TWI610047B

TWI610047B - 光照射裝置

Info

Publication number: TWI610047B
Application number: TW104109734A
Authority: TW
Inventors: 木暮靖男
Original assignee: 豪雅冠得光電股份有限公司
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2018-01-01
Also published as: KR20190101944A; CN104896450A; JP6254035B2; KR102058696B1; CN204534497U; JP2015195133A; KR102016682B1; TW201544762A; KR20150113860A

Abstract

提供一種光照射裝置，能夠控制或防止內部發生結露現象。光照射裝置包含光源模組、散熱片、乾燥空氣生成器及殼體。光源模組具有基板及封裝在基板表面的發光元件，並向待照射物發出光線。散熱片內部形成製冷劑流動的流道，與基板背面對接。乾燥空氣生成器具有連接在散熱片流道上的冷凝器及吸入外部空氣的進氣口，製冷劑在流道內部流動，採用冷凝器冷卻從進氣口吸入的空氣，並除去空氣內所含水分，生成乾燥空氣。殼體具有連接在乾燥空氣生成器上並供應乾燥空氣的供氣口，以及將供氣口供應的乾燥空氣排出的排氣口，殼體收納光源模組和散熱片。

Description

光照射裝置

本發明關於一種在待照射物上進行光照射的光照射裝置，特別關於一種在殼體內設有光源模組、以及用於冷卻該光源模組的散熱片之光照射裝置。

傳統上，作為單張紙膠印之油墨，一般採用通過紫外線照射而進行固化的紫外線固化性油墨。另外，液晶面板和有機電致發光(EL,Electro Luminescence)面板等的平面顯示器(FRD,Flat Panel Display)的密封膠，一般採用紫外線固化性樹脂。對這些紫外線固化性油墨，和紫外線固化性樹脂進行固化時，雖然一般採用紫外線照射用的紫外線照射裝置，但特別在單張紙膠印和平面顯示器，因需要對較寬的矩形形狀的照射區域進行高照射強度紫外線的照射，所以將大量發光元件排列在基板上，並相對照射區域設置的光照射裝置。

這種採用大量發光元件的光照射裝置，會出現因發光元件發熱而溫度上升，從而導致發光元件的發光效率明顯降低的問題。因此，採用了設有散熱片或水冷套等散熱裝置，使之緊貼基板，並通過在散熱裝置內部流道內流動冷卻水等製冷劑，對發光元件所產生的熱量進行強制散熱的結構(例如：專利文獻1)。

【專利文獻1】日本專利公開2013-208792號公報

根據專利文獻1的光照射裝置(紫外線照射裝置)，散熱裝置(水冷套)從基板吸收發光元件(光源晶片)的熱量然後進行散熱，所以可以有效地冷卻發光元件。然而，正如專利文獻1的結構，光照射裝置整體被收納於一個殼體內時，如果在高濕的環境下使用，高濕度的空氣也會侵入到殼體內，導致殼體內的濕度也變高，從而出現冷卻後的散熱裝置以及其周圍部位產生結露的問題。另外，即使是非高濕的環境，如果是在發光元件未亮燈的狀態下進行散熱裝置的冷卻，散熱裝置以及其周圍部位也會產生結露的問題。

這樣一旦在光照射裝置的殼體內發生結露，最壞的情況下，會出現因水滴而導致發光元件短路的問題。另外，在殼體內發生結露，殼體內呈高濕度狀態時，會加快構成基板上電路圖形的金屬(例如：銅)的水分吸收，加速離子遷移的產生，由此電路圖形之間(即發光元件的陽極與陰極之間)也有可能出現易短路的現象。

鑒於以上情況，本發明之目的係提供一種雖然採用外殼覆蓋光照射裝置整體的結構，但是在其內部可以控制或者防止結露產生的光照射裝置。

為達上述目的，本發明的光照射裝置包含：光源模組，其具有基板；以及發光元件，其係封裝在基板表面，且對待照射物發射出光線；散熱片，其內部形成有製冷劑流動的流道，且與基板背面對接設置；乾燥空氣生成器，其具有冷凝器，連接在散熱片流道上，且製冷劑在其內流動；以及進氣口，係吸入外部空氣，且冷凝器係冷卻從該進氣口吸入的空氣，並除去該空氣內所含水分，以生成乾燥空氣；以及殼體，其具有供氣口，其連接在乾燥空氣生成器上，並供應乾燥空氣；以及排氣口，其排出從該供氣口供應的乾燥空氣，且收納有光源模組和散熱片。

