WO2017086160A1 - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

光照射装置は、電流が供給されることで発光する発光部を複数有してなる。複数の発光部のそれぞれは、電源に接続された、アノード極性を示す第一給電端子、及びカソード極性を示す第二給電端子と、複数の発光素子と、第一給電端子、複数の発光素子、及び第二給電端子を電気的に直列接続可能に形成された配線パターンとを有する。配線パターンは、第一給電端子と、当該第一給電端子に電気的に最も近い位置に配置された発光素子との間に位置する第一配線領域、及び、第二給電端子と、当該第二給電端子に電気的に最も近い位置に配置された発光素子との間に位置する第二配線領域を有する。複数の発光部のうち、隣接して配置されている２つの発光部において、第一配線領域同士の間隔、又は第二配線領域同士の間隔が、一方の発光部の第一配線領域と他方の発光部の第二配線領域との間隔よりも狭くなるように配置されている。

Description

光照射装置

　本発明は光照射装置に関する。

　光を照射することにより硬化する光硬化材が知られている。光硬化材は、短時間で硬化すること、被照射物の温度を上げずに硬化可能であること、環境にやさしい、などの利点がある。そのため、光硬化材は、電子部品や光学部品などの接着、光硬化材を印刷インクとして用いた印字技術など、様々な用途に利用されている。

　また、光を用いた微細加工を行う露光技術が知られている。露光技術は、例えばＬＥＤの電極パターンの作製や、加速度センサーに代表されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造工程などに利用されている。

　これらの技術において、以前から輝度の高い放電ランプが光源として用いられていた。しかし、近年の固体光源技術の進歩に伴い、放電ランプに代わり、複数のＬＥＤ素子等の発光素子が配置されたものを光源として利用することが検討されている。

　図９に特許文献１における光照射装置１００を示す。光照射装置１００は、２行３列に配置された発光部（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８）を有する。各発光部は、直列に接続された８個の発光素子１０９からなる。各発光部は、それぞれ電源に並列に接続されている。また、各発光素子１０９は、４．６ｍｍの間隔でｘ方向及びｙ方向に配置されている。１行目の発光部（１０３、１０４、１０５）において、紙面左端に位置する各発光素子１０９が電源のアノード側に接続され、紙面右端に位置する各発光素子１０９が電源のカソード側に接続されている。２行目の発光部（１０６、１０７、１０８）において、紙面右端に位置する各発光素子１０９が電源のアノード側に接続され、紙面左端に位置する各発光素子１０９が電源のカソード側に接続されている。

特開２０１１－１０３２６１号公報

　近年、光照射装置の高照度化を達成すべく、光源に多数の発光素子を配置することが求められている。また、光照射装置の小型化の観点から、発光素子の配置間隔を小さくすることが求められている。

　そこで本発明者は、各発光部に多数の発光素子を接続し、さらに、発光素子の配置間隔を狭くする構成について検討したところ、次のような問題が生じることが分かった。以下、具体的に説明する。

　本発明者は、直列に多数の発光素子を接続し、これらの発光素子をさらに並列に接続し、発光部に含まれる発光素子の個数を増加させた。そして、各発光部に電流を供給したところ、隣接する発光部の境界で、基板の表面に沿って放電が生じることを確認した。具体的には、特許文献１の光照射装置１００を例に説明すると、発光部１０３と発光部１０４との境界や、発光部１０６と発光部１０７との境界で放電が起こった。

　上記の放電は、沿面放電と呼ばれる。沿面放電とは、絶縁物上に置かれた電極等の導電体間に高電圧が印加されることにより、絶縁物の表面に沿って生じる放電である。沿面放電は、２つの導電体間における絶縁物の表面に沿った距離、即ち沿面距離が、最小沿面距離よりも短い場合に生じる。最小沿面距離とは、沿面放電が生じなくなる沿面距離の最小値であり、例えば情報技術機器に関する安全規格ＩＥＣ６０９５０に規定されている。当該規格によれば、最小沿面距離は、２つの電極間における電位差に応じて定まり、電位差が大きいほど最小沿面距離は大きく、電位差が小さいほど最小沿面距離は小さい。

　沿面放電が生じると、本来発光部に供給されるべき電流がリークし、発光素子が発光しない、また、発光素子の破損等の原因となる。そのため沿面放電の発生を抑制する必要がある。

　ここで、沿面放電が生じた２個の発光部を、上記の規格に規定された最小沿面距離だけ離間させることで、沿面放電の発生を防止できることが予想される。しかし、発光部同士の間隔を拡げると、単位面積当たりの発光素子の実装密度が低下し、発光素子の高密度実装を図れない。従って、発光部の間隔を拡げることなく、沿面放電を抑制する技術を実現することが望ましい。

