WO2011086416A1

WO2011086416A1 - Ｌｅｄユニット

Info

Publication number: WO2011086416A1
Application number: PCT/IB2010/003368
Authority: WO
Inventors: 田中　隆
Original assignee: パナソニック電工株式会社
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-07-21
Also published as: EP2528123A1; EP2528123A4; US9434151B2; JP2011146646A; JP5421799B2; US20130056767A1; EP2528123B1

Abstract

一面を開口したパッケ一ジ内に紫外線を発するＬＥＤチップを配置し、パッケ一ジの開口にレンズを覆設した複数のＬＥＤモジュールと、複数のＬＥＤモジュールが第１の方向に配列実装される基板状の基台ブロックと、前記基台ブロックが前記第１の方向に対して直交する第２の方向に並べて配置される放熱部材とを備え、前記放熱部材は、前記複数の各基台ブロックがそれぞれ配置される複数の傾斜面を有し、前記放熱部材において前記第２の方向の一方の傾斜面と前記第２の方向の他方の傾斜面とは互い対向する方向に傾斜するＬＥＤユニットが提供される。

Description

明細書

L E Dュニッ卜

技術分野

本発明は、 LEDユニットに関するものである。背景技術

従来、紫外線の照射により硬化するインクを用いて対象物に印刷する印刷装置の後段に、対象物のインクを硬化させるために紫外線を照射する紫外線照射装置が設置されている。そして、紫外線照射装置には、近年、低消費電力化や長寿命化などを目的として、放電ランプなどの代わりに LED (発光ダイオード）ユニットを光源として用いた構成が種々提案されている（特許文献 1 , 2参照）。

このような LEDュニットは、通過する対象物の幅方向の長い範囲に紫外線を照射する必要があるため、その照射部は一般的に細長いライン状の形状、配置となる。例えば図 1 4 (a) (b) に示すように、 1つの LEDチップを内部に配置して内蔵レンズを通して紫外線を照射する LE Dモジュール 1 01を一列に並設して、ライン状の配光特性としたものがある。なお図 14 (c) は、 LEDユニット前方から見た幅方向 L 1の照射範囲に対する紫外線強度を示し、図 1 4 (d) は、 LEDュニット側方から見た長さ方向 L 2の照射範囲に対する紫外線強度を示す。

【特許文献 1】日本実用新案登録第 31 51 1 32号公報

【特許文献 2】日本特開 2005— 203481号公報

LEDユニットには、紫外線照射強度の向上、照射強度分布の均一化の要望があり、多数の L ED素子を用いた高密度実装化が図られている。さらには、高密度実装化のために、 1つの LE Dモジュールに複数の LEDチップを内蔵したものや、 LEDモジュールを複数列、複数行に配設して、面発光させたものもあった。

そして、さらなる紫外線照射強度の向上のために、例えば図 1 5 (a) (b) に示すように、図 1 4における L EDモジュール 1 01を複数列（図 1 5の（a) および（b) はそれぞれ 2列および 3列の場合を例示する）に並設し、複数の LEDモジュール 1 01の各照射範囲を互いに重ね合わせることで、紫外線強度を向上させたものがある。しかしながら、複数の LEDモジュール 1 01の照射範囲を調整するために、各 LEDモジュール 1 01の照射方向を調整するブラケット等の取付部材を別途設ける必要があり、部品点数が多く構成が複雑になっていた。また、 L E D素子は、素子自体の発熱によって発光効率が低下するため、高密度実装された L E D素子の温度上昇を抑制するための放熱手段を設ける必要がある。例えば上記図 1 4 , 図 1 5 に示す構成では、金属製の放熱部材（図示なし）などを用いた空冷構造を採用している。また、他の放熱手段として冷媒を用いた水冷構造を採用した L E Dモジュールも提案されている。

しかしながら、放熱手段を具備しながら、紫外線照射強度の向上および照射強度分布の均一化を簡易な構成で実現した L E Dュニットは、未だになかった。発明の概要

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、放熱手段を具備しながら、紫外線照射強度の向上および照射強度分布の均一化を簡易な構成で実現する L E Dュニットを提供する。

本発明の一態様によると、一面を開口したパッケージ内に紫外線を発するし E Dチップを配置し、前記パッケージの前記開口にレンズを覆設した複数の L E Dモジュールと、前記複数の L E Dモジュールが第 1の方向に配列実装される基板状の基台ブロックと、前記基台ブロックが前記第 1の方向に対して直交する第 2の方向に複数個並べて配置される放熱部材とを備え、前記放熱部材は、前記複数の基台ブロックがそれぞれ配置される複数の傾斜面を有し、前記放熱部材において前記第 2の方向の一方の傾斜面と、前記前記第 2の方向の他方傾斜面は、互いに対向する方向に傾斜する L E Dユニットが提供される。

このような構成によれば、放熱手段を具備しながら、紫外線照射強度の向上および照射強度分布の均一化を簡易な構成で実現できる。而して、 L E Dモジュールの数を低減させながら、紫外線硬化インクの十分な硬化特性を得ることができ、さらには各傾斜面の傾斜角によって、紫外線照射強度および照射強度分布を所望の特性に設定できる。