基於上述結構，散熱片一直持續處於被乾燥空氣覆蓋的狀態，所以可以控制或防止殼體內部發生結露現象。因此，不會出現由於結露而產生的水滴，而導致基板上的發光元件短路的現象，另外，殼體內部可持續維持低濕度狀態，所以也不會出現加速基板上電路圖形的離子遷移現象。

還有，較佳地，可採用製冷劑從冷凝器面向散熱片流動的結構。根據這樣的結構，冷凝器的溫度可以持續保持低於散熱片的溫度，由此能夠控制、或防止散熱片結露的產生。

另，較佳地，可採用進氣口吸入由外部提供的壓縮空氣之結構。

另，從進氣口吸入外部空氣的同時，更可進一步設置從排氣口將乾燥空氣排出的通風裝置。此外，較佳地，在這種情況下，通風裝置可採用氣泵或風扇。

另，乾燥空氣生成器可以與殼體形成一體結構。

較佳地，製冷劑可以採用水、乙二醇、丙二醇、或與水的混合物。

此外，較佳地，殼體至少具有形成供氣口的第一面、以及形成排氣口的第二面。此外，較佳地，在此情況下，第一面和第二面夾住光源模組及散熱片，且相對設置。

較佳地，可設置多個光源模組，多個光源模組係設置於散熱片上，並沿規定的方向至少排成一列，散熱片的流道係沿指定方向形成。

較佳地，發光元件係發出作用於紫外線固化性樹脂範圍的波長光。

如上所述，藉由本發明，其雖然以殼體覆蓋光照射裝置整體的結構，但此結構之光照裝置其亦可用以控制、或防止內部結露的產生。

1、1A‧‧‧光照射裝置

100‧‧‧光照射單元

110‧‧‧光源模組

115‧‧‧陶瓷基板

120‧‧‧發光二極體晶片

125‧‧‧電極板

131、132‧‧‧接線條

135、136‧‧‧電極端子

135a、136a‧‧‧陽極端子

135b、136b‧‧‧陰極端子

150‧‧‧散熱片

150a‧‧‧散熱片前面

152‧‧‧第一端部

154‧‧‧第二端部

160‧‧‧流道

200‧‧‧冷凝器

210‧‧‧基端部

220‧‧‧前端部

300‧‧‧殼體

310‧‧‧殼體主體部

310a‧‧‧開口

310b、310c‧‧‧側板

312、314、335‧‧‧通孔

314A‧‧‧排氣口

320‧‧‧窗口部

330‧‧‧隔板

350‧‧‧第一收納部

360‧‧‧第二收納部

365‧‧‧排水管

367‧‧‧篩檢程式

400‧‧‧排氣扇

A-A‧‧‧線

第1圖為本發明第一實施例相關的光照射裝置的正面圖。

第2圖為根據本發明第一實施例沿第1圖的A-A線剖面之光照射裝置的截面圖。

第3圖為本發明第一實施例光照射裝置的內部結構進行說明示意圖。

第4圖為搭載在本發明實施例之光照射裝置上的光照射單元放大前視圖。

第5圖為本發明的第二實施例之光照射裝置示意圖。

下面結合附圖對本發明的實施形式作進一步的詳細說明。並且，圖中相同或相應的部位用相同的符號標記，其說明不再重複。

(第一實施例)

第1圖為本發明第一實施例之光照射裝置的正面圖。第2圖為根據本發明第一實施例沿第1圖的A-A線剖面之光照射裝置示意圖。另外，第3圖為對本發明的第一實施例之光照射裝置內部結構進行說明的示意圖。本實施例為光源裝置上之一種的光照射裝置1，其可用於使作為單張紙膠印用油墨而採用之紫外線固化性油墨、以及作為平面顯示器(FPD,Flat Panel Display)等之密封膠而採用之紫外線固化性樹脂進行固化，其係相對於待照射物設置(未圖示)，並向待照射物的指定區域發出線狀的紫外光線。

