TWM508645U - 光照射模組 - Google Patents

Description

光照射模組

本創作係關於一種具備發光二極體(Light Emitting Diode,LED)以作為光源的光照射模組，特別係關於一種具備將從LED發出之熱散熱的散熱裝置的光照射模組。

以往，在貼合透鏡等的光學零件，或將光學零件固定於載具(鏡框、鏡筒等)的情況等，紫外線硬化樹脂被廣泛地使用於光學零件的接著用途。此種紫外線硬化樹脂，係設計為以例如波長365nm附近之紫外光的照射而硬化的態樣，而對於紫外線硬化樹脂的硬化，係使用照射紫外光的光照射裝置。

作為光照射裝置，以往雖已知以高壓水銀燈及水銀氙氣燈等作為光源的燈型照射裝置，但近年來，因為降低消耗電力、長壽命化、裝置尺寸的小型化等要求，故實際上供應一種將LED(Light Emitting Diode)使用為光源的光照射裝置，以代替以往的放電燈(例如，專利文獻1)。

然而，在將此種使用LED做為光源的光照射裝置中，因為高亮度化的要求，故其消耗電力亦具有增加的傾向。接著，特別是LED的情況，輸入的電力大部份成為熱能，故產生因為本身發出的熱導致發光效率與壽命降低的問題。因此，在將LED使用為光源的光照射裝置中，一般係採用使用散熱裝置等的冷卻構造抑制LED之發熱的構成。

例如，專利文獻1中所記載的光照射裝置中，構成下述態樣：在收納LED元件等之框體的外圍形成散熱鰭片(散熱裝置)，以使來自LED的熱逸散至散熱鰭片。

專利文獻

專利文獻1：日本發明專利公告第5145582號說明書

因此，使用散熱裝置等的冷卻構造，有效地抑制LED的發熱。然而，為了效率良好地將LED的熱散熱，必須盡可能地增加散熱裝置的表面積，若散熱裝置變大，則具有裝置整體大型化這樣的問題。

本創作係鑑於此情事而完成者，其目的在於提供一種小型化之構成的光照射模組，其具備可效率良好地抑制LED之發熱的散熱裝置。

為了解決上述課題並達成本創作之目的，本創作的光照射模組，係配置於照射對象物上方，並朝向下方照射光於照射對象物的光照射模組，包含：基板；LED(Light Emitting Diode)光源，其設置於基板表面，對照射對象物照射光線；及散熱裝置，抵接於基板背面，藉由自然對流所造成的散熱來冷卻基板；散熱裝置包括從基板的垂直方向往上延伸呈板狀的主板，以及在主板的兩面上以既定間隔平行並排的複數散熱鰭片；複數散熱鰭片在主板的各面上沿著鉛直方向排列有複數列，且各散熱鰭片分別相對鉛直方向傾斜。

根據此構成，沿著各列散熱鰭片流動的空氣，其移動距離變短，而使得散熱效率提升，故可使散熱裝置小型化，進而能夠提供一種小型化之構成的光照射模組。

又，各散熱鰭片，可相對於鉛直方向以45°的角度傾斜。

又，在主板的各面上，於並排複數列的散熱鰭片之間，可形成區分各列的分隔板。

又，在主板的各面上並排複數列的散熱鰭片，亦可構成每列的散熱鰭片往不同方向傾斜的態樣。

又，複數的散熱鰭片，亦可與主板的兩面以一體成型的方式所構成。另外，此情況中，散熱裝置可為由銅或鋁所形成的構成。

又，散熱裝置可包括呈板狀的二鰭板部，且二鰭板部配置成與主板的兩面密合的態樣，而在鰭板部上形成有複數散熱鰭片。另外，此情況下，可為以主板部可為銅所構成、鰭板部可為鋁所構成。