　本発明は、沿面放電の発生の抑制、及び発光素子の高密度実装の双方を実現可能な技術を提供することを目的とする。

　本発明の光照射装置は、
　電流が供給されることで発光する発光部を複数有してなる光照射装置であって、
　複数の前記発光部のそれぞれは、
　　電源に接続された、アノード極性を示す第一給電端子、及びカソード極性を示す第二給電端子と、
　　複数の発光素子と、
　　前記第一給電端子、複数の前記発光素子、及び前記第二給電端子を電気的に直列接続可能に形成された配線パターンとを有し、
　前記配線パターンは、
　　前記第一給電端子と、当該第一給電端子に電気的に最も近い位置に配置された前記発光素子との間に位置する第一配線領域、
　　及び、前記第二給電端子と、当該第二給電端子に電気的に最も近い位置に配置された前記発光素子との間に位置する第二配線領域を有し、
　複数の前記発光部のうち、隣接して配置されている２つの前記発光部において、前記第一配線領域同士の間隔、又は前記第二配線領域同士の間隔が、一方の前記発光部の前記第一配線領域と他方の前記発光部の前記第二配線領域との間隔よりも狭くなるように配置されていることを特徴とする。

　上記構成によれば、隣接して配置されている２つの発光部において、同極性の配線領域同士が比較的狭い間隔で配置され、異極性の配線領域同士が比較的広い間隔で配置される。これにより、隣接する配線領域における電位差を小さくすることができるため、沿面放電の発生を抑制することができる。さらに、２つの発光部の配置間隔を比較的狭くすることができる。以上のように、上記構成によれば、沿面放電の発生の抑制、及び発光素子の高密度実装の双方を実現することができる。

　また、上記構成において、
　複数の前記発光部のうち、隣接して配置されている２つの前記発光部において、一方の前記発光部における前記第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向は、他方の前記発光部における前記第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向と異なるものとしても構わない。

　上記構成によれば、第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向と平行な方向に各発光部を並べる際、隣り合う発光部の間隔を比較的小さくすることができる。即ち、当該方向に発光素子を高密度に配置することができる。詳細は発明を実施するための形態の欄で説明する。

　また、上記構成において、
　複数の前記発光部のうち、隣接して配置されている２つの前記発光部において、一方の前記発光部における前記第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向は、他方の前記発光部における前記第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向と逆向きであるものとしても構わない。

　また、上記構成において、
　複数の前記発光部のうち、隣接して配置されているすべての前記発光部同士において、前記第一配線領域同士の間隔、又は前記第二配線領域同士の間隔が、一方の前記発光部の前記第一配線領域と他方の前記発光部の前記第二配線領域との間隔よりも狭くなるように配置されているものとしても構わない。

　上記構成によれば、隣接して配置されているすべての発光部同士において、同極性の配線領域同士が比較的狭い間隔で配置され、異極性の配線領域同士が比較的広い間隔で配置される。これにより、沿面放電の発生をより抑制することができる。

　また、上記構成において、
　複数の前記発光部のそれぞれは、
　　前記第一給電端子及び前記第二給電端子を２つずつ有し、
　　前記第一給電端子同士及び前記第二給電端子同士は、複数の前記発光素子を介して向かい合うように配置されるものとしても構わない。

　上記構成によれば、同極性の２つの給電端子が複数の発光素子を挟むように配置される。これにより、給電端子が発光素子の高密度実装を妨げることを抑制できる。詳細は発明を実施するための形態の欄で説明する。

　また、上記構成において、
　複数の基板を有し、
　複数の前記発光部は、それぞれ別の前記基板上に実装されているものとしても構わない。

　本発明の光照射装置によれば、沿面放電の発生を抑制しつつ、発光素子の高密度実装を実現することができる。

本発明の光照射装置の第一実施形態の構成を模式的に示す図である。 発光部の構成を模式的に示す図である。 配線パターンを説明するための模式図である。 第一実施形態の光照射装置において、隣り合う発光部の境界を模式的に示す図である。 第一実施形態の光照射装置において、隣り合う発光部の境界を模式的に示す図である。 比較例の光照射装置において、隣り合う発光部の境界を模式的に示す図である。 第二実施形態の光照射装置において、発光部の構成を模式的に示す図である。 第二実施形態の光照射装置において、配線パターンを説明するための模式図である。 別実施形態の光照射装置において、発光部の構成を模式的に示す図である。 別実施形態の光照射装置において、発光部の構成を模式的に示す図である。 従来の光照射装置の構成を模式的に示す図である。

　実施形態の光照射装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。

　（第一実施形態）
　［構成］
　第一実施形態における光照射装置１の構成を説明する。光照射装置１は、一例として印刷装置や露光装置の光源として使用される。図１に本実施形態の光照射装置１の模式的な図を示す。光照射装置１は、発光部３、ヒートシンク５、及び水冷ブロック７を備える。本実施形態では、一例として、光照射装置１の発光部３は５個の発光部（３１、３３、３５、３７、３９）によって構成される。

　なお、図１では５個の発光部（３１、３３、３５、３７、３９）が並ぶ方向をｘ方向とし、ｘ方向に直交する方向をｙ方向としている。

　発光部（３１、３９）は、ｘ方向に並んで配置された３個のＬＥＤ基板８を含む。発光部（３３、３５、３７）は、ｘ方向に並んで配置された２個のＬＥＤ基板８を含む。このように発光部３は、１２個のＬＥＤ基板８を含む。