如第1圖至第3圖所示，光照射裝置1係由發出線狀紫外光線的光照射單元100、冷凝器200、以及用以收納光照射單元100與冷凝器200之殼體300所構成。以下，在本說明書中，係將從光照射裝置所發出的線狀紫外光線之縱向(線長)方向定義為X軸方向、將橫向方向(即，第1圖的上下方向)定義為Y軸方向、以及將X軸及Y軸正交之方向定義為Z軸方向，作為以下之說明。

殼體300的結構如第2圖所示，由前方具有開口310a之鋁製之殼體主體部310以及嵌入至開口310a內玻璃窗口部320構成。另外，如第3圖所示，殼體300內部，於X軸方向上設有將殼體300內部一分為二之隔板330，通過隔板330，將收納光照射單元100用的第一收納部350、收納冷凝器200用的第二收納部360隔開。還有，於隔板330上，設有連接第一收納部350和第二收納部360的通孔335。在第二收納部360生成的乾燥空氣係穿過通孔335，以供應給第一收納部350(詳細情況後面將作具體說明)。

光照射單元100設有如第1圖所示的32個光源模組110、如第4圖所示的一對接線條131、132，以及散熱片150等。各光源模組110為發射出矩形紫外光線的單元，在本實施例中，其結構為在散熱片150上以16個(X軸方向)×2列(Y軸方向)的形態密集地排列設置，從光照射裝置1發射出與X軸方向平行的線狀紫外光線。

第4圖為對本實施例光照射單元100的結構進行說明放大前視圖，將2個×2列的光源模組110放大示出。並且，在第4圖中，為了方便說明，省略了殼體300。

散熱片150是一種在固定各光源模組110的同時，對各光源模組110所產生的熱量進行散熱的部件，其係通過高導熱係數的銅等金屬所形成。如第2圖至第4圖所示，散熱片150是一種向X軸方向延伸的方形柱狀部件，散熱片150的前面150a(如第4圖所示)成為光源模組110的安裝面。還有，如第2圖所示，接線條131及132分別通過多個固定螺絲(未圖示)安裝在散熱片150的上面及下面。

本實施例中的散熱片150是一種所謂的水冷卻用散熱片，如第2圖所示，其內部形成製冷劑流動的流道160。散熱片150的兩端如第3圖所示，在X軸方向延伸出圓筒狀，各自形成第一端部152以及第二端部154。第一端部152在被隔板330支撐的同時，連接在後述冷凝器200的前端部220上，並通過冷凝器200提供製冷劑。還有，第二端部154貫穿殼體主體部310的側板310c並從側板310c的表面突出，並通過第二端部154，將供應給第一端部152的製冷劑排出外面。並且，製冷劑一般採用水、或乙二醇、丙二醇、乙二醇或丙二醇與水的混合物。

如第4圖所示，接線條131是一種沿X軸方向由樹脂材料製成的板狀部件，其中多個支撐係由陽極端子135a和陰極端子135b形成之一對電極端子。一對電極端子135(即，陽極端子135a和陰極端子135b)係為提供各光源模組110電源之端子，其係連接於各光源模組110的電極板125。在本實施例中，16個陽極端子135a和16個陰極端子135b係沿X軸方向交叉設置，以便向設置在接線條131側(即，散熱片150的上側)的16個光源模組供應電源。

接線條132與接線條131係相同，是一種沿X折方向由樹脂材料製成的板狀部件，其中多個支撐係由陽極端子136a和陰極端子136b形成之一對電極端子。一對電極端子136(即，陽極端子136a和陰極端子136b)係為提供各光源模組110電源之端子，連接於各光源模組110的電極板125。在本實施例中，16個陽極端子136a和16個陰極端子136b係沿X軸方向交叉設置，以便向設置在接線條132側(即，散熱片150的下側)的16個光源模組110供應電源。

如第4圖所示，各光源模組110設有採用高導熱係數的氮化鋁形成的矩形陶瓷基板115、呈四方格子狀晶片焊接設置在陶瓷基板115上的發光二極體(Light Emitting Diode)晶片120、各自採用焊接等(例如：導電膠(銀膏)、釺焊料、焊接、熔敷、擴散焊接等)電氣連接在形成在陶瓷基板115上的陽極圖形(未圖示)以及陰極圖形(未圖示)上的矩形的一對電極板125。