又，LED光源亦可由複數的LED晶片構成。

又，光線包含可作用於紫外線硬化型樹脂之波長的光線。

如以上所述，根據本創作的光照射模組，因為可效率良好地抑制LED的發熱，故可實現小型化之構成的光照射模組。

1、100、200、300‧‧‧光照射模組

10‧‧‧本體

10a‧‧‧開口

12‧‧‧LED光源

12a‧‧‧LED晶片

14‧‧‧基板

20‧‧‧光學單元

21‧‧‧球面透鏡

30、130、230、330‧‧‧散熱裝置

31、131、231、331‧‧‧第一主板

32、132、232、332‧‧‧第二主板

33、34、133、134、233、234、236、333、334、336、338‧‧‧散熱鰭片

136‧‧‧鰭板部

35、235、237、335、337、339‧‧‧分隔板

500‧‧‧散熱裝置

513、514‧‧‧散熱鰭片

[第1圖]係顯示本創作之第一實施態樣之光照射模組的概略構成的立體圖。

[第2圖(a)~(c)]係說明本創作之第一實施態樣之光照射模組的散熱裝置之構成的外觀圖。

[第3圖(a)~(b)]係說明習知的光照射模組的散熱裝置之構成的外觀圖。

[第4圖(a)~(c)]係說明本創作之第二實施態樣之光照射模組的散熱裝置的構成的外觀圖。

[第5圖(a)~(c)]係說明本創作之第三實施態樣之光照射模組的散熱裝置的構成的外觀圖。

[第6圖(a)~(c)]係說明本創作之第四實施態樣之光照射模組的散熱裝置的構成的外觀圖。

以下，參照圖式詳細說明本創作的實施形態。此外，對於圖中相同或是相當部分，附予相同的符號，並且不重複其說明。

[第一實施態樣]

第1圖係顯示本創作之第一實施態樣之光照射模組1的概略構成的立體圖。光照射模組1，係產生用於紫外線硬化樹脂之硬化處理且波長在365nm附近的紫外光，並對照射對象物進行照射的裝置。本實施態樣的光照射模組1，透過圖中未顯示的纜線，與圖中未顯示的控制器連接，依照控制器的控制，射出既定光量的紫外光。以下，本說明書中，將光照射模組1所射出之紫外光的方向作為Z軸方向，並將與Z軸方向垂直且彼此互相垂直的兩個方向分別作為X軸方向及Y軸方向，以進行說明。

光照射模組1，具備本體10、安裝於本體10之一面(Z軸正值方向側的面)的光學單元20。本實施態樣的光照射模組1中，係將安裝有光學單元20的面朝向下方，以配置於照射對象物的上方，並朝向下方照射紫外光於照射對象物。

裝設有LED光源12的基板14，係以使LED光源12的發光面朝 向下方的方式安裝至本體10。LED光源12的發光面上，二維地配置有複數的LED晶片12a，使LED光源12產生高照射強度的紫外光。另外，本體10的一面上形成開口10a，其用以使從LED光源12射出的紫外光通過。光學單元20，以封閉該開口10a的方式，安裝於本體10的一面。

本體10的上側(Z軸負值方向側)，配置有散熱裝置30，其用以使LED光源12大量產生的熱進行散熱。

光學單元20，將從LED光源12射出的紫外光進行聚光，再將其轉換為特定束狀的紫外光而射出。如第1圖所示，本實施態樣的光學單元20，係由2片的球面透鏡21所構成，但並不限於此構成，亦可適當使用非球面透鏡或柱狀透鏡(rod lens)等其他的光學元件，來代替球面透鏡21。

第2圖係說明本創作之第一實施態樣之光照射模組1的散熱裝置30之構成的外觀圖。第2圖(a)為前視圖，第2圖(b)為側視圖，第2圖(c)為俯視圖。此外，第2圖中為了方便說明，亦在圖中顯示了收納於本體10的LED光源12及基板14。本實施態樣的散熱裝置30構成不使用排風扇等，僅以周圍空氣的自然對流，即可有效率地進行散熱的態樣。

散熱裝置30，係藉由鋁或銅等的熱傳導性良好的材料一體成型的構件。此外，亦可使用鋁合金或銅合金等的合金作為散熱裝置30的材料。除了金屬以外，亦可使用陶瓷(例如氮化鋁或氮化矽)或樹脂(例如添加金屬粉末等熱傳導性填充物的聚苯硫醚(Poly Phenylene Sulfide,PPS))。

散熱裝置30，具有稍厚的板狀的第一主板31及第二主板32。第一主板31，垂直設於水平配置的第二主板32的頂面。第二主板32的底面，透過例如散熱膏或熱傳導性高的黏著劑，在與裝設有LED光源12之基 板14的背面密合的狀態下安裝於基板14上。

第一主板31，在LED光源12的正後方與第二主板32接合。因此，從LED光源12發出的熱，透過第二主板32快速地被傳導至第一主板31。

第一主板31的各面上，設置分別從下方往上方傾斜延伸的複數散熱鰭片33、34。如第2圖(a)及(c)所示，複數的散熱鰭片33與複數的散熱鰭片34，在X軸方向上分為2列，其互相平行且在上下方向上等間隔配置。本實施態樣的散熱鰭片33與散熱鰭片34，分別相對Z軸方向傾斜45°的角度。此外，沿著Z軸方向延伸的一列散熱鰭片33與一列散熱鰭片34，以在X軸方向上隔著既定間隔的方式配置。