　各ＬＥＤ基板８には、多数のＬＥＤ素子（図示略）が配置されている。図１では、ＬＥＤ素子が配置される領域を便宜的に矩形で示している。発光部（３１、３５、３９）のＬＥＤ基板８には、３６５ｎｍの波長である紫外光を出射するＬＥＤ素子が配置され、発光部（３３、３７）のＬＥＤ基板８には、４０５ｎｍの波長である紫外光を出射するＬＥＤ素子が配置されている。

　上記のように、発光部（３１、３９）は、発光部（３３、３５、３７）に比べ、ＬＥＤ基板８の個数が多いため、配置されるＬＥＤ素子の個数も発光部（３３、３５、３７）に比べて多い。そのため、発光部（３１、３９）は、発光部（３３、３５、３７）に比べ、高い電圧を供給可能な電源に接続される。一例として、発光部（３１、３９）は、１９２Ｖの電圧を供給可能な電源に接続され、発光部（３３、３５、３７）は、１２８Ｖの電圧を供給可能な電源に接続される。

　本実施形態では、発光部（３１、３３、３５、３７、３９）は、それぞれ異なる電源に接続されている。なお、１９２Ｖを供給可能な電源と、１２８Ｖを供給可能な電源の２つの電源を準備し、発光部（３１、３９）が１９２Ｖの電源を共有し、発光部（３３、３５、３７）が１２８Ｖの電源を共有しても構わない。

　発光部３の詳細については後述する。

　１２個のヒートシンク５の上面には、１２個のＬＥＤ基板８が取り付けられている。ヒートシンク５は、発光部３が通電された際に発生する熱を水冷ブロック７へ伝導する。一例として、ヒートシンク５は、Ｃｕ（銅）によって構成される。

　水冷ブロック７の上面には、ヒートシンク５が取り付けられている。水冷ブロック７は、ヒートシンク５からの熱を光照射装置１の外部へ排出する。具体的には、冷却水が一方の配管継手１１から流入し、水冷ブロック７内を通って他方の配管継手１３へと循環することにより、発光部３が冷却される。

　［発光部の構成］
　続いて発光部３について説明する。一例として、図２を参照して発光部３３について説明する。図２は図１における発光部３のうち、発光部３３を模式的に示す図である。

　上述のように、発光部３３は、ｘ方向に並ぶ２個のＬＥＤ基板（８１、８３）を含む。発光部３３は、２個のＬＥＤ基板（８１、８３）上に、第一給電端子３３１、第二給電端子３３２、ＬＥＤ素子１５、配線パターン３３３、及びツェナーダイオード３３７を有する。なお図２では、ＬＥＤ素子１５に縦線を付した。

　第一給電端子３３１は、ＬＥＤ基板８１のｘ方向側の角に２個設けられる。第二給電端子３３２は、ＬＥＤ基板８３の－ｘ方向側の角に２個設けられる。第一給電端子３３１及び第二給電端子３３２は、外部電源から電力をＬＥＤ素子１５に供給するための接続端子である。本実施形態では、第一給電端子３３１は、外部電源のアノード側、即ち、高電位側に接続され、第二給電端子３３２は、外部電源のカソード側、即ち、低電位側に接続される。なお図２では、アノード極性を示す第一給電端子３３１に「Ａ」を付し、カソード極性を示す第二給電端子３３２に「Ｋ」を付した。図３以降においても同様である。

　ＬＥＤ素子１５は、ＬＥＤ基板（８１、８３）に多数配置される。本実施形態では、一例として、ＬＥＤ素子１５は各ＬＥＤ基板（８１、８３）に１６０個ずつ配置される。各ＬＥＤ基板（８１、８３）では、ＬＥＤ素子１５は、ｙ方向に１０個、ｘ方向に１６個並んでいる。なお、ｙ方向に並ぶ１０個のＬＥＤ素子１５は、隣り合う１０個のＬＥＤ素子１５と、ｙ方向における座標がずれるように配置されている。即ち、ＬＥＤ素子１５は市松模様状に配置されている。なお、ＬＥＤ素子１５が「発光素子」に該当する。

　配線パターン３３３は、一例としてＣｕ（銅）などの金属材料を用いてＬＥＤ基板８に形成される金属配線である。配線パターン３３３は、第一給電端子３３１、各ＬＥＤ基板（８１、８３）に配置されるＬＥＤ素子１５、及び第二給電端子３３２を電気的に接続する。配線パターン３３３についての詳細は後述する。

　ツェナーダイオード３３７は、ＬＥＤ素子１５を過電圧や静電気から保護するための素子である。ツェナーダイオード３３７は、第一給電端子３３１及び第二給電端子３３２が接続される電源に対し並列に接続される。なお、発光部３３はツェナーダイオード３３７を備えなくても構わない。

　続いて、図３を参照して配線パターン３３３について説明する。

　図３に、ＬＥＤ基板（８１、８３）に形成された配線パターン３３３を示す。図３に示すように、配線パターン３３３は、第一配線領域３３４、第二配線領域３３５、及び中間領域３３６を含む。図３では、便宜的に第一配線領域３３４に右斜線を付し、第二配線領域３３５に左斜線を付した。また、中間領域３３６を破線で囲った。