電極板125是一種由銅、或黃銅、磷青銅、鈹青銅等銅合金所形成，且其具有高電導率與靈活性的板狀部件。如上所述，電極板125的前端部，在陶瓷基板115表面一側的端部附近，通過焊接等方式，使其電氣連接於陽極圖形或者陰極圖形上，基端部係向陶瓷基板115外側引出而突出，並與陽極端子135a(或136a)以及陰極端子135b(或者136b)電氣連接。

於各光源模組110中，X軸方向上具有20個、以及 Y軸方向上具有11個發光二極體晶片120(發光元件)，其於與陶瓷基板115表面正交方向(即，Z軸方向)係對準光軸方向，其係呈四方格子狀並排設置在陶瓷基板115的表面。各發光二極體晶片120的陽極端子(未圖示)及陰極端子(未圖示)，係通過焊線，分別以電氣連接在陽極圖形及陰極圖形上。並且，在提供連接在陽極圖形上的電極板125驅動電流(即，陽極電流)時，驅動電流係流動於搭載在各光源模組110上所有發光二極體晶片120，各發光二極體晶片120係發射出對應驅動電流光量的紫外光線。且，本實施例中之各發光二極體晶片120，係具有大致相同的電氣特性，並形成從各發光二極體晶片120發射出大致相同的照射強度分佈的紫外光線之結構。流動於各發光二極體晶片120的驅動電流，通過陰極圖形端子，從連接在陰極圖形上的電極板125返回回流電流(即，陰極電流)。

如此，當驅動電流流動於搭載在各光源模組110上的所有發光二極體晶片120，而從各發光二極體晶片120發出紫外光線時，因發光二極體晶片120本身發熱而使溫度上升，從而產生發光效率明顯降低的問題。因此，在本實施例中，設有緊貼各光源模組的散熱片150，可對發光二極體晶片120所產生的熱量進行強制性散熱。

如上所述，在本實施例中，如第3圖所示，其雖然利用殼體300收納光照射單元100的結構，但是在高濕度的環境下使用光照射裝置1時，其無法阻止高濕度的空氣侵入殼體300 內，因此當高濕度的空氣侵入第一收納部350內，其接觸到已冷卻的散熱片150以及其周圍部位時，就會出現結露現象。還有，即使不是在高濕度的環境下，當發光二極體晶片120處於未亮燈的狀態而製冷劑在散熱片150內流動時，散熱片150以及其周圍部位被過度冷卻，散熱片150以及其周圍部位也會出現結露現象。因此，為了解決此問題，本實施例的光照射裝置1形成了一種通過冷凝器200生成乾燥空氣，並向收納了光照射單元100以及散熱片150的第一收納部350提供乾燥空氣的結構。

如上所述，冷凝器200收納在殼體300的第二收納部360內(如第3圖所示)。並且，在殼體300的側板310b形成有通孔312(進氣口)。外部空氣供應裝置(未圖示)連接通孔312，源自空氣供應裝置的壓縮空氣通過通孔312，強制性的供應給殼體300的第二收納部360。

本實施例中的冷凝器200是一種由金屬管呈蛇形折疊而成的所謂的製冷劑冷凝器。冷凝器200的基端部210係穿過殼體主體部310的側板310b，並露出側板310b的表面，提供冷凝器200基端部，來自外部製冷劑供應裝置(未圖示)的製冷劑。還有，供應至冷凝器200的前端部220的製冷劑，其經過冷凝器200的內部，通過散熱片150的流道160，從散熱片150的第二端部154向外部排出。

製冷劑經過冷凝器200的內部時，冷凝器200的表面通過製冷劑而冷卻，如上所述，因來自外部的壓縮空氣導入至殼體300的第二收納部360，所以導入至第二收納部360內的壓縮空氣在冷凝器200的表面冷卻，從而導致冷凝器200的表面產生結露。並且，由於結露的產生，除去第二收納部360的壓縮空氣的水分，在第二收納部360內形成乾燥空氣(即，除濕後的空氣)。