前記放熱部材は、前記第 2の方向にて傾斜面間に分割された複数の分割部分を有し、前記分割部分の傾斜面に前記基台プロックが配置されることとしてもよい。

この構成によれば、前記放熱部材が複数の分割部分からなることによって分割部分毎に適切な放熱制御が可能となる。また、放熱部材の分割部分の数を調整することで、所望の照射範囲を実現できる。さらに、放熱部材の分割部分の形状、サイズ、取付方法等を標準化することにより、コストダウンを図りながら、様々な仕様の L E Dュニッ卜に対応できる。

前記した L E Dュニッ卜において、前記レンズは前記パッケージに直接接合することもできる。これによれば、 L E Dモジュールからなる光学系の構成を簡単化できる。

また、前記 L E Dュニットは各 L E Dモジュールから発せられる紫外線の経路上に設けられた複数のレンズをさらに備えてもよい。

このような構成によれば、 L E Dモジュールから発せられる紫外線の経路上に設けられたレンズを用いることで、 L E Dモジュール上に設けられたレンズから放射された紫外線の配光をさらに制御して光学系の最適化を図リ、照射効率の向上を図ることができる。

前記紫外線の経路上に設けられるレンズをシリンドリカルレンズで構成し、前記第 1の方向に互いに隣接する複数の L E Dモジュールに対応して 1つのシリンドリカルレンズを配置することとしてもよい。

このような構成によれば、第 1の方向における紫外線の照射強度分布がさらに均一化され、配光制御が簡単になる。

前記各基台ブロックに配列実装された L E Dモジュールは、第 2の方向の少なくとも一方側に隣接する基台ブロックに実装された L E Dモジュールと、第 1の方向において外れるように配置されることであってもよい。

これによると、第 1の方向における紫外線の照射強度分布がさらに均一化され、配光制御が簡単になる。

前記第 1の方向に配列実装された複数の L E Dモジュールは、発する紫外線の波長が前記第 1 の方向に沿った列毎に異なることを特徴とする。

この構成によれば、列毎の調光制御を行うことによって、波長毎の紫外線照射強度および照射強度分布の調整を容易に行うことが可能となる。而して、印刷条件（印刷速度、インク量等）に応じてインクの選択肢が増え、インク代のコストダウンが可能となる。

また、前記第 1の方向に配列実装された複数の L E Dモジュールのうちで少なくとも 1つの L EDモジュールは他の LEDモジュールと異なる波長の紫外線を発することとしてもよい。

この構成によれば、 LEDモジュール毎の調光制御を行うことによって、波長毎の紫外線照射強度および照射強度分布の調整を容易に行うことが可能となる。而して、印刷条件（印刷速度、ィンク量等）に応じてインクの選択肢が増え、インク代のコストダウンが可能となる。また、同列内で発光波長の異なる L E Dモジュールを配列実装しているので、列数（傾斜面の数）の多少に関わらず、複数波長混合が可能となる。図面の簡単な説明

本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面とともに与えられる以後の望ましい実施例の説明から明確になる。【図 1】（a) (b) 実施形態 1の LEDユニットの構成を示す平面図である。【図 2】実施形態 1の LEDモジュールの構成を示す斜視図である。

【図 3】実施形態 1の LEDモジュールの構成を示す分解斜視図である。

【図 4】（a) (b) 実施形態 1の LEDモジュールの構成を示す側面図である。

【図 5】（a) (b) 実施形態 2の LEDユニットの構成を示す平面図である。

【図 6】（a) (b) 実施形態 3の LEDユニットの構成を示す平面図である。

【図 7】実施形態 4の光学系を示す概略構成図である。

【図 8】（a) (b) 実施形態 4のし EDユニットの構成を示す平面図である。

【図 9】実施形態 5の L EDュニッ卜の構成の一部を示す平面図である。

【図 1 0】実施形態 5の LEDュニッ卜の別の構成を示す平面図である。

【図 1 1】実施形態 6の LEDユニットの構成を示す平面図である。

【図 1 2】実施形態 7の L EDユニットの構成を示す平面図である。

【図 1 3】実施形態 7の LEDユニットの別の構成を示す平面図である。

【図 1 4】（a) ~ (d) 従来の L EDユニットの概略を示す図である。

【図 1 5】（a) (b) 従来の L EDュニッ卜の概略を示す図である。発明を実施するための形態

以下、本発明の実施形態が本明細書の一部を成す添付図面を参照して一層詳細に説明される。図面全体で同一又は類似の部分には同一の符号を付けてそれに関する重複する説明を省略する。

(実施形態 1 )

紫外線の照射により硬化するインクを用いて対象物に印刷する印刷装置の後段に、対象物のィンクを硬化させるために紫外線を照射する紫外線照射装置がある。本実施形態の LEDュニットは、このような紫外線照射装置に用いられるものであり、図 1 (a) (b) に示すように、複数の L E Dモジュール 1を基台プロック 2に配列実装し、 2つの基台プロック 2を放熱部材 3に並ベて配置して構成される。