　本実施形態では一例として、ＬＥＤ基板（８１、８３）には、１６列ずつの配線パターン３３３が形成されている。なお、図３では便宜的にＬＥＤ素子１５及び配線パターン３３３のうち一部の中間領域３３６の図示を省略している。

　第一配線領域３３４は、第一給電端子３３１に接続され、第一給電端子３３１と同電位となる領域である。第二配線領域３３５は、第二給電端子３３２に接続され、第二給電端子３３２と同電位となる領域である。即ち、配線パターン３３３において、第一配線領域３３４の電位が最も高く、第二配線領域３３５の電位が最も低い。中間領域３３６は、第一配線領域３３４及び第二配線領域３３５の間に形成される。

　ＬＥＤ素子１５は、配線パターン３３３上に配置される。具体的には、第一配線領域３３４に１０個のＬＥＤ素子１５が配置され、また、第二配配線領域３３５に１０個のＬＥＤ素子１５が配置される。さらに、中間領域３３６の各列に、ＬＥＤ素子１５が１０個ずつ配置される。

　図示を省略するが、配線パターン３３３上に配置された各ＬＥＤ素子１５は、左隣りの配線パターン３３３にワイヤ接続される。これにより、各ＬＥＤ基板（８１、８３）においてｘ方向に並ぶ１６個のＬＥＤ素子が電気的に直列に接続されている。

　また、ＬＥＤ基板（８１、８３）は、連結部材１９によって連結されている。連結部材１９は導電性を有し、一例として金属からなる。そのため、ｘ方向に並ぶ１６個のＬＥＤ素子１５同士が電気的に直列に接続される。即ち、ｘ方向に並ぶ３２個のＬＥＤ素子１５が電気的に直列に接続されている。

　さらに、本実施形態では、第一配線領域３３４及び第二配線領域３３５の間に、電気的に直列接続された３２個のＬＥＤ素子１５が１０組配置されている。即ち、当該１０組のＬＥＤ素子１５は、第一給電端子３３１及び第二給電端子３３２の間で電気的に並列に接続されている。

　以上発光部３３について説明したが、他の発光部（３１、３５、３７、３９）も同様の構成である。即ち、他の発光部（３１、３５、３７、３９）も発光部３３と同様に、２個または３個のＬＥＤ基板８、２個の第一給電端子、２個の第二給電端子、ＬＥＤ素子１５、第一給電端子とＬＥＤ素子１５と第二給電端子とを電気的に接続する配線パターン、及びツェナーダイオードを含む。

　［極性］
　続いて、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、隣り合う発光部における極性について説明する。

　図４Ａは、発光部３１及び発光部３３の境界を示す図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、便宜的に、ＬＥＤ素子１５の図示を省略した。また、配線パターンのうち第一配線領域に右斜線を付し、第二配線領域に左斜線を付した。

　図４Ａに示すｘ方向側（紙面右側）のＬＥＤ基板８３は、発光部３３が備えるＬＥＤ基板であり、－ｘ方向側（紙面左側）のＬＥＤ基板８４は、発光部３１が備えるＬＥＤ基板である。

　図４Ａに示すように、発光部３１及び発光部３３は、各ＬＥＤ基板（８４、８３）の第二配線領域同士（３１５、３３５）が隣接し、第二給電端子同士（３１２、３３２）が隣接するように配置されている。また、発光部３１及び発光部３３は、各ＬＥＤ基板（８４、８３）の第一配線領域同士（図示略）が離れ、第一給電端子同士（図示略）が離れるように配置されている。換言すると、発光部３１における第一配線領域（図示略）から第二配線領域３１５に向かう方向はｘ方向であるのに対し、発光部３３における第一配線領域（図示略）から第二配線領域３３５に向かう方向は－ｘ方向であり、双方は逆向きの関係にある。より一般的に言うと、発光部３１及び発光部３３において、第一配線領域から第二配線領域に向かう方向は異なっており、それぞれはＬＥＤ基板（８４、８３）の境界を軸として対称な関係にある。

　なお、発光部３１の第二配線領域３１５、及び発光部３３の第二配線領域３３５の間隔（より具体的には、ＬＥＤ素子が配置される領域同士の間隔）は一例として１．８ｍｍである。また、発光部３１の第二給電端子３１２、及び発光部３３の第二給電端子３３２の間隔は一例として２．１ｍｍである。

　図４Ｂは、発光部３３及び発光部３５の境界を示す図である。図４Ｂに示すｘ方向側（紙面右側）のＬＥＤ基板８５は、発光部３５が備えるＬＥＤ基板であり、－ｘ方向側（紙面左側）のＬＥＤ基板８１は、発光部３３が備えるＬＥＤ基板である。

　図４Ｂに示すように、発光部３３及び発光部３５は、各ＬＥＤ基板（８１、８５）の第一配線領域同士（３３４、３５４）が隣接し、第一給電端子同士（３３１、３５１）が隣接するように配置されている。また、発光部３３及び発光部３５は、各ＬＥＤ基板（８１、８５）の第二配線領域同士（図示略）が離れ、第二給電端子同士（図示略）が離れるように配置されている。換言すると、発光部３３における第一配線領域３３４から第二配線領域（図示略）に向かう方向は－ｘ方向であるのに対し、発光部３５における第一配線領域３５４から第二配線領域（図示略）に向かう方向はｘ方向であり、双方は逆向きの関係にある。より一般的に言うと、発光部３３及び発光部３５において、第一配線領域から第二配線領域に向かう方向は異なっており、それぞれはＬＥＤ基板（８１、８５）の境界を軸として対称な関係にある。