如上所述，在本實施例中，來自空氣供應裝置的壓縮空氣係強制性地供應至第二收納部360，因此，在第二收納部360內生成的乾燥空氣，從設在隔板330上的通孔335(供氣口)擠向第一收納部350內。且，在第二收納部360內生成的乾燥空氣，如果接連被擠向第一收納部350內，第一收納部350內將會充滿乾燥空氣。此外，當乾燥空氣依舊持續地供應至第一收納部350內時，第一收納部350內的乾燥空氣，會從殼體300側板310c通孔314(排氣口)排出。如此，在第二收納部360內生成的乾燥空氣，係供應至第一收納部350，在第一收納部350內向通孔314方向流動，進而從通孔314向外部排出。並且，在本實施例中，以比起從通孔314向外部排出的乾燥空氣流量，使從空氣供應裝置導入至第二收納部360內的壓縮空氣流量成較高的方式來控制流量，因此第一收納部350內會一直保持著充滿乾燥空氣的狀態。由此，第一收納部350內的空氣(即，乾燥空氣)即使通過散熱片150冷卻，也不會產生結露現象。並且，在本實施例中，雖然在冷凝器200的表面發生結露現象，但是從冷凝器200滴下的水滴，會在第二收納部360內的排水管365向外部排出。還有，在本實施例中，在排水管365內設有篩檢程式367，以使第二收納部360內的乾燥空氣與外部空氣產生壓力差。由此，在第一收納部350內生成的乾燥氣體，幾乎全部被供應至第二收納部360。

本實施例中的光照射裝置1通過形成設有連接在散熱片150上的冷凝器200，冷卻散熱片150用的製冷劑經由冷凝器200流動的結構，在冷卻散熱片150時，無需採用特殊裝置，而自動生成乾燥空氣。並且，通過散熱片150周邊形成充滿乾燥空氣的結構，控制或者防止散熱片150內產生結露。也就是說，本實施例的光照射裝置1可以殼體300覆蓋光照射單元100(即，光源模組110和散熱片150)的結構，可同時使殼體300內部(即第一收納部350)持續保持低濕度的狀態。由此，通過本實施例的結構，不僅不會出現因結露而產生水滴，而導致陶瓷基板115上的發光二極體晶片120出現短路的現象，也不會加速陶瓷基板115上圖形的離子遷移。

此外，本實施例中的光照射裝置1形成製冷劑從冷凝器200向散熱片150流動的結構。根據這樣的結構，冷凝器200的溫度能夠一直保持低於散熱片150的溫度，因此可以控制或者防止散熱片150出現結露現象。

上述為本實施例的說明，但本發明不僅局限於上述之結構，在本發明的技術理念範圍內可進行各種修改。

例如，在本實施例中，殼體300的內部，係收納有光照射單元100的第一收納部350、以及收納冷凝器200的第二收納部360，其為一體結構，不過，收納光照射單元100的殼體(即，第一收納部350)、以及收納冷凝器200的殼體(即，第二收納部360)也可為分開之構成。在這種情況下，收納光照射單元100的殼體、以及收納冷凝器200的殼體，亦可採用製冷劑供應軟管(或者導管)及供應乾燥空氣的軟管(或者導管)連接。

另，本實施例中，對作為一種從通孔312供應壓縮空氣的結構作出了說明，但其並不僅限於這種結構，例如，亦可在通孔312上連接吸入外部空氣並將空氣供應至通孔312的氣泵等(換氣裝置)。

(第二實施例)

第5圖為對本發明第二實施例之光照射裝置1A的內部結構示意圖。本實施例中的光照射裝置1A在殼體300背面形成排出乾燥空氣的排氣口314A、在排氣口314A內設有將第一收納部350的乾燥空氣強制排出的排氣扇400，這一點與第一實施例中的光照射裝置不同。根據這種結構，通過轉動排氣扇400，可以從通孔312自動吸入外部空氣，這樣就無需強制性的向通孔312供應外部空氣。

本次所公開之實施例，係於各方面作出例示，上述具體實施例雖已描述本發明，但需理解的是，所述之實施例並非用以限制本發明。本發明所主張之範圍，並非限於上述實施例之說明，而應以申請專利範圍所示，其可在不偏離本發明之精神下進行文本中說明之實施利形式的各種省略、替代及改變。

1‧‧‧光照射裝置