 冷卻水所成之冷卻媒體,確認在形成於散熱片內之冷卻媒 體的流通流路之壓力損失。在圖10中經由曲線(A)顯示 結果》 另外,對於從供給用開口藉由冷卻流路至排出用開口 之各3個路徑,確認到對於散熱片而言以1公升/分的條件 (在各冷卻流路之冷卻媒體之流入條件係1 /3公升/分)供 φ 給冷卻媒體之情況的壓力損失時,各爲14.5kPa。 另外’對於發光元件光源單元(1),對於散熱片而 言以1公升/分的條件(在各冷卻流路之冷卻媒體之流入條 件係1 /3公升/分)供給冷卻媒體,在此情況,從在供給用 開口之冷卻媒體的溫度,和在位置於供給流路之最下流側 的冷卻流路之流入口的冷卻媒體之溫度的溫度差,確認在 供給流路之上升溫度,爲2.5 °C。另外,在以發熱量1 7 0 W 的條件加以發光之各發光元件的接合部(半導體之接合部 # )之溫度時’爲6 0 °C以下,其溫度範圍係± 1 °C以內。 [比較實驗例1 ] 如圖9所示,製作串聯連接冷卻流路45而成之構成的 發光元件光源單元(以下,亦稱作「比較用發光元件光源 單元(1 )」)。 其比較用發光元件光源單元(1 )係在散熱片6〇之冷 卻媒體的流通流路中’ 3個冷卻流路4 5,則經由剖面形狀 爲矩形狀的流路61 (寬度2.5,高度5mm )加以串聯連接以 -21 - 1376476 外’係具有與發光元件光源單元(π同樣的構成》 對於比較用發光元件光源單元(1),確認到在與實 驗例1同樣作爲,形成於散熱片內之冷卻媒體之流通流路 的壓力損失。在圖10中經由曲線(B)顯示結果。 從圖10的結果’在發光元件光源單元(1)中,隨著 冷卻媒體的供給量變大,壓力損失若干變大,但明確了解 其增加比例則比較於比較用發光元件光源單元(1 )爲極 小。 具體而言’例如在以以1公升/分的條件供給冷卻媒體 之情況進行比較時,從對於有關在發光元件光源單元(1 )之一的冷卻流路的路徑壓力損失爲〇.〇 145 Mpa而言,在 比較用發光元件光源單元(1)之壓力損失爲1.2Mpa之情 況,在比較用發光元件光源單元(1 )中,理解到有必要 經由發光元件光源單元(1 )之80倍以上的壓力供給冷卻 媒體。 從以上的實驗例之結果,如根據本發明之發光元件光 源單元(1 ),確認到未產生大的壓力損失,而對應於發 光部而可加長爲了使冷卻媒體流通之流路總流路長度,另 外,可有效率,且具有高均一性冷卻構成發光源之複數的 發光元件。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明之發光元件光源單元之構成的一例 之說明用斜視圖。 -22- 1376476 圖2係圖1之發光元件光源單元的 圖3係顯示構成圖1之發光元件另 正面側說明用擴大斜視圖。 圖4係顯示構成圖1之發光元件为 背面側說明用斜視圖。 圖5係顯示從上面而視構成圖1之 光源模組之正面狀態之說明圖。 圖6係模式性地顯示構成圖1之g 熱片之說明圖,(A)係顯示從上方 冷卻媒體的流通流路之狀態的說明3 側面側而視形成於散熱片之冷卻媒體 說明圖。 圖7係顯示作爲固定用光照射器 元件光源單元之光硬化型噴墨印表機 例的說明圖。 φ 圖8係模式性地顯示構成本發明 的其他構成之散熱片之說明圖, 形成於散熱片之冷卻媒體的流通流路 B )係顯示從一側面側而視形成於散 通流路之狀態的說明圖。 圖9係模式性地顯示在比較實驗1 光源單元的散熱片之說明圖,(A) 成於散熱片之冷卻媒體的流通流路;^ )係顯示從一側面側而視形成於散熱 說明用擴大剖面圖。 :源單元的光源模組之 :源單元的光源模組之 發光元件光源單元的 光元件光源單元的散 而視形成於散熱片之 3 1 ( B )係顯示從一 的流通流路之狀態的 而使用本發明之發光 裝置的要部之構成一 之發光元件光源單元 )係顯示從上方而視 之狀態的說明圖,( 熱片之冷卻媒體的流 π 1所使用之發光元件 係顯示從上方而視形 :狀態的說明圖,(Β 片之冷卻媒體的流通 -23- 1376476 流路之狀態的說明圖。 圖1 0係顯示在實驗例1及比較實驗例之冷卻媒體的流 量與壓力損失之關係的圖表。 