TWI642986B - Light irradiation device - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種小型的，且可在光纖等照射物件物的外周照射大致均勻的光的光照射裝置。一種光照射裝置，所述光照射裝置對沿著第1方向可相對移動的照射物件物照射光，包括：光源，具有在相對於照射物件物與第1方向正交的第2方向上照射光的多個固體元件；第1反射面，從第1方向觀察時，其具有與照射物件物相比，配置於第2方向的下游側的至少一個第1反射面，並且對所述照射物件物反射從光源向第1反射面入射的光的一部分；以及第2反射部，具有從光源朝第1反射面直立的一對第2反射面，並且從光源對第1反射面傳導光。

Description

光照射裝置
本發明涉及一種對在特定方向可相對移動的照射物件物，例如塗布在光纖上的塗層劑的硬化裝置等照射光的光照射裝置。
以往，在光纖的製造過程中，為了保護抽絲後的光纖表面、維持光纖強度，將紫外線硬化型塗層劑塗布於光纖表面。這種塗層劑通過塗層裝置在未硬化的狀態下進行塗布，並通過照射紫外光的光照射裝置來進行硬化（例如，專利文獻1）。
專利文獻1中記載了一種將塗布有塗布材料（塗層劑）的抽絲光纖通過具有橢圓形殼體的硬化室，來使塗布材料硬化的裝置。其構成為在橢圓形殼體內設有橢圓形鏡以及在光纖路徑上平行延伸的石英鹵素燈，通過將石英鹵素燈以及光纖分別配置在橢圓形鏡的第1焦點位置以及第2焦點位置，從石英鹵素燈照射出的紫外光準確地照射在光纖的外周。
專利文獻 專利文獻1：日本專利特開平第7-72358號公報
根據專利文獻1記載的裝置，來自配置在橢圓形鏡的第1焦點位置的石英鹵素燈、放電燈的紫外光通過橢圓形鏡進行反射，準確地向配置於橢圓形鏡的第2焦點位置的光纖進行導光。
然而，在專利文獻1所述的裝置中，需要將從放電燈的亮點進行360°放射的光集中在光纖上，所以必須要以包圍放電燈以及光纖的方式設置橢圓形鏡，此外，需要在橢圓形鏡的第1焦點位置與第2焦點位置之間設置特定距離，因此存在整體裝置比較大的問題。
本發明是鑒於以上情況而成的，其目的在於提供一種不使用橢圓形鏡、小型、且可對光纖等照射物件物的外周照射大致均勻的光的光照射裝置。
為達成上述目的，本發明的光照射裝置為一種對沿著第1方向可相對移動的照射物件物照射光的光照射裝置，包括：具有在相對於照射物件物與第1方向正交的第2方向上照射光的多個固體元件的光源；從第1方向觀察時，具有與照射物件物相比，配置於第2方向的下游側的至少一個第1反射面，並且對所述照射物件物反射從光源向第1反射面入射的光的一部分的第1反射部；以及具有從光源朝第1反射面直立的一對第2反射面，並且從光源對第1反射面傳導光的第2反射部。
根據這種構造，在面向照射物件物的光源的一側，直接照射來自光源的光，在不面向照射物件物的光源的一側，照射來自第1反射部的反射光，所以能夠準確地對照射物件物照射光。此外，作為光源，應用了射出180°擴展的光的固體元件，因此不需要以往那種橢圓形鏡，並且與以往相比，能夠更窄的配置光源與照射物件物之間的間隔，所以可將光照射裝置小型化。此外，作為光源可以應用不含有熱線的固體元件，因此，與以往那種使用放電燈的構造相比，能夠抑制照射物件物的溫度上升。此外，由於還可以抑制光照射裝置自身的溫度上升，所以還可以使用於冷卻光照射裝置的風扇小型化，進而可使光照射裝置自身小型化。
此外，第1反射面較佳為，從第1方向觀察時，以相對於經過光源中央的垂線呈線對稱配置。此外，在這種情況下，第1反射面較佳為，平面且具有至少二個以上，從第1方向觀察時，以至少二個第1反射面的垂線通過經過光源中央的垂線上的一點的方式配置。此外，在這種情況下，第1反射面較佳為，從第1方向觀察時，相當於具有以在經過光源中央的垂線上的一點為內心的多邊形的一邊。此外，多邊形較佳為3角形以上、18邊形以下的多邊形。此外，可構成為照射物件物配置在內心與第1反射面之間的空間。
此外，第1反射面可構成為，從第1方向觀察時，形成中心位於經過光源中央的垂線上的半圓形狀，照射物件物配置在半圓的中心與第1反射面之間的空間。
此外，一對第2反射面可構成為，從第1方向觀察時，分別相對於第2方向平行。
此外，一對第2反射面可構成為，從第1方向觀察時，相對於第2方向傾斜，且一對第2反射面之間的間隙隨著遠離光源而逐漸變窄。
此外，較佳地，在將照射物件物外周面中的光的最大強度設為MAX，最小強度設為MIN時，滿足以下公式（1）： MIN/MAX≥30%・・・（1）。
此外，能夠具有熱性接合於第1反射部以及第2反射部，對第1反射部以及第2反射部散熱的散熱部件。此外，在這種情況下，散熱部件較佳為板狀，在散熱部件的一面形成有收納第1反射部以及第2反射部的收納部。此外，在這種情況下，散熱部件較佳為，在與一面相對的其他面具有多個散熱片。此外，在這種情況下，較佳為，具備對散熱片吹出空氣的製冷風扇。
此外，進而還可包括以覆蓋照射物件物的方式延設於第1方向，且使來自光源的光透過的透光性導管。
此外，光較佳為紫外線波長區域的光。
此外，照射物件物可構成為，呈線狀、球狀或者粒狀，並且紫外線波長區域的光能夠使塗布在照射物件物的外周面的塗層劑硬化。
此外，照射物件物可構成為，形成液體狀態，並且紫外線波長區域的光對照射物件物進行殺菌。
如上所述，根據本發明，能夠實現一種不使用橢圓形鏡、小型、且可對光纖等照射物件物照射大致均勻的光的光照射裝置。
以下，參照附圖對本發明的實施例加以詳細說明。再者，對圖中同一或者相當的部分附加同一符號，並不再重複說明。
（第1實施例） 圖1為說明本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置1的構造的外觀立體圖。此外，圖2為光照射裝置1的分解立體圖。本實施例中的光照射裝置1為一種使塗布於抽絲後的光纖F（Draw Fiber）的塗布劑硬化的光源裝置，沿著在一個方向上移動（走動）的光纖F射出線形紫外光。再者，在本說明書中，如圖1的座標所示，將光纖F的移動方向設為X軸方向，將後續所述的LED（Light Emitting Diode）元件115（固體元件）射出紫外光的方向設為Z軸方向，再將與X軸方向以及Z軸方向正交的方向設為Y軸方向，並加以說明。
如圖1以及圖2所示，本實施例中的光照射裝置1包括光源單元100、透光性導管200與鏡模組300。
光源單元100具有箱型外殼102，在其內部收納有多個LED模組110等。此外，在外殼102的前面面板102a（Z軸方向的端面）上形成有矩形開口102b，在其內側具有射出紫外光的玻璃製窗部104。