第一主板31的兩面上，一列散熱鰭片33與一列散熱鰭片34之間，設置有在Z軸方向上延伸的分隔板35。本實施態樣中，因為散熱鰭片33與散熱鰭片34互相平行配置，故若無分隔板35，則具有下述問題：大量熱空氣通過一列散熱鰭片33的間隙而往斜上方流動，直接進入一列散熱鰭片34的間隙，而無法有效率地去除散熱鰭片34的熱。於是，本實施態樣中，藉由設置將一列散熱鰭片33與一列散熱鰭片34隔開的分隔板35，防止通過一列散熱鰭片33的熱空氣流入一列散熱鰭片34。

如上所述，本實施態樣中，使散熱鰭片33、34延伸設置的方向相對Z軸方向傾斜。接著，藉由此構成，使散熱效率提升，並且實現散熱裝置30的小型化。此處說明藉由使散熱鰭片33、34相對Z軸方向傾斜使散熱效率提升的原理。

第3圖係習知的散熱裝置500的外觀圖。第3圖(a)為前視圖，第3圖(b)為俯視圖。散熱裝置500的各散熱鰭片513、514，沿Z軸方向延伸， 而配置成在Z軸方向上連接成長形的態樣。若如此配置散熱鰭片513、514，則空氣從散熱裝置500的下端部至上端部，在散熱裝置500的整個長度方向上，流過散熱鰭片513、514的間隙。然而，此構成中，因為沿著散熱鰭片513、514流動的空氣的移動距離變長，故空氣的溫度大幅上升。因此，具有在散熱裝置500的上部，散熱鰭片513、514與空氣的溫度差變小而導致散熱效率(熱流量)降低的問題。

於是，本實施態樣中的散熱裝置30，如第2圖所示，係使散熱鰭片33、34相對Z軸方向傾斜配置，而因為係構成沿著散熱鰭片33、34流動之空氣的移動距離較短的態樣，故可解決此問題。換言之，因為係以沿著散熱鰭片33、34流動的空氣，被加熱至使散熱裝置30的散熱效率顯著降低之程度的高溫之前，通過散熱鰭片33、34的方式構成，故可提高散熱效率。

此外，若使散熱鰭片33、34延伸出來的方向為水平，則可更縮短空氣通過散熱鰭片33、34的距離。然而，經加熱的空氣其比重輕，故具有自體上升的力(浮力)，而不具有在水平方向上移動的力。因此，因為空氣難以沿著水平配置的散熱鰭片移動，導致自然對流的熱傳導率大幅降低，反而使得散熱效率降低。於是，本實施態樣係以下述方式所構成：藉由使散熱鰭片33、34延伸出來的方向相對Z軸方向傾斜，以藉由浮力使空氣移動，而避免自然對流的熱傳導率降低。

[第二實施態樣]

接著說明本創作的第二實施態樣。

第4圖係說明本創作的第二實施態樣之光照射模組100的散 熱裝置130的構成的外觀圖。第4圖(a)為前視圖，第4圖(b)為側視圖，第4圖(c)為俯視圖。本實施態樣的光照射模組100中，僅散熱裝置130的構成與第一實施態樣的散熱裝置30相異，故僅對於以下不同之處(亦即，散熱裝置130的構成)詳細說明。此外，第4圖中，與第2圖相同，在圖中亦顯示收納於本體10的LED光源12及基板14。

上述第一實施態樣的散熱裝置30，其主要部分係藉由鋁或是銅的單一材料所形成，但本實施態樣的散熱裝置130的主要部分，係將鋁製的構件與銅製的構件複合所形成。具體而言，本實施態樣的散熱裝置130，具有銅製的第一主板131及第二主板132、鋁製的一對鰭板部136以及散熱鰭片133、134。如此，本實施態樣的散熱裝置130，因為係將「熱傳導率高卻昂貴且重的銅製構件」與和其相反的「熱傳導率稍低但較便宜且輕量的鋁構件」組合所形成，故與第一實施態樣的散熱裝置30相比，成為便宜且輕量的構件。

第一主板131，係垂直設置於水平配置的第二主板132的頂面。另外，第二主板132的底面，透過例如散熱膏或熱傳導性高的黏著劑，安裝於基板14。第一主板131，在LED光源12的正後方與第二主板132接合。