LEDモジュール 1は、図 2、図 3に示すように、 LEDチップ 1 1と、 LEDチップ 1 1を収納するパッケージ 1 2と、パッケージ 1 2の開口に覆設するレンズ 1 3とで構成されている。パッケージ 1 2は、上面に LEDチップ 1 1を AuS n接合したサブマウント基板 1 23と、し EDチップ 1 1を囲むようにサブマウント基板 1 2 aの上面に A u S n接合した枠体 1 2 bとで構成される。サブマウント基板 1 2 aは、 A I N (窒化アルミニウム）で形成されており、その両面は Au (金）めっきされ、さらに枠体 1 2 bに対向する上面は環状に A u S n (金すず）めっきされている（図 3中の R領域）。枠体 1 2 bは、絶縁性材料のなかでも比較的熱伝導率が高く、 A I Nと熱膨張率が近い A I 2 O 3 (酸化アルミニウム）等で形成されており、その上面は A uめっきされ、さらにサブマウント基板 1 2 aに対向する下面には環状の A u S nめつきが施されている。

そして、レンズ 1 3は、光学ガラスで形成されて、枠体 1 2 bの円状の開口周縁に A u S n接合し、枠体 1 2の開口周縁に対向して環状の A uめっきが施されている。そして、上記各部に施した A u S πめっきによって、サブマウント基板 1 2 a、枠体 1 2 b、光学ガラス 1 3が互いに A u S π接合される。なお、サブマウント基板 1 2 aは A I N以外で形成されてもよく、枠体 1 2 b¾A I 2 O 3 以外で形成されてもよい。さらにサブマウント基板 1 2 aと枠体 1 2匕とは一体構成であってもよい。

1_£0チップ1 1は、例えば、紫外領域にピーク波長を有する紫外線 LEDチップであり、 L EDチップ 1 1のアノードはボンディングワイヤ Wを導出して、サブマウント基板 1 2 a (または枠体 1 2 b) 上面の A uめっきにダイポンドにより接続され、力ソードもボンディングワイヤ Wを導出して、枠体 1 2 b (またはサブマウント基板 1 2 a) 上面の A uめっきにワイヤポンドにより接続されている。つまり、 LEDチップ 1 1のアノードはサブマウント基板 1 2 a上面の金めつき部分（アノード電極 Pa) に電気的に接続され、力ソードは枠体 1 2 b上面の金めつき部分（力ソード電極 P k) に電気的に接続されている。したがって、アノード電極 Paおよび力ソード電極 P kをパッケージ 1 2の上下層で構成できるため、パッケージ 1 2のコンパクト化を図ることができる。なお、 1_£0チップ1 1のアノードを枠体 1 2 b上面の金めつき部分に電気的に接続し、力ソードをサブマウント基板 1 2 a上面の金めつき部分に電気的に接続してもよい。ところで、サブマウント基板 1 2 aは、 LEDチップ 1 1と同等の線膨張率を有する A I Nで形成されて、 LEDチップ 1 1と放熱部材 3との間に介在しており、 LEDチップ 1 1と放熱部材 3との熱膨張差に起因する LEDチップ 1 1への応力を低減するとともに、 LEDチップ 1 1 の発熱をすばやく横方向に広げ、かつ縦方向に伝達する熱拡散機能を有しており、熱抵抗が低減されている。

なお、上述の LEDモジュール 1は、図 4 (a) に示すように、 L E Dモジュール 1のレンズ 1 3をパッケージ 1 2に直接接合し（例えば、 Au S n接合、接着剤による接合等）、パッケ一ジ 1 2とレンズ 1 3とを一体化したものである。したがって、 L EDモジュール 1からなる光学系の構成を簡単化できる。また、図 4 (b) に示すように、パッケージ 1 2の開口に接合したガラス製のカバー 1 4を設け、このカバ一 1 4にレンズ 1 3を接合することで、カバー 1 4を介してパッケージ 1 2とレンズ 1 3とを一体化してもよい。

次に、基台ブロック 2は、矩形状の基板で形成され、その表面には複数の L E Dモジュール 1 が長手方向（第 1の方向）に一定間隔で並んで配置されている。基台ブロック 2に L E Dモジュール 1を取り付けるには、基台ブロック 2の表面に L E Dモジュール 1のサブマウント基板 1 2 aの下面をはんだ付けや接着剤等によって直接接合する。したがって、 L E Dモジュールをねじ留め固定するためのねじ孔を L E Dモジュール 1に設ける必要がなく、 L E Dモジュール 1を小型化することができ、 L E Dモジュール 1の高密度実装が可能となる。

また、 L E Dモジュール 1を基台ブロック 2に接合する手段としては、熱伝導性接着剤を用いてもよい。この熱伝導性接着剤は、固着機能を有するエポキシ等の樹脂と導電機能を有する銀等の金属（導電性フィラー）とを混合して熱伝導率の高い性質を有する導電性接着剤、または絶縁性の高い材料から形成されて熱伝導率の高い性質を有する絶縁性接着剤を用いる。

次に、放熱部材 3は、直方体状の銅プレートで形成され、 L E Dモジュール 1を配列実装した基台ブロック 2を 2列に短手方向（第 2の方向）に並べて配置するための 2つの傾斜面 3 0を一面に有している。傾斜面 3 0は、放熱部材 3の長手方向に沿った矩形状で、放熱部材 3の短手方向の両側に各々形成されており、この 2つの傾斜面 3 0は、互いに対向する方向に傾斜している。すなわち、図 1 ( b ) において左側の傾斜面 3 0は時計回りに回転する方向に傾斜し、右側の傾斜面 3 0は反時計回りに回転する方向に傾斜している。