圖3為表示本實施例的LED模組110的構造的前視圖。此外，圖4為說明LED模組110、窗部104、透光性導管200、和鏡模組300的反射鏡310的位置關係的Y-Z平面的剖面圖。如圖3所示，LED模組110包括平行於X軸方向以及Y軸方向的矩形基板113和以10列（Y軸方向）×20個（X軸方向）的形式配置於該基板113的200個LED元件115。
LED模組110的200個LED元件115，以光軸在Z軸方向上對齊的狀態配置於基板113的表面。在基板113上，形成有用於向各LED元件115供電的陽極圖案（未圖示）以及陰極圖案（未圖示），各LED元件115分別焊接在陽極圖案以及陰極圖案上，並且電性連接。此外，基板113通過未圖示的排線電纜與未圖示的驅動電路電性連接，通過陽極圖案以及陰極圖案從驅動電路對各LED元件115供給驅動電流。若對各LED元件115供給驅動電流，則從各LED元件115射出光量對應於驅動電流的紫外光（例如，波長為385nm），從LED模組110射出平行於X軸方向的線形紫外光。如圖2所示，根據本實施例，構成為，10個LED模組110在X軸方向上排列，來自各LED模組110的線形紫外光在X軸方向上連續。再者，本實施例的各LED元件115以射出大致均勻的光量的紫外光的方式對供給至各LED元件115的驅動電流進行調整，從光源單元100射出的線形紫外光在X軸方向以及Y軸方向上具有大致均勻的光量分佈。 本實施例的光源單元100在LED模組110與窗部104之間配置有一對內部反射鏡111，其在X軸方向上較長地延伸，並向Z軸方向傳導來自LED模組110的線形紫外光、且平行於Z軸方向。 再者，在本說明書中，為了方便說明，如圖3所示，將配置有200個LED元件115的區域在Y軸方向上一分為二的直線定義為直線AX，將垂直於直線AX、並平行於Z軸方向的直線（通過光源中央的垂線）定義為直線BX（圖4）。
透光性導管200為可使來自光源單元100的紫外光透過，例如是外徑為ϕ 20mm、內徑為 ϕ7mm的石英玻璃製導管，其在X軸方向延伸的方式配置在窗部104與鏡模組300之間，並且在X軸方向的兩端通過未圖示的支撐部件固定（圖1、圖2、圖4）。而且，在透光性導管200的內部穿設有在X軸方向上移動的光纖F。再者，本實施例的光纖F的外徑為例如ϕ0.25mm，其沿著透光性導管200的中心軸配置，以200~1200m/min的速度在X軸方向上移動。
如圖1以及圖2所示，鏡模組300包括反射鏡310、鏡框320和製冷風扇330。
反射鏡310為以覆蓋透光性導管200的方式在X軸方向上延伸，並配置於外殼102的前面的部件（圖4）。反射鏡310是通過將例如鋁質的細長板材沿著X軸方向彎折而成，在與透光性導管200相對的一側形成有多個反射面（後續所述的第1反射部311的第1反射面311a以及第2反射部312的第2反射面312a）。
如圖4所示，本實施例的反射鏡310為對光纖F反射從光源100射出的紫外光的部件，以剖面呈大致U字的方式沿著X軸方向在4個位置彎折，由第1反射部311與第2反射部312構成。
第2反射部312由從光源單元100的窗部104向Z軸方向直立、將從窗部104射出的紫外光傳導至第1反射部311的第1反射面311a、且平行於Z軸方向的一對第2反射面312a構成。再者，如圖4所示，在本實施例中，一對第2反射面312a的間隔設定為例如20mm，與一對內部反射鏡111的間隔大致相等。
第1反射部311由相較於光纖F配置在Z軸方向的下游側的3個第1反射面311a構成，射入各第1反射面311a的紫外光的一部分對光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）進行反射。再者，如圖4所示，本實施例的各第1反射面311a設置為通過各第1反射面311a的中央的垂線通過透光性導管200的中心軸（即，光纖F），形成以光纖F為中心的45°的角度間隔。即，本實施例的各第1反射部311相當於以光纖F為內心的正8角形的一邊，相對於直線BX呈線對稱。
圖5（a）和（b）為從本實施例的光源單元100射出的紫外光的光線圖，圖5（a）為表示射入光纖F的外周面表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光線的一例的光線圖，圖5（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光線的一例的光線圖。
如圖5（a）所示，從光源單元100的LED元件115射出的紫外光通過一對內部反射鏡111進行導光，並從窗部104射出。而且，從窗部104射出的紫外光直接或通過一對第2反射面312a進行導光，進入透光性導管200的內部，照射光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）。此外，如圖5（b）所示，從窗部104射出的紫外光的一部分通過一對第2反射面312a進行導光，從透光性導管200的外部射出後，進而通過第1反射面311a進行反射，進入透光性導管200的內部，照射光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）。如上所述，根據本實施例的構造，可在光纖F的外周面整體照射紫外光（後續詳細說明）。
返回圖1以及圖2，鏡模組300的鏡框320支撐反射鏡310，並且為一種釋放反射鏡310的熱的金屬製板狀部件。鏡框320的一端面（與光源單元100相對的一側的面）上形成有收納反射鏡310以及透光性導管200的凹部322（收納部），在外殼102的前面面板102a上安裝鏡模組300時，反射鏡310以及透光性導管200收納並固定於凹部322。而且，若反射鏡310被收納並固定於凹部322，則鏡框320與反射鏡310的第1反射部311以及第2反射部312密接，並熱性接合。鏡框320的另一端面形成有有效地釋放鏡框320的熱的多個散熱片324。從而，從反射鏡310傳導至鏡框320的熱通過散熱片324被有效地釋放至空氣中。
製冷風扇330為一種對鏡框320的散熱片324進行冷卻的裝置。通過製冷風扇330將外部空氣吹向散熱片324，因此散熱片324與自然空冷相比，能更有效地進行散熱。
接著，對由本實施例的光照射裝置1照射的光纖F的外周面上的紫外線強度加以說明。圖6（a）和（b）為表示由本實施例的光照射裝置1照射的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。圖6（a）為窗部104的X軸方向中央部的紫外線強度分佈圖表，圖6（b）為說明圖6（a）的橫軸的圖。如圖6（b）所示，圖6（a）的橫軸將光纖F的外周面與直線BX（圖4）相交的位置設為0°時的外周面的位置，用0~180°（即，+）表示正時針角度，用0~-180°（即，-）表示逆時針角度。再者，圖6（a）的縱軸為紫外線強度（mW/cm2 ）。