圖11係顯示在以往所使用,爲了冷卻配置於其上面之 LED元件之散熱片構成之說明圖。 【主要元件符號說明】 I 〇 :發光元件光源單元 II :光源模組 1 3 :覆蓋構件 1 3 A :範圍 1 7 :光照射窗 1 8 :電源供給連接頭 1 9 :螺絲 21:基板 22 :發光部 23 :發光元件 24 :連接頭 3 〇 :散熱片 31 :散熱片主體 32 :上面側部分 3 3 :下面側部分 34 :供給部 3 5 :排出部 -24- 1376476 3 7 :縫隙 40 :冷卻流路並聯連接流路 41 :供給路 42 :排出路 43 :供給流路 43A :供給用開口 ‘ 44 :排出流路 44A ’·排出用開口 45,45A - 45B > 45C :冷卻流路 4 6 :流入口 47 :流出口 4 8 :流入路 49 :流出路 51 ··噴嘴 52 :印刷媒體 55 :共通供給流路 56 =共通排出流路 60 :散熱片 61 :流路 65 :流通流路 6 6 : L E D元件 67 :散熱片 -25-

Claims (1)

1376476 丨/67年、月〆日修(0正賛換其丨# —*·* ·«»>' « 圓·___»薩, _ . ·» 第099134220號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國101年5月25日修正 七、申請專利範圍: 1. 一種發光元件光源單元,爲具備將各由1個以上之 發光元件所構成之發光部以複數的方式配置於上面之上之 散熱片,其特徵爲,具備以下而構成: 冷卻媒體之冷卻流路’係平行於前述散熱片之上面而 設置;及 供給流路與排出流路,係相較於前述冷卻流路,在前 述散熱片之厚度方向位於不同之位置層級亦即下面側,且 在前述下面側部分的下面側層級上,平行於前述散熱片之 上面而設置; 前述冷卻流路之連接方式爲,形成於該冷卻流路的冷 卻媒體之流入口,藉由於前述散熱片厚度方向延伸之流入 路,而與前述供給流路連通;並且,形成於該冷卻流路的 冷卻媒體之流出口,藉由於前述散熱片厚度方向延伸之流 出路,而與前述排出流路連通。 2. 如申請專利範圍第1項記載之發光元件光源單元, 其中,於前述散熱片設置複數之冷卻流路,該複數之冷卻 流路之各流入口及流出口則連接於共通之供給流路及共通 之排出流路。 3 ·如申請專利範圍第2項記載之發光元件光源單元, 其中,從前述供給流路之最上流位置,藉由冷卻流路而至 排出流路之最下流位置的路徑長度則對於各冷卻流路爲同 1376476 4.如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項記載之發 光元件光源單元,其中,前述冷卻流路爲環狀,冷卻媒體 的流入口及流出口則設置於相互對稱位置。 5_如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項記載之發 光元件光源單元,其中,構成前述複數之發光部的所有之 發光元件則配置於冷卻流路之正上方範圍。 6·如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項記載之發 光元件光源單元,其中,作爲光硬化型噴墨印表機裝置之 固定用光照射器而加以使用。 1376476 四、指定代表圖: (一) 本案指定代表圖為:第(6)圓。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: 21 :基板 30 :散熱片 3 2 :上面側部分 3 3 :下面側部分
4 1 :供給路 42 =排出路 43 :供給流路 4 3 A :供給用開口 44 :排出流路 44A :排出用開口 45,45A,45B,45C :冷卻流路 4 6 :流入口 47 :流出口 4 8 :流入路 3- 1376476 五 本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學 式:無
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