各傾斜面 3 0は、長手方向の両端にねじ孔 3 5を各々穿設しておリ、基台ブロック 2の長手方向の両端に穿設した揷通孔 2 1を揷通したねじ（図示なし）がねじ孔 3 5に螺合することによつて、基台ブロック 2が各傾斜面 3 0に取り付けられる。なお、基台ブロック 2を傾斜面 3 0に取リ付ける方法は、ねじ固定以外に接着剤等を用いる方法であってもよい。

基台プロック 2に実装された L E Dモジュール 1は、当該基台プロック 2が配置されている傾斜面 3 0の傾斜角によって紫外線の照射方向が決定され、当該傾斜角は紫外線照射強度の向上および照射強度分布の均一化を図るように設定される。そこで本実施形態では、両傾斜面 3 0において放熱部材 3の短手方向に対向する一対の L E Dモジュール 1による紫外線の照射範囲が、少なくともその一部が重なるように、 2つの傾斜面 3 0の各傾斜角が設定されている。したがって、紫外線照射強度の向上および照射強度分布の均一化を図ることが可能となり、 L E Dモジュール 1の数を低減させながら、インクの十分な硬化特性を得ることができる。さらには 2つの傾斜面 3 0の各傾斜角によって、紫外線照射強度および照射強度分布を所望の特性に設定できる。なお、 2つの傾斜面 30の各傾斜角は、互いに同一値でもよいし、または互いに異なる値であってもよい。

さらに、放熱部材 3に傾斜面 30を設けることで、放熱部材 3が、 LEDモジュール 1の放熱手段と、 LEDモジュール 1の照射方向設定手段との両方の機能を兼ねている。したがって、各 LEDモジュール 1の照射方向を調整するブラケット等の取付部材を別途設ける必要がなく、部品点数を抑制して構成が簡単になる。

また、図 1 (a) (b) では、放熱部材 3の両傾斜面 30間の平面領域（傾斜角 0度の領域）にし EDモジュール 1を実装していない。し力、し、両傾斜面 30間の平面領域に基台ブロック 2 を設けて、 LEDモジュール 1を実装する構成も可能である。

また、放熱部材 3は、 LEDチップ冷却用の冷媒の複数（図示例では 2つ）の流路 31 , 32 を内部に備えている。流路 31 , 32は、断面が略矩形状に形成され、それぞれの長さ方向が同方向（放熱部材 3の長手方向）となるとともに、その長さ方向に直交する方向（放熱部材 3の短手方向）において、所定間隔を隔てて平行するように放熱部材 3に形成されている。流路 31 , 32に流す冷媒としては、水、シリコーン樹脂等の周知のものを用いる。流路 31 , 32は、 2 つの基台ブロック 2に各々対向して形成されており、 LEDモジュール 1で発生した熱は、サブマウント基板 1 2 aおよび基台ブロック 2および放熱部材 3を通じて、流路 31 , 32を通る冷媒に伝熱されるようになつている。ここで、サブマウント基板 1 2 aの下面はアノード電極 P a および力ソ一ド電極 P kに対して電気的に絶縁されているため、放熱経路の絶縁性が確保されている。また、サブマウント基板 1 2 aの両面に施された A uめっきと上記熱拡散機能とによって熱抵抗が低減されており、放熱効率が向上している。なお、流路 31 , 21の断面形状は、矩形状に限定されず、円形状等の他の形状であってもよい。

ところで、冷媒は、流路 31 , 32を通る際に熱を吸収するため、流路 31 , 32を通った後に比べれば、流路 31 , 32を通る前のほうが温度は低い。したがって、流路における冷媒流入口側では冷却効率が相対的に高く、冷媒流出口側では冷却効率が相対的に低くなリ、その結果、冷媒流出口側にいけばいくほど L EDチップ 1 1の発光効率が悪くなる。

そこで、本実施形態では、流路 31には放熱部材 3の長手方向一端側（図 1 (a) における上側）から冷媒を流入させ、流路 32には放熱部材 3の長手方向他端側（図 1 (a) における下側）から冷媒を流入させることによって、流路 31における冷媒の流動方向と流路 32における冷媒の流動方向とを逆向きにしている。つまり、隣り合う流路 31 , 32における冷媒の流動方向は互いに逆方向となっている。このようにすれば、流路 3 1においては、放熱部材 3の長手方向他端側よりも長手方向一端側のほうが冷媒の温度が低くなるのに対し、流路 3 2においては、放熱部材 3の長手方向一端側よリも長手方向他端側のほうが冷媒の温度が低くなリ、放熱部材 3全体としては、冷媒の温度分布が均一となる。したがって、冷媒流出口側の冷媒が冷媒流入口側の冷媒ょリも高温となることに起因する放熱部材 3における温度分布の不均一を軽減することができ、 L E Dモジュール 1の L E Dチップ 1 1が放射する光の輝度が偏ってしまうことを防止できる。なお、本実施形態における流路の数は一例であり、流路の数は 2本より多くてもよい。

このように、本実施形態の L E Dュニットは、放熱部材 3に傾斜面 3 0を設けることによって、複数の L E Dモジュール 1による紫外線照射強度および照射強度分布を所望の特性に設定可能としている。したがって、放熱手段を具備しながら、紫外線照射強度の向上および照射強度分布の均一化を簡易な構成で実現することができる。