如圖6（a）和（b）所示可知，照射至光纖F的外周面表面（0°~-90°、0°~90°）的紫外線強度雖然比照射至光纖F的外周面裡面（-180°~-90°、-180°~90°）的紫外線強度稍高，但作為整體，可得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，4000（mW/cm2 ））。再者，在本實施例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9532（mW/cm2 ），最小值為4243（mW/cm2 ），最小值與最大值的比值為44.5%。
如上所述，根據本實施例的構造，能夠對光纖F的外周面照射大致均勻強度的紫外光。結果，塗布於光纖F的外周面的塗布劑同樣被硬化。此外，根據本實施例的構造，可將光源單元100與光纖F之間的距離（約10mm）設定成與以往使用了橢圓形鏡的構造相比格外短，所以，相較於以往，能夠實現小型的光照裝置1。
以上雖為本實施例的說明，但本發明並不局限於上述構造，在本發明的技術思想範圍內可進行各種變形。
例如，雖將本實施例的光照射裝置1作為使塗布於抽絲後的光纖F的塗布劑硬化的裝置並加以說明，但光照射裝置1的用途並不局限於此。例如，照射物件物可以為線狀、球狀或者粒狀，即使在這種情況下也能夠使塗布於照射物件物的外周面上的塗布劑硬化。此外，例如照射物件物也可以為液體狀態，在這種情況下，通過對照射物件物照射紫外光，可對照射物件物進行殺菌。
此外，在本實施例中，雖然將在一個方向上移動（走動）的光纖F作為照射物件物，但照射物件物不一定是移動的，也可以是對停止的照射物件物照射紫外光的構造。
（第1變形例） 圖7為表示本發明的第1實施例的第1變形例的剖面圖。本變形例的反射鏡310A具有5個第1反射面311Aa，以通過各第1反射面311Aa中央的垂線通過透光性導管200的中心軸（即，光纖F），並以將光纖F為中心呈30°的角度間隔的方式設置，這一點與第1實施例所涉及的反射鏡310不同。即，本變形例的各第1反射面311Aa相當於以光纖F為內心的正12角形的一邊，相對於直線BX呈線對稱。
圖8（a）和（b）為在使用了本變形例的反射鏡310A的情況下的紫外光的光線圖，圖8（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖8（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖9為表示在使用了本變形例的反射鏡310A的情況下的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖8（a）所示，與第1實施例相同，即使在使用了本變形例的反射鏡310A的情況下，從光源單元100的LED元件115射出的紫外光通過一對內部反射鏡111進行導光，並從窗部104射出。而且，從窗部104射出的紫外光直接、或者通過一對第2反射面312a進行導光，並射入透光性導管200的內部，照射光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）。此外，如圖8（b）所示，從窗部104射出的紫外光的一部分通過一對第2反射鏡312a進行導光，從透光性導管200的外部射出後，進而通過第1反射面311Aa進行反射，進入透光性導管200的內部，照射光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）。如上所述，即使在使用了本變形例的反射鏡310A的情況下，也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖9所示，照射在光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）的紫外線強度雖然比照射在光纖F的外周面的裡面（-180°~-90°、-180°~90°）的紫外線強度略高，但作為整體，能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，4000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9541（mW/cm2 ），最小值為4561（mW/cm2 ），最小值與最大值的比值為47.8%。
（第2變形例） 圖10為表示本發明的第1實施例的第2變形例的剖面圖。本變形例的反射鏡310B具有7個第1反射面311Ba，以通過各第1反射面311Ba中央的垂線通過透光性導管200的中心軸（即，光纖F），並以光纖F為中心呈20°的角度間隔的方式設置，這一點與第1實施例所涉及的反射鏡310不同。即，本變形例的各第1反射面311Ba相當於與以光纖F為內心的正18角形的一邊，相對於直線BX呈線對稱。
圖11（a）和（b）為在使用了本變形例的反射鏡310B的情況下的紫外光的光線圖，圖11（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖11（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖12為表示在使用了本變形例的反射鏡310B的情況下的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖11（a）以及圖11（b）所示，與第1實施例相同，即使是在使用了本變形例的反射鏡310B的情況下，也可以對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖12所示，照射在光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）的紫外線強度雖然比照射在光纖F的外周面的裡面（-180°~-90°、-180°~90°）的紫外線強度略高，但作為整體，能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，3500（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9531（mW/cm2 ），最小值為3681（mW/cm2 ），最小值與最大值的比值為38.6%。
