(57)【要約】【課題】紫外線ＬＥＤなど発熱量の多い発光素子が搭載された光源装置において、高効率で発熱対策ができる構造のものを提供する。【解決手段】この光源装置１は、金属製の第１平板２と、第１平板２に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板３と、第１平板２の外面に実装された発光素子４と、ベース５１とそれに立てられた多数の放熱フィン５２を有し、第２平板３の内面にベース５１の外面が接するように取り付けられたヒートシンク５と、第１平板２の内面との間にヒートシンク５が配置される位置に設けられ、多数の放熱フィン５２の間を通過させて第１平板２の内面に風を当てるファン６と、を備える。【選択図】図１
2020177774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の第１平板と、
該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、
前記第１平板の外面に実装された発光素子と、
ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記第２平板の内面に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、
前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられ、前記多数の放熱フィンの間を通過させて前記第１平板の内面に風を当てるファンと、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
金属製の第１平板と、
該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、
前記第１平板の外面に実装された発光素子と、
前記第２平板の内面に接するように取り付けられた平板状のペルチェ素子と、
ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記ペルチェ素子に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、
前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられ、前記多数の放熱フィンの間を通過させて前記第１平板の内面に風を当てるファンと、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源装置において、
前記第１平板に取り付けられてその温度を検出する温度センサーを更に備えることを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線ＬＥＤなど発熱量の多い発光素子が搭載された光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発熱量の多い電子部品が搭載された電子機器において、発熱対策の技術は重要である。発熱対策のための発熱対策部品としては、空冷方式では、電子部品が実装された基板に取り付けられるヒートシンク及びこれを冷却するファン、ペルチェ素子などが有る。光源装置においても、同様な発熱対策がなされる。
【０００３】
例えば、特許文献１の段落００１４には、ＬＥＤ照明器において、ＬＥＤが実装された基板（スプレッダ板）を銅やアルミニウムなどの高い熱伝導性を有する金属製とし、それにヒートシンクなどが取り付けられることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２の段落００１６には、発光素子などで発生する熱がカバー体を経由して、ペルチェ素子、ヒートシンク、ファンなどにより冷却される光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１０６３５７号公報
【特許文献２】特開２０１７−５０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、発光素子の中には、紫外線ＬＥＤなどのように発熱量が非常に多く、温度の変化に対し急激に特性が変化するものも少なくないため、発熱対策部品を単に取り付けるのではなく、できるだけ高効率で（つまり、少ない占有体積で）発熱対策ができる構造であるのが望ましい。なお、紫外線ＬＥＤが搭載された光源装置は、物品の検査照明用、印刷インキの硬化用、樹脂の硬化用、又は殺菌用などに用いることが可能である。また、発熱対策として、大別して空冷方式の他に液冷方式が有るが、空冷方式の方が大きさ、重量、持ち運び易さなどの点から、多様な用途の光源装置に適用し易い。
【０００７】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、紫外線ＬＥＤなど発熱量の多い発光素子が搭載された光源装置において、高効率で発熱対策ができる構造のものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光源装置は、金属製の第１平板と、該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、前記第１平板の外面に実装された発光素子と、ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記第２平板の内面に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられ、前記多数の放熱フィンの間を通過させて前記第１平板の内面に風を当てるファンと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