　なお、発光部３３の第一配線領域３３４、及び発光部３５の第一配線領域３５４の間隔（より具体的には、ＬＥＤ素子が配置される領域同士の間隔）は一例として１．８ｍｍである。また、発光部３３の第一給電端子３３１、及び発光部３５の第一給電端子３５１の間隔は一例として２．１ｍｍである。

　また、図示しないが発光部３５及び発光部３７は、図４Ａのように、第二配線領域同士が隣接し、さらに、第二給電端子同士が隣接するように配置されている。そして、図示しないが発光部３７及び発光部３９は、図４Ｂのように、第一配線領域同士が隣接し、さらに、第一給電端子同士が隣接するように配置されている。

　以上のように、隣り合う全ての発光部（３１、３３、３５、３７、３９）の境界において、第一配線領域同士、及び、第一給電端子同士が隣接するか、又は、第二配線領域同士、及び、第二給電端子同士が隣接する。

　（比較例）
　続いて、比較例の光照射装置について説明する。比較例の光照射装置は、第一実施形態の光照射装置１と、隣り合う発光部における極性のみ異なり他の構成は同様である。以下、図５を参照して、比較例の光照射装置において隣り合う発光部の極性について説明する。なお図５では、図４Ａ及び図４Ｂと同様に、ＬＥＤ素子１５の図示を省略し、配線パターンのうち第一配線領域に右斜線を付し、第二配線領域に左斜線を付した。

　図示を省略するが比較例の光照射装置は第一実施形態の光照射装置１と同様に、５個の発光部を有する。図５は、比較例の光照射装置における５個の発光部のうち、隣り合う発光部（９１、９３）の境界を模式的に示す図である。

　図５に示すように、発光部９１及び発光部９３は、発光部９１の第一配線領域９１４及び発光部９３の第二配線領域９３５が隣接し、発光部９１の第二配線領域（図示略）及び発光部９３の第一配線領域（図示略）が離れるように配置されている。また、発光部９１の第一給電端子９１１及び発光部９３の第二給電端子９３２が隣接し、発光部９１の第二給電端子（図示略）及び発光部９３の第一給電端子（図示略）が離れるように配置されている。換言すると、発光部９１における第一配線領域９１４から第二配線領域（図示略）に向かう方向は－ｘ方向であり、発光部９３における第一配線領域（図示略）から第二配線領域９３５に向かう方向は－ｘ方向であり、双方は一致する。

　比較例の光照射装置では、隣り合う全ての発光部の境界において、図５に示すように各発光部における第一配線領域は、右隣りの発光部における第二配線領域に隣接する。また、各発光部における第一給電端子は、右隣りの発光部における第二給電端子に隣接する。

　（検証）
　本発明者は、比較例の光照射装置を構成し、各発光部に電流を供給した。すると、隣り合う発光部の境界で、ＬＥＤ基板に沿って沿面放電が起こることを確認した。以下、この現象について具体的に説明する。

　比較例の光照射装置における５個の発光部は、第一実施形態の光照射装置１と同様に、それぞれ異なる電源に接続されている。具体的には、５個の発光部は、右方向（図１のｘ方向）に向かって順番に、１９２Ｖ、１２８Ｖ、１２８Ｖ、１２８Ｖ、１９２Ｖの電源に接続されている。

　このような比較例の光照射装置において、沿面放電は、隣接する発光部の境界のうち特定の境界で生じた。具体的には、１９２Ｖの電源に接続される発光部の右隣りに、１２８Ｖの電源に接続される発光部が位置する場合に、当該２つの発光部の境界で沿面放電が生じた。なお、他の隣接する発光部の境界においては沿面放電が生じなかった。

　本発明者は、比較例の光照射装置において沿面放電が生じた理由について以下のように考察している。

　比較例の光照射装置では、図５に示すように、各発光部の第一配線領域は、右隣りの発光部における第二配線領域に隣接するとともに、各発光部の第一給電端子は、右隣りの発光部における第二給電端子に隣接している。そのため、左側の発光部が１９２Ｖの電源に接続される場合、左側の発光部における第一給電端子及び第一配線領域と、右側の発光部における第二給電端子及び第二配線領域との間では１９２Ｖもの電位差が生じる。

　ここで、図５に示すように、右側の発光部９３における第二配線領域９３５と、左側の発光部９１における第一配線領域９１４との間の距離は小さい。一例として、当該距離は１．８ｍｍである。比較例の光照射装置も第一実施形態の光照射装置１と同様に、各ＬＥＤ基板（９１、９３）にＬＥＤ素子１５を配置する領域を確保すべく、第一配線領域及び第二配線領域がＬＥＤ基板（９１、９３）の端部に形成されているためである。