（第3變形例） 圖13為表示本發明的第1實施例的第3變形例的剖面圖。本發明的反射鏡310C具有1個第1反射面311Ca，以通過第1反射面311Ca中央的垂線通過透光性導管200的中心軸（即，光纖F），與直線BX重合的方式設置，這一點與第1實施例所涉及的反射鏡310不同。即，本變形例的第1反射面311Ca相當於以光纖F為內心的正4角形的一邊，相對於直線BX呈線對稱。
圖14（a）和（b）為在使用了本變形例的反射鏡310C的情況下的紫外光的光線圖，圖14（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖14（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖15為表示在使用了本變形例的反射鏡310C的情況下的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖14（a）以及圖14（b）所示，與第1實施例相同，即使在使用了本變形例的反射鏡310C的情況下，也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖15所示，照射在光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）的紫外線強度雖然比照射在光纖F的外周面的裡面（-180°~-90°、-180°~90°）的紫外線強度略高，但作為整體，能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，3000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9537（mW/cm2 ），最小值為3070（mW/cm2 ），最小值與最大值的比值為32.1%。
（第4變形例） 圖16為表示本發明的第1實施例的第4變形例的剖面圖。本變形例的反射鏡310D具有2個第1反射面311Da，這一點與第1實施例所涉及的反射鏡310不同。本實施例中的2個第1反射面311Da相當於以光纖F為內心的直角等腰三角形的斜邊（圖16的虛線）的一部分，相對於直線BX呈線對稱。再者，通過透光性導管200的中心軸（即，光纖F）的第1反射面311Da的垂線相對於直線BX傾斜45°。
圖17（a）和（b）為在使用了本變形例的反射鏡310D的情況下的紫外光的光線圖，圖17（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖17（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖18為表示在使用了本變形例的反射鏡310D的情況下的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖17（a）以及圖17（b）所示，與第1實施例相同，即使在使用了本變形例的反射鏡310D的情況下，也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖18所示，照射在光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）的紫外線強度雖然比照射在光纖F的外周面的裡面（-180°~-90°、-180°~90°）的紫外線強度略高，但作為整體，能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，4000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9537（mW/cm2 ），最小值為4577（mW/cm2 ），最小值與最大值比值為48.0%。
（第5變形例） 圖19為表示本發明的第1實施例的第5變形例的剖面圖。本變形例具有第2變形例所涉及的反射鏡310B，光纖F相對於透光性導管200的中心軸在Z軸方向上偏離約5mm配置，這一點與第2變形例不同。
圖20（a）和（b）為本變形例的紫外光的光線圖，圖20（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖20（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖21為本變形例的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖20（a）以及20（b）所示，與第2變形例相同，雖然在本實施例中也能對光纖F的外周面整體照射紫外光，如圖21所示，與第2變形例（圖12）相比，是更平坦的紫外線強度分佈，但作為整體，能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，6000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為8889（mW/cm2 ），最小值為6052（mW/cm2 ），最小值與最大值比值為68.1%。再者，本變形例被配置成光纖F相對於透光性導管200的中心軸偏離約5mm，但並不一定局限於這種構造。若從光源單元100的LED元件115射出的紫外光射入由第1反射面311Ba與第2反射面312a包圍的空間內，則通過第1反射面311Ba以及第2反射面312a反復反射，因此由第1反射面311Ba以及第2反射面312a包圍的空間內存在朝向各個方向的紫外光。從而，即使光纖F相對於透光性導管200的中心軸在Y軸方向、與Y軸方向相反的方向、或者Z軸方向上偏離配置（即，僅限於在由第1反射面311Ba以及第2反射面312a包圍的空間內配置），光纖F的外周面上的紫外光強度分佈與本變形例大致相同，例如，即使是在光纖F在從透光性導管200的中心軸偏離的位置上走動的情況下，也能夠對光纖F的外周面照射足夠使塗布的塗布劑硬化的強度的紫外光。
如上所述，在第1~第3的變形例以及第5變形例中，將第1反射面311Aa、311Ba、311Ca作為平面，各第1反射面311Aa、311Ba、311Ca分別相當於將光纖F作為內心的正12角形、正18角形、正4角形的一邊，但是如第4變形例所示，各第1反射面並不一定必須要構成為相當於正多角形的一邊，相當於3角形以上、18角形以下的多角形的一邊即可。此外，所有的通過第1反射面中央的垂線也不一定要朝向透光性導管200的中心軸。
此外，在第1實施例的第1~第5變形例中，雖然所有的第1反射面都以朝向透光性導管200的中心軸 加以說明，但並不局限於這種構造，也可以是至少第1反射面中的一個朝向透光性導管200的中心軸，另外具有多個第1反射面時，它們也不需要是連續的。