の光源装置は、金属製の第１平板と、該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、前記第１平板の外面に実装された発光素子と、前記第２平板の内面に接するように取り付けられた平板状のペルチェ素子と、ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記ペルチェ素子に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられ、前記多数の放熱フィンの間を通過させて前記第１平板の内面に風を当てるファンと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の光源装置は、請求項１又は２に記載の光源装置において、前記第１平板に取り付けられてその温度を検出する温度センサーを更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光源装置によれば、紫外線ＬＥＤなど発熱量の多い発光素子が搭載された光源装置において、高効率で発熱対策ができる構造のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る光源装置を示す正面図である。
【図２】同上の光源装置を示す右側面図である。
【図３】同上の光源装置を示す左側面図である。
【図４】同上の光源装置を示す平面図である。
【図５】同上の光源装置において放熱フィンの形状の他の例を示す正面図である。
【図６】同上の光源装置において放熱フィンの形状の他の例を示す平面図である。
【図７】同上の光源装置と制御装置（ブロック図で示している）を示す正面図である。
【図８】同上の図１に示す光源装置に更にペルチェ素子を設けた光源装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る光源装置１は、図１〜図４に示すように、第１平板２と第２平板３と発光素子４とヒートシンク５とファン６と温度センサー７を備える。なお、図１〜図４（及び後述する図５及び図６）においては、光源装置１のカバー体１ａ（図７参照）は省略して示している。
【００１４】
第１平板２と第２平板３はともに、銅、アルミニウムなどの高い熱伝導性を有する金属製である。第２平板３は、第１平板２に略垂直に一体成形又は溶接等により接続されたものである。よって、第１平板２と第２平板３は、正面視Ｌ字形状をなす。なお、図１において、符号３Ａは第２平板３をフレーム体１ｂに固定して支持する第２平板支持脚体であり、複数個設けられている。
【００１５】
発光素子４は、１個又は複数個（図１及び図３では５個）設けられ、第１平板２の外面に実装される。実装は、通常、高熱伝導性のプリント基板４Ａ（例えば、絶縁層がその上に形成され更にその上に必要な配線パターンや外部接続パッドなどが形成された銅、アルミニウムなどの金属ベース基板など）を介して行われる。発光素子４は、例えば、紫外線ＬＥＤとすることができる。なお、図１等において、符号４Ｂはプリント基板４Ａに結線されるプリント基板４Ａ用の電源（及び／又は信号）の配線を示している。配線４Ｂは、適宜、本数や結線の方法などを決めることができる。
【００１６】
ヒートシンク５は、ベース５１とそれに（より詳しくはその内面に）立てられた多数の放熱フィン５２を有する。ベース５１は、平板状である。多数の放熱フィン５２は、細長い板状（図１参照）、棒状、ピン状、などの形状の放熱フィン５２が図４に示すようにマトリックス状（図４においては左右方向に５個のものが上下方向に１７列に配列）に配置されたものとすることができる。放熱フィン５２の平面視形状は、楕円形状のように短軸と長軸を有する形状（図４参照）又は長方形状のように短辺と長辺を有する形状とすることができるが、特に限定されるものではない。或いは、多数の放熱フィン５２は、図５及び図６に示すように一方向（図５及び図６では左右方向）に延びた平板状の放熱フィン５２が間隔をあけて配列（図６においては１７列に配列）されたものとすることができる。この場合でも、放熱フィン５２の具体的な平面視形状は、平板状以外にも波状などの形状とすることができ、特に限定されるものではない。
【００１７】
ヒートシンク５は、第２平板３の内面にベース５１の外面（多数の放熱フィン５２が設けられた面（内面）の反対側の面）が接する（通常、熱伝導性絶縁シート（図示せず）を介して接する）ように取り付けられる。上記のように多数の放熱フィン５２がマトリックス状に配置されたものの場合で放熱フィン５２の平面視形状が短軸と長軸又は短辺と長辺を有する形状の場合、長軸又は長辺の方向が第１平板２に対して略垂直な方向として、後述するファン６の風が多数の放熱フィン５２に接触しながら通過して第１平板２に当たり易いように取り付けられる。また、上記のように放熱フィン５２が一方向に延びた平板状、波状などの形状で間隔をあけて配列されたものの場合、当該一方向は第１平板２に対して略垂直な方向として、放熱フィン５２、５２の間の隙間が後述するファン６の風が通過する流路となって、その風が放熱フィン５２、５２に接触しながら通過して第１平板２に当たり易いように取り付けられる。
【００１８】
ファン６は、第１平板２の内面との間にヒートシンク５が配置される位置に設けられる。ファン６は、ヒートシンク５の多数の放熱フィン５２の多くに風を当てるとともに、ヒートシンク５の多数の放熱フィン５２の列の間を通過させて第１平板２の内面に風を当てる。
【００１９】
温度センサー７は、第１平板２に取り付けられてその温度を検出する。後述する制御装置９等で温度の表示や管理などを行わない場合は、温度センサー７は省略することも可能である。なお、図１及び図４においては、温度センサー７の第１平板２に入り込んで隠れる部分を破線で示している。また、図１等において、符号７Ａは温度センサー７に結線される温度センサー７用の電源（及び／又は信号）の配線を示している。