　また、図５に示すように、右側の発光部９３の第二給電端子９３２と、左側の発光部９１の第一給電端子９１１との間の距離も小さい。一例として、当該距離は２．１ｍｍである。比較例の光照射装置も第一実施形態の光照射装置１と同様に、ＬＥＤ素子１５の高密度実装を実現すべく、各ＬＥＤ基板が狭い間隔で配置されているためである。

　本発明者は、１９２Ｖの電源に接続される発光部の右隣りに、１２８Ｖの電源に接続される発光部が位置する場合、上記のように狭い間隔で配置された給電端子同士や配線領域同士の間に１９２Ｖもの高い電位差が発生し、その結果、沿面放電が起こったものと考察した。

　このような沿面放電の発生を防止するため、隣接する給電端子の間隔や隣接する配線領域の間隔を拡げることも考えられる。しかし、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、給電端子の間隔や配線領域の間隔を拡げると、ＬＥＤ素子の高密度実装の妨げとなり好ましくない。

　なお、情報技術機器に関する安全規格ＩＥＣ６０９５０によれば、１９２Ｖの電位差が生じる場合、隣り合う導電体に２．５ｍｍの間隔を設けることで、沿面放電を防止できることが記載されている。しかし、上述のように、給電端子の間隔は一例として２．１ｍｍであり、配線領域の間隔は一例として１．８ｍｍである。給電端子の間隔や配線領域の間隔を２．５ｍｍまで拡張すると、ＬＥＤ素子の高密度実装を図ることができない。

　そこで本発明者は、第一実施形態の光照射装置１を構成し、各発光部（３１、３３、３５、３７、３９）に電流を供給したところ、隣り合う発光部の境界の何れにおいても、沿面放電が発生しないことを確認することができた。本発明者は、第一実施形態の光照射装置１によれば沿面放電の発生を防止できる理由につき、以下のように考察している。

　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第一実施形態の光照射装置１によれば、隣り合う発光部において、同極性の配線領域同士が隣接するとともに、同極性の給電端子同士が隣接する。具体的には、図４Ａの場合、カソード極性が隣接し、図４Ｂの場合、アノード極性が隣接している。

　図４Ａのようにカソード極性同士が隣接する場合、配線領域同士（３１５、３３５）や給電端子同士（３１２、３３２）に生じる電位差は０Ｖである。また、図４Ｂのようにアノード極性同士が隣接する場合、配線領域同士（３３４、３５４）や給電端子同士（３３１、３５１）に生じる電位差は６４Ｖまたは０Ｖである。より具体的には、発光部３７及び発光部３９のように（図１参照）、１２８Ｖの電源に接続される発光部と１９２Ｖの電源に接続される発光部とが隣接する場合、電位差は１９２Ｖ及び１２８Ｖの差分の６４Ｖとなる。また、発光部３３及び発光部３５のように（図１参照）、１２８Ｖの電源に接続される発光部同士が隣接する場合、電位差は１２８Ｖ及び１２８Ｖの差分の０Ｖとなる。

　以上のように第一実施形態の光照射装置１によれば、隣り合う発光部の境界における電位差が、０Ｖまたは６４Ｖとなり、比較例の光照射装置における電位差に比べて大幅に小さくすることができる。これにより、第一実施形態の光照射装置１によれば、隣り合う給電端子の間隔や配線領域の間隔を拡げることなく、沿面放電の発生を抑制することができる。即ち、第一実施形態の光照射装置１によれば、沿面放電の発生を抑制しつつ、ＬＥＤ素子の高密度実装をも実現することができる。

　さらに、情報技術機器に関する安全規格ＩＥＣ６０９５０によれば、６４Ｖの電位差が生じる場合、隣り合う導電体に１．６ｍｍの間隔を設けることで沿面放電を防止できることが記載されている。そのため、隣り合う給電端子の間隔（例えば２．１ｍｍ）や配線領域の間隔（１．８ｍｍ）を１．６ｍｍまで狭めることも可能となり、光照射装置の小型化をさらに促進することができる。

　（第二実施形態）
　続いて、第二実施形態における光照射装置について説明する。第一実施形態の光照射装置１では、隣り合う発光部において、第一配線領域から第二配線領域に向かう方向は逆向きである（図４Ａ及び図４Ｂ参照）。これに対し、第二実施形態の光照射装置では、隣り合う発光部において、第一配線領域から第二配線領域に向かう方向は同じ向きである。以下、このような第二実施形態の光照射装置について、第一実施形態の光照射装置１と異なる点を重点的に説明する。

　第二実施形態の光照射装置は、第一実施形態の光照射装置１と同様に、５個の発光部を有する。図６は、第二実施形態の光照射装置に含まれる５個の発光部のうちの一つの発光部５３を模式的に示した図である。発光部５３は、第一実施形態の発光部３３と同様に、第一給電端子５３１、第二給電端子５３２、ＬＥＤ素子１５、配線パターン５３３、及びツェナーダイオード５３７を有する。

　なお、図６では５個の発光部が並ぶ方向をｘ方向とし、ｘ方向に直交する方向をｙ方向としている。

　図６に示すように、各ＬＥＤ基板にはＬＥＤ素子１５がｙ方向に１６個配置され、ｘ方向に１０個配置されている。ｙ方向に並ぶ１６個のＬＥＤ素子１５は電気的に直列に接続され、当該１６個のＬＥＤ素子１５は、ｘ方向に１０組、電気的に並列に接続されている。即ち、第二実施形態の光照射装置は、第一実施形態の光照射装置１と、ＬＥＤ素子１５の直列接続される方向及び並列接続される方向が異なる。