（第6變形例） 圖22為表示本發明的第1實施例的第6變形例的剖面圖。此外，圖23為表示第6變形例的比較例的剖面圖。如圖22所示，本變形例的反射鏡310E具有半圓形狀的第1反射面311Ea，此外光纖F相對於透光性導管200的中心軸在Z軸方向上偏離約2.5mm配置，這一點與第1實施例的構造不同。此外，如圖23所示，本變形例的比較例的光纖F的位置位於透光性導管200的中心軸，這一點與本變形例的構造不同。
圖24（a）和（b）為在使用了本變形例的反射鏡310E的情況下的紫外光的光線圖，圖24（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖24（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖25（a）和（b）為本變形例的比較例的紫外光的光線圖，圖25（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖25（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖26為表示本變形例與本變形例的比較例的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖24（a）所示，本變形例也與第1實施例相同，從光源單元100的LED元件115射出的紫外光通過一對內部反射鏡111進行導光，並從窗部104射出。而且，從窗部104射出的紫外光直接或者通過一對第2反射面312a進行導光，射入透光性導管200的內部，照射光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）。此外，如圖24（b）所示，從窗部104射出的紫外光的一部分通過一對第2反射面312a進行導光，從透光性導管200的外部出來以後，進而通過第1反射面311Ea進行反射，進入透光性導管200的內部，照射光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）。如上所述，即使是在使用了本變形例的反射鏡310E的情況下，也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。
另一方面，在本變形例的比較例中，如圖25（a）所示，從窗部104射出的紫外光直接或者通過一對第2反射面312a進行導光，射入透光性導管200的內部，照射光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域），但如圖25（b）所示，直接射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光線比較少，不能充分照射光纖F的外周面的裡面。
結果，如圖26所示，在本變形例中，作為整體，能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，5000（mW/cm2 ）），但在本變形例的比較例中，已呈山形分佈（即，光纖F的外周面中紫外光的強度有很大不同），不能得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度。再者，在本實施例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9305（mW/cm2 ），最小值為5541（mW/cm2 ），最小值與最大值比值為59.5%。
如上所述，反射鏡的第1反射面可使用中心位於直線BX上的半圓形部件，這種情況下，也可以改變光纖F的位置，構造成光纖F配置在半圓的中心與第1反射面之間的空間。
（第7變形例） 圖27為表示本發明的第1實施例的第7變形例的剖面圖。本變形例具有比透光性導管200的外徑細的透光性導管200M，光纖F配置在透光性導管200M的中心，這一點與第6變形例不同。如上所述，即使在光纖F相對於半圓形的第1反射面311Ea的中心在Z軸方向上偏離配置的情況下，也能夠使用外徑較細的透光性導管200M。
圖28（a）和（b）為本變形例的紫外光的光線圖，圖28（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖28（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖29為表示本變形例的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖28（a）以及圖28（b）所示，與第6變形例相同，本變形例也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖29所示，從光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）一直到裡面（-180°~-90°、-180°~90°），能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，5000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9767（mW/cm2 ），最小值為5473（mW/cm2 ），最小值與最大值的比值為56%。
（第8變形例） 圖30為表示本發明的第1實施例的第8變形例的剖面圖。本變形例的反射鏡310F為將第6變形例的半圓形第1反射面311Ea改為抛物面形的部件（第1反射面311Fa）。
圖31（a）和（b）為在使用了本變形例的反射鏡310F的情況下的紫外光的光線圖，圖31（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖31（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖32為表示本變形例的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖31（a）以及圖31（b）所示，與第6變形例相同，即使在使用了本變形例的反射鏡310F的情況下，也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖32所示，光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）一直到裡面（-180°~-90°、-180°~90°），能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，4000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9547（mW/cm2 ），最小值為4515（mW/cm2 ），最小值與最大值比值為47.3%。