また、基台ブロック 2の表面には、端子台 4が、配列実装された複数の L E Dモジュール 1に並行して、基台ブロック 2の長手方向に沿って実装されている。端子台 4には、図示しない直流電源からの正 .負の各電源線が接続され、各 L E Dモジュール 1のパッケージ 1 2に形成したァノ一ド電極 P aおよび力ソード電極 P kからボンディングワイヤ 5を導出して（図 1 Aでは簡略化のために 1つの基台ブロック 2に対して端子台 4及び各 L E Dモジュール 1でボンディングワイヤ 5がそれぞれ 1つのみ図示されている）、端子台 4の正■負電圧にワイヤボンディング接続することによって、複数の L E Dモジュール 1が直流電源に対して並列接続される。また、複数の L E Dモジュール 1を直流電源に対して直列接続することも可能である。

なお、 L E Dモジュール 1のアノード電極 P aおよび力ソード電極 P kと端子台 4との間の接続は、上記ワイヤボンディング接続に限定されず、他の接続形態であってもよい。例えば、基台ブロック 2と端子台 4とを一体形成して、 L E Dモジュール 1のアノード電極 P aおよびカソード電極 P kと端子台 4との間を、基台ブロック 2—端子台 4間に形成した配線バターンで接続する構成であってもよい。さらに、端子台 4には、ツエナダイオード、コンデンサ等の電子部品を必要に応じて実装してもよい。

このように、放熱部材 3に L E Dモジュール 1および端子台 4を実装することによって、 L E Dモジュール 1の電源への接続を容易に行うことができ、作業性が向上する。

(実施形態 2 )

本実施形態の L E Dユニットは、図 5 ( a ) ( b ) に示すように、複数の L E Dモジュール 1 を配列実装した 4つの基台ブロック 2を放熱部材 3に並べて配置して構成される。したがって、対象物の幅方向の長い範囲に紫外線を照射するとともに、対象物の長さ方向における照射範囲も広げている。

本実施形態の放熱部材 3は、直方体状の銅プレートで形成され、 L E Dモジュール 1を配列実装した基台ブロック 2を 4列に長手方向に並べて実装するための 2つの傾斜面 3 0 aおよび 2 つの傾斜面 3 0 bを一面に有した支持基台として機能する。

傾斜面 3 0 aは、放熱部材 3の長手方向に沿った矩形状で、放熱部材 3の短手方向の中央側に並んで各々形成されており、この 2つの傾斜面 3 0 aは、互いに対向する方向に傾斜している。さらに、傾斜面 3 0 bは、放熱部材 3の長手方向に沿った矩形状で、放熱部材 3の短手方向の両側に各々形成されており、この 2つの傾斜面 3 0 bは、互いに対向する方向に傾斜している。すなわち、図 5 ( b ) において左側の傾斜面 3 0 a , 3 0 bは時計回りに回転する方向に傾斜し、右側の傾斜面 3 0 a , 3 0 bは反時計回りに回転する方向に傾斜している。すなわち、放熱部材 3の短手方向の一方側の傾斜面 3 0 a , 3 0 bと、放熱部材 3の短手方向の他方側の傾斜面 3 0 a , 3 0 bとは、互いに対向する方向に傾斜している。

各傾斜面 3 0 a , 3 O bは、放熱部材 3の長手方向の両端にねじ孔 3 5を各々穿設しておリ、基台ブロック 2の長手方向の両端に穿設した揷通孔 2 1を揷通したねじ（図示なし）がねじ孔 3 5に螺合することによって、 1つの基台ブロック 2が 1つの傾斜面 3 0 aまたは 3 0 bに取り付けられる。

基台ブロック 2に実装された L E Dモジュール 1は、当該基台ブロック 2が配置されている傾斜面 3 0 aまたは 3 0 bの傾斜角によって紫外線の照射方向が決定される。そして、両傾斜面 3 0 aにおいて放熱部材 3の短手方向に対向する一対の L E Dモジュール 1による紫外線の照射範囲が、少なくともその一部が重なるように、 2つの傾斜面 3 0 aの各傾斜角が設定されている。さらに、各傾斜面 3 O b上の L E Dモジュール 1による紫外線の照射範囲は、放熱部材 3の短手方向に隣接する傾斜面 3 0 a上の L E Dモジュール 1による紫外線の照射範囲と少なくともその一部が重なるように、傾斜面 3 0 bの各傾斜角が設定されている。したがって、紫外線照射強度の向上および照射強度分布の均一化を図るとともに、対象物の長さ方向における照射範囲も広げることが可能となる。さらには、傾斜面 3 0 a , 3 0 bの各傾斜角によって、紫外線照射強度および照射強度分布を所望の特性に設定できる。なお、各傾斜面 3 0 a , 3 O bの各傾斜.角は、互いに同一値でもよいし、または互いに異なる値であってもよい。

さらに、放熱部材 3に傾斜面 3 0 a , 3 0 bを設けることで、放熱部材 3が、 L E Dモジユール 1の放熱手段と、各 L E Dモジュール 1の照射方向設定手段との両方の機能を兼ねている。したがって、各 LEDモジュール 1の照射方向を調整するブラケット等の取付部材を別途設ける必要がなく、部品点数を抑制して構成が簡単になる。