　続いて図７を参照して、第二実施形態の光照射装置において、隣り合う発光部の境界の極性について説明する。なお、図７では、図４Ａ及び図４Ｂと同様に、ＬＥＤ素子１５の図示を省略し、配線パターンのうち第一配線領域に右斜線を付し、第二配線領域に左斜線を付した。

　図７は、第二実施形態の光照射装置において、隣り合う発光部５１及び発光部５３の境界を示す図である。図７に示すように、発光部５１の第一配線領域５１４及び発光部５３の第一配線領域５３４が隣接し、発光部５１の第二配線領域５１５及び発光部５３の第二配線領域５３５が隣接する。また、発光部５１の第一給電端子５１１及び発光部５３の第一給電端子５３１が隣接し、発光部５１の第二給電端子５１２及び発光部５３の第二給電端子５３２が隣接する。なお、発光部５１及び発光部５３において、第一配線領域（５１４、５３４）から第二配線領域（５１５、５３５）に向かう方向はそれぞれｙ方向であり、双方は同じ向きである。

　第二実施形態の光照射装置では、発光部５１及び発光部５３に限らず、隣り合う全ての発光部について、発光部の境界の極性が図７に示すようになっている。即ち、同極性の配線領域同士、及び給電端子同士が隣接するように配置されている。

　従って、第二実施形態の光照射装置によれば、第一実施形態の光照射装置１と同様の理由により、沿面放電の発生を抑制することができ、さらに、ＬＥＤ素子の高密度実装を実現できる。

　但し、第二実施形態の光照射装置では、図６に示すように、ツェナーダイオード５３７を第一給電端子５３１及び第二給電端子５３２の間に接続するための配線パターン５３３がｙ方向に延伸する。当該配線パターン５３３上にはＬＥＤ素子１５は配置されない。そのため、隣接する発光部の境界において出射光の照度が低下してしまう虞がある。これに対し、第一実施形態の光照射装置１はＬＥＤ素子１５を等間隔で配置可能であるため、照度の均一化という観点で第二実施形態の光照射装置に比べて有効である。

　また、上述のように第二実施形態の光照射装置は、第一実施形態の光照射装置１と、ＬＥＤ素子１５の直列接続される方向及び並列接続される方向が異なる。より具体的には、第二実施形態の光照射装置では、図６に示すように、ｙ方向に並ぶ１６個のＬＥＤ素子１５が電気的に直列に接続され、当該１６個のＬＥＤ素子１５は、ｘ方向に２０組、電気的に並列に接続されている。

　このように並列接続されるＬＥＤ素子１５の個数が多い場合、電源ケーブルに大電流を流す必要が生じ、電源ケーブルの発熱量が大きくなる。また発熱を抑えるために径の太いケーブルを使わなければならず、これは装置設計上好ましくない。

　これに対し第一実施形態の光照射装置１では、図２に示すように、ｘ方向に並ぶ３２個のＬＥＤ素子１５が電気的に直列に接続され、当該３２個のＬＥＤ素子１５は、ｙ方向に１０組、電気的に並列に接続されている。即ち、第一実施形態の光照射装置１では、第二実施形態の光照射装置に比べ、並列接続されるＬＥＤ素子１５の個数が少ない。そのため、第一実施形態の光照射装置１では、第二実施形態の光照射装置に比べ、小さい電流が電源ケーブルを流れる結果、電源ケーブルの発熱量が増大しない。また、第一実施形態の光照射装置１では、各発光部においてｘ方向に連結するＬＥＤ基板８の個数を増やしても、並列接続されるＬＥＤ素子１５の個数は変化しないため、電源ケーブルの発熱量が増大しない。

　（別実施形態）
　なお、光照射装置は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の別実施形態に係る構成を任意に選択して、上記の実施形態に係る構成に採用してもよいことは勿論である。

　〈１〉第一実施形態の光照射装置１では、隣り合う全ての発光部（３１、３３、３５、３７、３９）の境界において、第一配線領域同士が隣接するとともに第一給電端子同士が隣接するか、又は、第二配線領域同士が隣接するとともに第二給電端子同士が隣接するが、これに限らない。即ち、少なくとも沿面放電が起こる発光部（３１、３３）の境界において、同極性の給電端
子同士、及び同極性の配線領域同士が隣接すれば構わない。

　〈２〉第一実施形態の光照射装置１では、各発光部（３１、３３、３５、３７、３９）は、第一給電端子及び第二給電端子を２個ずつ有するが、これに限らない。例えば図８Ａに示す発光部３３及び図８Ｂに示す発光部５３のように第一給電端子及び第二給電端子を１個ずつ有するように構成しても構わない。また、第一給電端子及び第二給電端子を３個以上ずつ有するように構成しても構わない。なお、第一実施形態によれば、第一給電端子同士及び第二給電端子同士が複数のＬＥＤ素子１５を介して向かい合うように配置されるため、ＬＥＤ素子１５の配置領域が縮小せず、ＬＥＤ素子１５の高密度実装を実現できる。