一對鰭板部136以密合的方式安裝於板狀的第一主板131的兩面上。第一主板131與鰭板部136，係藉由壓接、螺絲鎖固、填縫、接著、焊接、熔接等接合成一體。

各鰭板部136中，與第一主板131相反側的面上，垂直設置有分別從下方往上方斜向延伸的複數散熱鰭片133、134。如第4圖(a)所示，複數散熱鰭片133與複數散熱鰭片134，沿著X軸方向分成2列，且在上下方 向上等間隔配置，左列的散熱鰭片133形成向左斜上方延伸的態樣，右列的散熱鰭片134形成向右斜上方延伸的態樣。亦即，散熱鰭片133、134，在鰭板部136的寬度方向(X軸方向)上，從內側往外側向上傾斜。因此，因散熱鰭片133、134而被加熱的空氣，沿著散熱鰭片133、134，從鰭板部136的寬度方向內側往外側一邊上升一邊移動。此外，本實施態樣的散熱鰭片133、134，亦與第一實施態樣的散熱鰭片33、34相同，相對水平面傾斜45°角。

如此，本實施態樣的散熱裝置130中，因為設於鰭板部136的一列散熱鰭片(例如散熱鰭片133)而被加熱的空氣，朝向與另一列散熱鰭片(例如散熱鰭片134)的相反側(亦即鰭板部136的外側)移動，故不會流入另一列散熱鰭片(例如散熱鰭片134)。因此，本實施態樣的散熱裝置130，與第一實施態樣的散熱裝置30不同，不需要設置分隔板35。

又，本實施態樣中，因為基板14與熱傳導率高的銅製的第二主板132密合，故從LED光源12發出的熱，快速地往第二主板132移動。另外，因為第二主板132，與同為以銅形成的第一主板131接合(或是密合)，故第二主板132與第一主板131的接觸熱電阻變低。因此，從LED光源12移動至第二主板132的熱，快速地傳導至第一主板131，而擴散至散熱裝置130整體。

又，本實施態樣中，亦與第一實施態樣相同，因為使散熱鰭片133、134延伸出來的方向相對Z軸方向傾斜，故通過散熱鰭片133、134的空氣其移動距離變短。因此，沿著散熱鰭片133、134流動的空氣，在加熱至高溫前，即從散熱鰭片133、134排出。因此，本實施態樣的散熱裝置 130，如第3圖所示，與具有在Z軸方向延伸的散熱鰭片513的習知的散熱裝置500相比，具有高散熱性能。

[第三實施態樣]

接著說明本創作的第三實施態樣。

第5圖係說明本創作的第三實施態樣之光照射模組200的散熱裝置230之構成的外觀圖。第5圖(a)為前視圖，第5圖(b)為側視圖，第5圖(c)為俯視圖。本實施態樣的光照射模組200，因為僅有散熱裝置230的構成與第一實施態樣的散熱裝置30不同，故以下僅詳述不同之處(亦即散熱裝置230的構成)。

如第5圖所示，本實施態樣的散熱裝置230，在第一主板231的各面上，具備形成在X軸方向上分成三列之態樣的複數散熱鰭片233、234、236，此點與第一實施態樣的散熱裝置30不同。另外，與第一實施態樣的散熱裝置30相同，在第一主板231的兩面上，設置在Z軸方向上延伸的分隔板235、237，而成為將分散熱鰭片233、234、236的各列互相分隔的態樣。

如此，本實施態樣的散熱裝置230中，與第一實施態樣相同，因為散熱鰭片233、234、236的各列被分隔板235、237所隔開，故通過散熱鰭片233、234、236各列的熱空氣，不會流入鄰接的其他列散熱鰭片。另外，因為沿著散熱鰭片233、234、236流動的空氣，在加熱至高溫前從散熱鰭片233、234、236排出，故可實現高散熱性能。此外，本實施態樣中，雖係在第一主板231的各面上具備形成分為三列之態樣的複數散熱鰭片233、234、236的構成，但亦可更增加散熱鰭片的列數。若散熱鰭片的列 數增加，各散熱鰭片本身的尺寸雖變小，但因散熱裝置230的表面積變大，故可更提高散熱性能。

[第四實施態樣]

接著說明本創作的第四實施態樣。

第6圖係說明本創作的第四實施態樣之光照射模組300的散熱裝置330的構成的外觀圖。第6圖(a)為前視圖，第6圖(b)為側視圖，第6圖(c)為俯視圖。本實施態樣的光照射模組300，因為僅有散熱裝置330的構成與第三實施態樣的散熱裝置230不同，故以下僅詳述不同之處(亦即，散熱裝置330的構成)。