また、図 5 (a) (b) では、放熱部材 3の両傾斜面 30 a間の平面領域（傾斜角 0度の領域）に L EDモジュール 1を実装していない。し力、し、両傾斜面 30 a間の平面領域に基台ブロック 2を設けて、 LEDモジュール 1を実装する構成も可能である。

そして、放熱部材 3には、 4つの基台ブロック 2に各々対向して流路 3 1 ~34が形成されており、 L EDモジュール 1で発生した熱は、サブマウント基板 1 2 aおよび基台ブロック 2および放熱部材 3を通じて、流路 31 ~34を通る冷媒に伝熱されるようになつている。

さらに、本実施形態では、流路 3 1 , 34には放熱部材 3の長手方向一端側（図 5 (a) における上側）から冷媒を流入させ、流路 32, 33には放熱部材 3の長手方向他端側（図 5 (a) における下側）から冷媒を流入させることによって、流路 3 1 , 34における冷媒の流動方向と流路 32, 33における冷媒の流動方向とを逆向きにしている。つまり、流路 3 1 , 34と流路 32, 33における冷媒の流動方向は互いに逆方向となっている。

このようにすれば、流路 3 1 , 34においては、放熱部材 3の長手方向他端側よりも長手方向一端側のほうが冷媒の温度が低くなるのに対し、流路 32, 33においては、放熱部材 3の長手方向一端側よリも長手方向他端側のほうが冷媒の温度が低くなリ、放熱部材 3全体としては、冷媒の温度分布が均一となる。したがって、冷媒流出口側の冷媒が冷媒流入口側の冷媒ょリも高温となることに起因する放熱部材 3における温度分布の不均一を軽減することができ、 L EDモジユール 1の L EDチップ 1 1が放射する光の輝度が偏ってしまうことを防止できる。なお、本実施形態における流路の数は一例であリ、流路の数は 4本より多くてもよい。

このように、本実施形態の L EDュニットは、放熱部材 3に傾斜面 30 a, 30 bを設けることによって、複数の LEDモジュール 1による紫外線照射強度および照射強度分布を所望の特性に設定可能としたので、放熱手段を具備しながら、紫外線照射強度の向上および照射強度分布の均一化を簡易な構成で実現することができる。

また、放熱部材 3の一面には、各基台ユニット 2の長手方向に沿って端子台 4が実装されておリ、実施形態 1と同様に、複数の L EDモジュール 1が端子台 4を介して直流電源に対して並列接続される。

なお、実施形態 1と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

(実施形態 3)

本実施形態の L EDユニットは、図 6 (a) (b) に示すように、実施形態 2の放熱部材 3をその短手方向において複数に分割したものであり、当該分割された各放熱部材の傾斜面に基台ブロックが配置される。

本実施形態では、直方体状の放熱部材 3 Aと、放熱部材 3 Aの短手方向の両側に取り付けられる直方体状の放熱部材 3 B , 3 Cとで放熱部材 3を構成している。

放熱部材 3 Aは、互いに対向する方向に傾斜した 2つの傾斜面 30 aを短手方向の両側に形成しておリ、 LEDモジュール 1を配列実装した基台ブロック 2が各傾斜面 30 aに配置される。放熱部材 3 B, 3 Cは、放熱部材 3 Aの長辺部側面に取り付けられ、放熱部材 3 B, 3 Cに形成された傾斜面 30 bは、互いに対向する方向に傾斜し、 LEDモジュール 1を配列実装した基台ブロック 2が各傾斜面 30 bに配置される。放熱部材 3 B, 3Cは、半田付け、熱伝導性接着剤、係止部材、嵌合部材等を用いて放熱部材 3 Aに取り付けられる。

このように、放熱部材 3を放熱部材 3 A, 3B, 3 Cに分割し、分割した各放熱部材 3 A, 3 B, 3 Cに基台ブロック 2を配置することで、放熱部材毎に適切な放熱制御が可能となる。さらに、放熱部材 3 B, 3 Cの外側にも、図示しない放熱部材を取付可能であり、例えば基台ブロック 2を 6列以上配置することも可能である。すなわち、対象物の長さ方向における照射範囲に応じて、放熱部材の延長数を調整することで、所望の照射範囲を実現できる。また、放熱部材の形状、サイズ、取付方法等を標準化することにより、コストダウンを図りながら、様々な仕様の L EDュニッ卜に対応できる。

なお、実施形態 2と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

(実施形態 4)

本実施形態の L EDユニットは、図 7に示すように、実施形態 1乃至 3いずれかにおいて、 L EDモジュール 1の紫外線照射経路上にレンズ 6 (第 2のレンズ）を配置して光学系を構成している。レンズ 6は、 L EDモジュール 1のレンズ 1 3 (第 1のレンズ）から放射された紫外線の配光をさらに制御する機能を有しており、光学系の最適化を図って、照射効率の向上を図ることができる。