（第2實施例） 圖33為說明本發明的第2實施例所涉及的光照射裝置2的反射鏡310周邊構成的剖面圖。光照射裝置2不具備透光性導管200，只有這一點與第1實施例的光照射裝置1不同，所以，在圖33中省略其他構造的圖示。
圖34（a）和（b）為本實施例的紫外光的光線圖，34（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖34（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖35為表示本變形例的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖34（a）以及圖34（b）所示， 與第1實施例相同，在本實施例（即，不具備透光性導管200的構造）也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖35所示，光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）一直到裡面（-180°~-90°、-180°~90°），能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，6000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9973（mW/cm2 ），最小值為6300（mW/cm2 ），最小值與最大值比值為63.2%。
（第9變形例） 圖36為表示本發明的第2實施例所涉及的第9變形例的剖面圖。本變形例的反射鏡310G被構成為一對第2反射面312Ga相對於直線BX（Z軸方向）傾斜，一對第2反射面312Ga的間隔隨著遠離光源單元100的窗部104而逐漸變窄。
圖37（a）和（b）為在使用了本變形例的反射鏡310G的情況下的紫外光的光線圖，圖37（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖37（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖38為表示在使用了本變形例的反射鏡310G的情況下的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖37（a）以及圖37（b）所示， 與第2實施例相同，即使在使用了本變形例的反射鏡310G的情況下，也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖38所示，光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）一直到裡面（-180°~-90°、-180°~90°），能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，6000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，也可使用第1實施例中的透光性導管200。此外，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為11607（mW/cm2 ），最小值為7264（mW/cm2 ），最小值與最大值比值為62.6%。
（第10變形例） 圖39為表示本發明的第2實施例所涉及的第10變形例的剖面圖。本變形例的反射鏡310H被構成為一對第2反射面312Ha相對於直線BX（Z軸方向）傾斜，一對第2反射面312Ha的間隔隨著遠離光源單元100的窗部104逐漸變寬。
圖40（a）和（b）為在使用了本變形例的反射鏡310H的情況下的紫外光的光線圖，圖40（a）為表示射入光纖F的外周面的表面（在Z軸方向上位於上游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖，圖40（b）為表示射入光纖F的外周面的裡面（在Z軸方向上位於下游側的外周面的一半區域）的光纖的一例的光線圖。此外，圖41為表示在使用了本變形例的反射鏡310H的情況下的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。
如圖40（a）以及圖40（b）所示， 與第2實施例相同，即使在使用了本變形例的反射鏡310H的情況下，也能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光。而且，結果，如圖41所示，光纖F的外周面的表面（0°~-90°、0°~90°）一直到裡面（-180°~-90°、-180°~90°），能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度（例如，7000（mW/cm2 ））。再者，在本變形例中，可使用第1實施例中的透光性導管200。此外，在本變形例中，光纖F的外周面的紫外線強度的最大值為9833（mW/cm2 ），最小值為7132（mW/cm2 ），最小值與最大值比值為72.5%。
如上所述，根據本發明的第1實施例、第2實施例以及第1~10變形例的各個構造，能夠對光纖F的外周面整體照射紫外光，能夠得到為使塗布於光纖F的外周面的塗布劑硬化所需的特定強度。並且，可知若將光纖F的外周面的紫外光的最大強度設為MAX，最小強度設為MIN，則滿足以下公式（1）。 MIN/MAX≥30%・・・（1）
再者，應當認為此次公開的實施例的所有點均為舉例，並非限定。本發明的範圍並非上述說明，而是由申請專利範圍所示，旨在包含與申請專利範圍等同含義以及範圍內的全部變更。
1、2‧‧‧光照射裝置
100‧‧‧光源單元
102‧‧‧外殼
102a‧‧‧前面面板
102b‧‧‧開口
104‧‧‧窗部
110‧‧‧LED模組
111‧‧‧內部反射鏡
113‧‧‧基板
115‧‧‧LED元件
200、200M‧‧‧透光性導管
300‧‧‧鏡模組
310、310A、310B、310C、310D、310E、310F、310G、310H‧‧‧反射鏡
311‧‧‧第1反射部
311a、311Aa、311Ba、311Ca、311Da、311Ea、311Fa‧‧‧第1反射面
312‧‧‧第2反射部