　〈３〉上記の実施形態では、配線パターンのうち第一配線領域は第一給電端子と同電位となる領域であり、第二配線領域は第二給電端子と同電位となる領域であると説明したが（図３参照）、これに限らない。即ち、第一配線領域の電位は、第二配線領域の電位及び中間領域の電位に比べ、第一給電端子の電位に近ければよく、第二配線領域の電位は、第一配線領域の電位及び中間領域の電位に比べ、第二給電端子の電位に近ければよい。換言すると、第一配線領域は、第一給電端子の電位に最も近い電位を有する領域であっても構わないし、第二配線領域は、第二給電端子の電位に最も近い電位を有する領域であっても構わない。なお、電位が同じであること、及び、電位が最も近いことを総称して、「電気的に最も近い位置に配置された」と表現している。

　〈４〉また、光照射装置１は、ヒートシンク５及び水冷ブロック７を備えないものとしても構わない。また、発光部３は５個の発光部（３１、３３、３５、３７、３９）により構成されるが、発光部の個数はこれに限らない。また、５個の発光部（３１、３３、３５、３７、３９）のそれぞれは、２個または３個のＬＥＤ基板８を含むが、１個のＬＥＤ基板により構成されても構わない。また、発光部（３１、３３、３５、３７、３９）ごとにＬＥＤ基板８が異なる構成に限らず、１個のＬＥＤ基板８に５個の発光部が形成されても構わない。なお、第一実施形態の光照射装置１のように各発光部を複数のＬＥＤ基板８によって構成することにより、発光部３の多波長化や照度分布の改善を図ることができる。また、あるＬＥＤ基板８に破損等が生じた場合、当該基板について修理、交換等の対応が可能となる。

　　　　１：第一実施形態の光照射装置
　　　　３：発光部
３１、３３、３５、３７、３９：発光部
３３１、３５１：第一給電端子
３１２、３３２：第二給電端子
３３３、５３３：配線パターン
３３４、３５４：第一配線領域
３１５、３３５：第二配線領域
　　３３６：中間領域
　　３３７：ツェナーダイオード
　　　　５：ヒートシンク
　　　　７：水冷ブロック
　　　　８：ＬＥＤ基板
８１、８３、８４、８５：ＬＥＤ基板
１１、１３：配管継手
　　　１５：ＬＥＤ素子
５１、５３：第二実施形態のＬＥＤ基板
５１１、５３１：第二実施形態の第一給電端子
５１２、５３２：第二実施形態の第二給電端子
５１４、５３４：第二実施形態の第一配線領域
５１５、５３５：第二実施形態の第二配線領域
９１、９３：比較例のＬＥＤ基板
９１１：比較例の第一給電端子
９３２：比較例の第二給電端子
９１４：比較例の第一配線領域
９３５：比較例の第二配線領域
 

Claims (6)

1. 　電流が供給されることで発光する発光部を複数有してなる光照射装置であって、
   　複数の前記発光部のそれぞれは、
   　　電源に接続された、アノード極性を示す第一給電端子、及びカソード極性を示す第二給電端子と、
   　　複数の発光素子と、
   　　前記第一給電端子、複数の前記発光素子、及び前記第二給電端子を電気的に直列接続可能に形成された配線パターンとを有し、
   　前記配線パターンは、
   　　前記第一給電端子と、当該第一給電端子に電気的に最も近い位置に配置された前記発光素子との間に位置する第一配線領域、
   　　及び、前記第二給電端子と、当該第二給電端子に電気的に最も近い位置に配置された前記発光素子との間に位置する第二配線領域を有し、
   　複数の前記発光部のうち、隣接して配置されている２つの前記発光部において、前記第一配線領域同士の間隔、又は前記第二配線領域同士の間隔が、一方の前記発光部の前記第一配線領域と他方の前記発光部の前記第二配線領域との間隔よりも狭くなるように配置されていることを特徴とする光照射装置。
2. 　複数の前記発光部のうち、隣接して配置されている２つの前記発光部において、一方の前記発光部における前記第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向は、他方の前記発光部における前記第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向と異なることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 　複数の前記発光部のうち、隣接して配置されている２つの前記発光部において、一方の前記発光部における前記第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向は、他方の前記発光部における前記第一配線領域から前記第二配線領域に向かう方向と逆向きであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
4. 　複数の前記発光部のうち、隣接して配置されているすべての前記発光部同士において、前記第一配線領域同士の間隔、又は前記第二配線領域同士の間隔が、一方の前記発光部の前記第一配線領域と他方の前記発光部の前記第二配線領域との間隔よりも狭くなるように配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の光照射装置。
5. 　複数の前記発光部のそれぞれは、
   　　前記第一給電端子及び前記第二給電端子を２つずつ有し、
   　　前記第一給電端子同士及び前記第二給電端子同士は、複数の前記発光素子を介して向かい合うように配置されることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の光照射装置。
6. 　複数の基板を有し、
   　複数の前記発光部は、それぞれ別の前記基板上に実装されていることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の光照射装置。
    

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