レンズ 6として、シリンドリカルレンズ 6 aを用いる例を図 8 (a) (b) に示す。シリンドリカルレンズ 6 aは、弧状の一方向のみに曲率を持ち、当該一方向に直交する他方では曲率を持たない円筒を略半分に割った外観を有している。例えば、図 8 (a) に図示されたように、 3つまたは 4つの L EDモジュール 1の紫外線照射経路毎に 1つのシリンドリカルレンズ 6 aを配置し、各シリンドリカルレンズ 6 aは、軸方向の端部面を互いに接続して、放熱部材 3の長手方向に連接するようになっている。シリンドリカルレンズ 6 aに入射した光は、曲率に沿った一方向に対してはレンズとして作用し、曲率を持たない他方向に対しては平面硝子と同様に作用する。このようなシリンドリカルレンズ 6 aを用いることによって、対象物の幅方向（放熱部材 3の長手方向）における紫外線の照射強度分布がさらに均一化され、配光制御が簡単になる。

またシリンドリカルレンズ 6 aは、図 8 (a) (b) に示す円筒を略半分に割った形状以外でもよく、例えば断面が略楕円状であってもよい。

なお、実施形態 1乃至 3と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

(実施形態 5)

本実施形態の L EDユニットは、実施形態 2の L EDユニットにおいて、図 9のように隣接する傾斜面 30 a, 30 bの各々に配置されている基台ブロック 2を長手方向に互いにずらして配設している。而して、互いに隣接する傾斜面 30 a, 30 bの各々に実装されている LEDモジユール 1が、放熱部材 3の長手方向に沿って千鳥配置されている。このような LEDモジュール 1の千鳥配置によって、一方の列（傾斜面）に実装された 1つの LEDモジュール 1の照射範囲は、他方の列（傾斜面）に実装された隣接する 2つの LEDモジュール 1の照射範囲と、その一部が重なるように設定されている。したがって、対象物の幅方向（放熱部材 3の長手方向）における紫外線の照射強度分布がさらに均一化され、配光制御が簡単になる。

また、図 1 0に示すように、実施形態 1の LEDユニットにおいて、複数の LEDモジュール 1の紫外線照射経路毎に 1つのシリンドリカルレンズ 6 aを配置した場合は、以下のように構成してもよい。一方の傾斜面 30に対向するシリンドリカルレンズ 6 aと、他方の傾斜面 30に対向するシリンドリカルレンズ 6 aとを、長手方向に互いにずらして配置する。而して、一方の傾斜面 30に対向するシリンドリカルレンズ 6 aと、他方の傾斜面 30に対向するシリンドリカルレンズ 6 aとは、各照射範翻が互いに長手方向にずれる。このようにシリンドリカルレンズ 6 a の配置をずらすことによって、 LEDモジュール 1の配光制御を容易に行うことができる。例えば、 L E Dモジュール 1による照射強度分布をより均一化することも容易に可能となる。

なお、実施形態 1乃至 4と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

(実施形態 6)

本実施形態の LEDユニットは、実施形態 2の LEDユニットにおいて、各列に配列実装した LEDモジュール 1の発光波長（LEDチップ 1 1の発光波長）を互いに異なる波長に設定したものである。

実施形態 2の L EDユニット（図 5参照）では、外側の 2つの傾斜面 30 bに配置した L ED モジュール 1よりも、内側の 2つの傾斜面 30 aに配置した L EDモジュール 1による照射強度のほうが高くなる傾向がある。そこで、本実施形態では、 LEDモジュール 1を傾斜面毎にグル —プ化し、グループ毎に LEDモジュール 1の発光波長を設定したものである。

図 1 1では、内側の 2つの傾斜面 30 aに配置した L EDモジュール 1を傾斜面毎にグループ G 1 , G2とし、外側の 2つの傾斜面 30 bに配置した L EDモジュール 1を傾斜面毎にグループ G3, G4とする。そして、内側のグループ G 1 , G 2に属する LEDモジュール 1の発光波長は 365 nmに設定し、外側のグループ G3, G 4に属する L E Dモジュール 1の発光波長は 385 nmに設定した 2波長混合の構成とする。この場合、外側の傾斜面 30 bに配置された発光モジュール 1 (グループ G3, G4) は、内側の傾斜面 30 aに配置された発光モジュール 1 (グループ G 1 , G2) に比べて、長波長の紫外線を発するものが用いられる。

そして、グループ毎（列毎）に LEDモジュール 1の調光制御（LED電流制御）を行うことで、紫外線の各波長の比率を制御することができる。すなわち、波長毎の紫外線照射強度および照射強度分布の調整を容易に行うことが可能となる。而して、印刷条件（印刷速度、インク量等）に応じてグループ毎の調光制御を行うことによって、インクの選択肢が増え、インク代のコストダウンが可能となる。

さらに、上記のように 2波長混合だけでなく、 4波長混合としてもよい。例えば、隣接しているグループ G 3, G 1 , G 2, G4の順に、 395 nm， 365 nm, 375 n m, 385 n m の発光モジュール 1が配置される。この場合も、左側の [G 1 , G3]、右側の [G2, G4] の各組み合わせにおいても、内側の傾斜面 30 aに配置された発光モジュール 1に比べて、外側. の傾斜面 30 bに配置された発光モジュール 1には長波長の紫外線を発するものが用いられる。すなわち、左側の [G 1 , G3]、右側の [G2, G 4] の各組み合わせでも、照射強度のバランスをとつている。