312a、312Ga、312Ha‧‧‧第2反射面
320‧‧‧鏡框
322‧‧‧凹部
324‧‧‧散熱片
330‧‧‧製冷風扇
AX、BX‧‧‧直線
F‧‧‧光纖
[圖1] 為說明本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的構造的外觀立體圖。 [圖2] 為圖1的光照射裝置的分解立體圖。 [圖3] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置中所具備的LED模組的構造的前視圖。 [圖4] 為說明本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置中所具備的LED模組、窗部、透光性導管以及反射鏡的位置關係的Y-Z平面的剖面圖。 [圖5（a）] 為從本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的光源單元射出的紫外光射入光纖F的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖5（b）] 為從本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的光源單元射出的紫外光的射入光纖F的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖6（a）] 為表示由本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置照射的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果，窗部的X軸方向中央部的紫外線強度分佈圖。 [圖6（b）] 為說明圖6（a）的橫軸的圖。 [圖7] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的第1變形例的剖面圖。 [圖8（a）] 為使用了圖7的第1變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖8（b）] 為使用了圖7的第1變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖9] 為表示使用了圖7的第1變形例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖10] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的第2變形例的剖面圖。 [圖11（a）] 為在使用了圖10的第2變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖11（b）] 為使用了圖10的第2變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖12] 為表示在使用了圖10的第2變形例的情況下的光纖F的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖13] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的第3變形例的剖面圖。 [圖14（a）] 為在使用了圖13 的第3變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖14（b）] 為使用了圖13的第3變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖15] 為表示在使用了圖13的第3變形例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖16] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的第4變形例的剖面圖。 [圖17（a）] 為在使用了圖16的第4變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖17（b）] 為使用了圖16的第4變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖18] 為表示在使用了圖16的第4變形例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖19] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的第5變形例的剖面圖。 [圖20（a）] 為在使用了圖19的第5變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖20（b）] 為使用了圖19的第5變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖21] 為表示在使用了圖19的第5變形例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖22] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的第6變形例的剖面圖。 [圖23] 為表示第6變形例的比較例的剖面圖。 [圖24（a）] 為在使用了第6變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖24（b）] 為使用了圖22的第6變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖25（a）] 為在使用了第6變形例的比較例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖25（b）] 為使用了第6變形例的比較例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖26] 為表示在使用了第6變形例以及使用了第6變形例的比較例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖27] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的第7變形例的剖面圖。 [圖28（a）] 為在使用了圖27的第7變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖28（b）] 為使用了圖27的第7變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖29] 為表示在使用了圖27的第7變形例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖30] 為表示本發明的第1實施例所涉及的光照射裝置的第8變形例的剖面圖。 [圖31（a）] 為在使用了圖30的第8變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖31（b）] 為使用了圖30的第8變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖32] 為表示在使用了圖30的第8變形例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖33] 為說明本發明的第2實施例所涉及的光照射裝置中具備的反射鏡周邊的構造的剖面圖。 [圖34（a）] 為從本發明的第2實施例所涉及的光照射裝置的光源單元射出的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖34（b）] 為從本發明的第2實施例所涉及的光照射裝置的光源單元射出的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖35] 為表示由本發明的第2實施例所涉及的光照射裝置照射的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖36] 為表示本發明的第2實施例所涉及的光照射裝置的第9變形例的剖面圖。 [圖37（a）] 為在使用了圖36的第9變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖37（b）] 為使用了圖36的第9變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖38] 為表示在使用了圖36的第9變形例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。 [圖39] 為表示本發明的第2實施例所涉及的光照射裝置的第10變形例的剖面圖。 [圖40（a）] 為在使用了圖39的第10變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面表面的光線的一例的光線圖。 [圖40（b）] 為使用了圖39的第10變形例的情況下的紫外光射入光纖的外周面裡面的光線的一例的光線圖。 [圖41] 為表示在使用了圖39的第10變形例的情況下的光纖的外周面上的紫外線強度分佈的模擬結果的圖。

Claims (19)

  1. 一種光照射裝置，所述光照射裝置對沿著第1方向可相對移動的照射物件物照射光，包括：光源，在相對於所述照射物件物與所述第1方向正交的第2方向上照射光，以及具有多個固體元件放置於由該第1方向及一第3方向所定義之一平面上，該第3方向與該第1方向及該第2方向正交；第1反射部，從所述第1方向觀察時，其具有與所述照射物件物相比，配置於所述第2方向的下游側的至少一個第1反射面，並且對所述照射物件物反射從所述光源向所述第1反射面入射的光的一部分；以及第2反射部，具有從所述光源朝所述第1反射面直立的一對第2反射面，並且從所述光源對所述第1反射面傳導所述光。
  2. 根據請求項1所述的光照射裝置，其中，從所述第1方向觀察時，所述第1反射面配置為以相對於通過所述光源中央的垂線呈線對稱。
  3. 根據請求項2所述的光照射裝置，其中，所述第1反射面為平面且至少具有二個以上，從所述第1方向觀察時，至少二個第1反射面的垂線會通過經過所述光源中央的垂線上的一點。
  4. 根據請求項3所述的光照射裝置，其中，從所述第1方向觀察時，所述第1反射面相當於在經過所述光源中央的垂線上的一點上具有內心的多邊形的一邊。
  5. 根據請求項4所述的光照射裝置，其中，所述多邊形為3角形以上、18邊形以下的多邊形。
  6. 根據請求項4所述的光照射裝置，其中，所述照射物件物配置在所述內心與所述第1反射面之間的空間。
  7. 根據請求項5所述的光照射裝置，其中，所述照射物件物配置在所述內心與所述第1反射面之間的空間。
  8. 根據請求項1所述的光照射裝置，其中，從所述第1方向觀察時，所述第1反射面形成中心位於經過所述光源中央的垂線上的半圓形狀，所述照射物件物配置於所述半圓的中心與所述第1反射面之間的空間。
  9. 根據請求項2所述的光照射裝置，其中，從所述第1方向觀察時，所述第1反射面形成中心位於經過所述光源中央的垂線上的半圓形狀，所述照射物件物配置於所述半圓的中心與所述第1反射面之間的空間。
  10. 根據請求項1至9中任一項所述的光照射裝置，其中，從所述第1方向觀察時，所述一對第2反射面分別相對於所述第2方向平行。
  11. 根據請求項1至9中任一項所述的光照射裝置，其中，從所述第1方向觀察時，所述一對第2反射面相對於所述第2方向傾斜，所述一對第2反射面的間隔隨著遠離所述光源而逐漸變窄。
  12. 根據請求項1至9中任一項所述的光照射裝置，更包括：散熱部件，熱接合於所述第1反射部以及所述第2反射部，並對所述第1反射部以及所述第2反射部進行散熱。
  13. 根據請求項12所述的光照射裝置，其中，所述散熱部件為板狀，在所述散熱部件的一面形成有收納所述第1反射部以及所述第2反射部的收納部。
  14. 根據請求項13所述的光照射裝置，其中，所述散熱部件在相對於所述一面的其他面上具有多個散熱片。
  15. 根據請求項14所述的光照射裝置，更包括：製冷風扇，對散熱片吹出空氣。
  16. 根據請求項1至9中任一項所述的光照射裝置，更包括：透光性導管，以覆蓋所述照射物件物的方式延設於所述第1方向，且來自所述光源的所述光透過所述透光性導管。
  17. 根據請求項1至9中任一項所述的光照射裝置，其中，所述光為紫外線波長區域的光。
  18. 根據請求項17所述的光照射裝置，其中，所述照射物件物的形狀呈線狀、球狀或者粒狀，所述紫外線波長區域的光能夠使塗布在所述照射物件物的外周面的塗層劑硬化。
  19. 根據請求項17所述的光照射裝置，其中，所述照射物件物為液體狀態，所述紫外線波長區域的光對所述照射物件物進行殺菌。
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