如第6圖所示，本實施態樣的散熱裝置330，係在第一主板331的各面上，具備形成在X軸方向上分為四列之態樣的複數散熱鰭片333、334、336、338，而散熱鰭片333、336相對Z軸方向傾斜的方向與散熱鰭片334、338相對Z軸方向傾斜的方向不同，此點與第三實施態樣的散熱裝置230不同。此外，與第三實施態樣的散熱裝置230相同，本實施態樣的第一主板331的兩面上，設置在Z軸方向上延伸的分隔板335、337、339，而成為散熱鰭片333、334、336、338的各列被分隔的態樣。

如此，本實施態樣的散熱裝置330中，因為散熱鰭片333、336相對Z軸方向的傾斜方向與散熱鰭片334、338相對Z軸方向的傾斜方向不同，故沿著散熱鰭片333、336流動的空氣，其方向與沿著散熱鰭片334、338流動的空氣方向不同，而散熱鰭片333、334、336、338的各列被分隔板335、337、339所分隔，故通過散熱鰭片333、334、336、338各列的熱空氣，不會流入鄰接的其他列散熱鰭片。因此，本實施態樣的散熱裝置330， 與上述其他的實施態樣的散熱裝置相同，具有高散熱性能。

以上係本創作的實施形態的說明，但本創作並不限於上述實施態樣的構成，可在本創作的技術思想範圍內進行各種變化。

例如，上述的實施態樣中，散熱鰭片雖相對垂直方向(Z軸方向)傾斜45°，但散熱鰭片的傾斜角度並不限於45°，亦可對應散熱裝置所要求的散熱性能及尺寸條件適當設定。

又，上述的實施態樣中，各列散熱鰭片(例如，散熱鰭片33)雖皆平行配置，但亦可非平行地配置各列散熱鰭片。例如，可為下述構成：將各列散熱鰭片配置成下述態樣：配置愈上側的散熱鰭片相對水平面的傾斜角愈大(接近垂直)。

又，上述的實施態樣、雖為將本創作應用於產生波長365nm附近之紫外光的光照射模組的例子，但亦可將本創作應用於產生其他任意波長區域之光線(無論是單色光、多波長光)的光源裝置。

又，上述的實施態樣中，雖採用在散熱裝置的下端面將LED光源12之發光面朝向下方配置的構成，但本創作並不限於該構成。LED光源的配置與發光面所朝的方向，可因應用途及使用方法適當變更。

此外，本次揭示的實施態樣，所有部分皆為例示，應該看作非限制性的態樣。本創作的範圍，並非係上述說明，而係指包含以實用新案登錄的申請範圍所表示之與新型專利登錄的申請範圍均等的意義及範圍內的所有變化。

1‧‧‧光照射模組

10‧‧‧本體

10a‧‧‧開口

12‧‧‧LED光源

12a‧‧‧LED晶片

14‧‧‧基板

20‧‧‧光學單元

21‧‧‧球面透鏡

30‧‧‧散熱裝置

Claims (10)

1. 一種光照射模組，係配置於一照射對象物的上方，並朝向下方照射一光線於該照射對象物，該光照射模組包含：一基板；至少一LED光源，設置於該基板的表面，將該光線射出至該照射對象物；及一散熱裝置，抵接於該基板的背面，藉由自然對流所造成的散熱將該基板冷卻；該散熱裝置包括從該基板的垂直方向往上延伸呈板狀的一主板，以及在該主板相對且平行的二面上以既定間隔平行並排的複數的散熱鰭片；該複數的散熱鰭片在該主板的各該面上沿鉛直方向排列成複數列，且各該散熱鰭片分別相對於鉛直方向傾斜。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光照射模組，其中，各該散熱鰭片相對鉛直方向傾斜45°角。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之光照射模組，其中，在該主板的各該面上排列成複數列的該些散熱鰭片的各列之間，形成分隔各列的一分隔板。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之光照射模組，其中，在該主板的各該面上排列成複數列的該些散熱鰭片，每列的該些散熱鰭片分別往不同方向傾斜。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之光照射模組，其中，該些散熱鰭片與該主板為一體成型之結構。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光照射模組，其中，該散熱裝置係由銅或鋁所構成。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之光照射模組，其中，該散熱裝置包括呈板狀的二鰭板部，其配置成為與該主板的該二面密合的態樣，且在各該鰭板部上形成有該些散熱鰭片。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光照射模組，其中，該主板為銅所構成；該鰭板部為鋁所構成。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述之光照射模組，其中，該LED光源係由複數LED晶片所構成。
10. 如申請專利範圍第1或2項所述之光照射模組，其中，該光線係包含作用於紫外線硬化型樹脂之波長的光線。