したがって、波長毎の紫外線照射強度および照射強度分布の調整をより細かく行うことが可能となり、より細かな印刷条件（印刷速度、インク量等）に対応して、インクの選択肢が増え、ィンク代のコストダウンが可能となる。

なお、本実施形態における各 L EDモジュール 1の発光波長 365 nm, 375 n m, 385 nm, 395 nmは一例であり、他の発光波長を採用してもよい。

(実施形態 7)

本実施形態の L EDユニットは、実施形態 2の L EDユニットにおいて、各傾斜面の短手方向に隣接する 4つの L EDモジュール 1を 1グループとし、グループ毎に LEDモジュール 1の発光波長を設定したものである。図 1 2では、各傾斜面の短手方向に隣接する 4つの LEDモジュール 1を 1グループとして、 2つのグループ G 1 , G 2に分割している。グループ G 1の L EDモジュール 1は、発光波長を 365 nmに設定し、グループ G 2の L E Dモジュール 1は、発光波長を 385 n mに設定した 2波長混合の構成とする。

そして、グループ毎に LEDモジュール 1の調光制御（LED電流制御）を行うことで、紫外線の各波長の比率を制御することができる。すなわち、波長毎の紫外線照射強度および照射強度分布の調整を容易に行うことが可能となる。而して、印刷条件（印刷速度、インク量等）にじてグループ毎の調光制御を行うことによって、インクの選択肢が増え、インク代のコストダウンが可能となる。また、同列内で発光波長の異なる L EDモジュール 1を配列実装しているので、列数（傾斜面の数）の多少に関わらず、複数波長混合が可能となる。

さらに、上記のように 2波長混合だけでなく、 4波長混合としてもよい。例えば図 1 3に示すように、各傾斜面の短手方向に隣接する 4つの LEDモジュール 1を 1グループとして、 4つのグループ G 1 ~G4に分割する。グループ G 1の L EDモジュール 1は、発光波長を 365 nm に設定し、グループ G 2の LEDモジュール 1は、発光波長を 395 nmに設定し、グループ G 3の LEDモジュール 1は、発光波長を 375 nmに設定し、グループ G 4の L E Dモジュール 1は、発光波長を 385 n mに設定する。

上記図 1 2, 図 1 3の例では、各傾斜面の短手方向に隣接する 4つの L EDモジュール 1を 1 グループとしている。しかし、各傾斜面の短手方向に隣接しているか否かに関わらず、 1つの L EDモジュール 1を各傾斜面から選択して、当該選択した複数の LEDモジュールを 1グループとしてもよい。この場合、放熱部材 3の長手方向で波長分布の偏りが発生することなく、照射強度分布は、より均一化される。

また、上記各実施形態において放熱部材 3を銅プレートで構成しているが、放熱部材 3をアルミ等の他の材質で構成してもよい。また、上述した各実施形態は組み合わせて実施してもよい。以上、本発明の望ましい実施形態が説明されたが、本発明はこれら特定の実施形態に限定されず、後続する請求範囲の範疇から外れず多様な変更及び修正が成り立てるし、それも本発明の範疇内に属するという。

Claims

請求範囲

【請求項 1】

一面を開口したパッケージ内に紫外線を発する L E Dチップを配置し、パッケージの前記開口にレンズを覆設した複数のし E Dモジュールと、前記複数の L E Dモジュールが第 1の方向に配列実装される基板状の基台ブロックと、前記基台ブロックが前記第 1の方向に対して直交する第 2の方向に複数並べて配置される放熱部材とを備え、前記放熱部材は、前記複数の基台ブロックがそれぞれ配置される複数の傾斜面を有し、前記放熱部材において前記第 2の方向の一方の傾斜面と前記第 2の方向の他方の傾斜面は互いに対向する方向に傾斜する L E Dュニット。

【請求項 2】

前記放熱部材は、前記第 2の方向において傾斜面間に分割された複数の分割部分を有し、前記分割部分の傾斜面に前記基台プロックが配置される請求項 1記載の L E Dユニット。

【請求項 3】

前記レンズは、前記パッケージに直接接合する請求項 1または 2記載の L E Dュニット。

【請求項 4】

前記 L E Dュニットは各 L E Dモジュールから発せられる紫外線の経路上に配置されたレンズをさらに備える請求項 1乃至 3のいずれか 1項に記載の L E Dュニット。

【請求項 5】

前記紫外線の経路上に配置されるレンズはシリンドリカルレンズで構成され、前記第 1の方向に互いに隣接する複数の L E Dモジュールに対応して 1つのシリンドリカルレンズが配置される請求項 4記載の L E Dュニット。

【請求項 6】

前記各基台ブロックに配列実装された L E Dモジュールは、第 2の方向の少なくとも一方に隣接する基台ブロックに実装された L E Dモジュールと、前記第 1の方向において外れるように配置される請求項 1乃至 5のいずれか一項に記載の L E Dュニット。

【請求項 7】

前記第 1の方向に配列実装された複数の L E Dモジュールは、発する紫外線の波長が前記第 1 の方向に沿った列毎に異なることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか一項に記載の L E D ュニット。

【請求項 8】前記第 1の方向に配列実装された複数の L E Dモジュールのうちで少なくとも 1つの L E D モジュールは他の L EDモジュールと異なる波長の紫外線を発する請求項 1乃至 6のいずれか —項に記載の LEDュニット。