【００２０】
光源装置１は、第１平板２と第２平板３と発光素子４とヒートシンク５とファン６と温度センサー７に加えて他の部材を備えることができる。例えば、発光素子４の前側（外方）にレンズ８（図１及び図４においてはロッド型のレンズ（破線で示す））を配置することが可能である。なお、図１等において、符号８Ａはレンズ８を光源装置１のフレーム体１ｂに固定するレンズ支持体である。また、図３においては、発光素子４及びプリント基板４Ａの状態が分かるように、それらをその大きさのまま透明なレンズ８を通して示している。
【００２１】
光源装置１は、図７に示すように、通常、制御装置９に、各電源（及び／又は信号）配線を中に含む配線ケーブル９Ａにより接続される。光源装置１は、制御装置９によって発光素子４のオンオフ、ファン６のオンオフ、温度センサー７の温度検出などが制御される。制御装置９は、図７に示すように別体のものである他、光源装置１に一体的に取り付けられたものであってもよい。なお、図７では、フレーム体１ｂを破線で示している。
【００２２】
このような構造の光源装置１では、発光素子４の発熱に対し以下のようにして温度上昇が抑制される。発光素子４の発光に伴って発生した熱は、第１平板２に伝導する。第１平板２では、伝導して来た熱は第２平板３に伝導するとともに、ファン６からの風によって放散する。第２平板３では、伝導して来た熱は、ヒートシンク５に伝導する。ヒートシンク５では、伝導して来た熱は、多数の放熱フィン５２においてファン６からの風によって放散する。
【００２３】
ここで着目すべきは、ファン６が、その風によりヒートシンク５の熱を放散し、かつ、第１平板２の熱を放散することである。そうすることにより、高効率で（つまり少ない占有体積で）発熱対策が可能になる。
【００２４】
このように、光源装置１は、高効率で発熱対策が可能な構造である。そのため、特に限定されるものではないが、発光素子４が紫外線ＬＥＤなどのように発熱量が非常に多いものの場合に好適である。ＬＥＤの発光素子４は、一般に、輝度などの特性が温度に影響され、発熱量が非常に多いものでは、温度の変化に対し急激に特性が変化するものが少なくない。紫外線ＬＥＤの発光素子４は、発熱量が非常に多く、また、世の中で使用され得る製品の種類も現状さほど多くはない。紫外線ＬＥＤの発光素子４が搭載された光源装置１は、物品の検査照明用、印刷インキの硬化用、樹脂の硬化用、又は殺菌用などに用いることが可能である。
【００２５】
また、光源装置１は、高効率で発熱対策が可能な構造であるため、ヒートシンク５とファン６が大きくなくてもよい。従って、光源装置１は、大きくはなく重たくもないので、持ち運び易く、物品の検査照明用、印刷インキの硬化用、樹脂の硬化用、又は殺菌用などを含め多様な用途の光源装置に適用し易い。
【００２６】
次に、発光素子４の発熱量が更に多い場合に好適な光源装置１’について以下説明する。この光源装置１’は、図８に示すように、上記の光源装置１における第２平板３とヒートシンク５の間にペルチェ素子１０を設けるようにしたものであり、その他の構成は光源装置１と基本的に同様である。なお、図８においては、図１等で示した光源装置１と同様にカバー体１ａ（図７参照）は省略して示している。
【００２７】
ペルチェ素子１０は、平板状であり、片方の平面で接するものを冷却し、もう片方の平面は発熱する。なお、図８において、符号１０Ａはペルチェ素子１０に結線されるペルチェ素子１０用の電源の配線を示している。ペルチェ素子１０は、適宜、その大きさや数などを選ぶことができ、配線１０Ａは、適宜、本数や結線の方法などを決めることができる。
【００２８】
ペルチェ素子１０は、第２平板３の内面に片方の平面が接し（通常、熱伝導性絶縁シート（図示せず）を介して接し）、また、ヒートシンク５のベース５１の外面（多数の放熱フィン５２が設けられた面（内面）の反対側の面）にもう片方の平面が接する（通常、熱伝導性絶縁シート（図示せず）を介して接する）ように取り付けられる。なお、図８において、符号５Ａは、高さが調整可能であって、ペルチェ素子１０の片方の平面を第２平板３に接させ、もう片方の平面をヒートシンク５に接させながら、ヒートシンク５を第２平板３に固定して支持するヒートシンク支持脚体であり、複数個設けられている。
【００２９】
このような構造の光源装置１’では、ペルチェ素子１０は、温度センサー７が検出した温度に応じてオンオフされる。また、光源装置１’では、制御装置９によって、光源装置１における制御の他、ペルチェ素子１０のオンオフが制御される。ペルチェ素子１０を常にオンにする等の光源装置１’の仕様も場合によっては可能であり、制御装置９等で温度の表示や管理などを行わない場合は、温度センサー７は省略することも可能である。
【００３０】
このような構造の光源装置１’では、発光素子４の発熱に対し以下のようにして温度上昇が抑制される。発光素子４の発光に伴って発生した熱は、第１平板２に伝導する。第１平板２では、伝導して来た熱は第２平板３に伝導するとともに、ファン６からの風によって放散する。第２平板３では、伝導して来た熱は、温度センサー７が検出した温度が所定温度（例えば、約３５℃）以上であると、ペルチェ素子１０により冷却される。ペルチェ素子１０のもう片方の平面（第２平板３の内面に接する側と反対側の平面）で発生した熱はヒートシンク５に伝導する。ヒートシンク５では、伝導して来た熱は、多数の放熱フィン５２においてファン６からの風によって放散する
【００３１】
光源装置１’では、ファン６が、その風によりヒートシンク５の熱を放散し、かつ、第１平板２の熱を放散するとともに、ペルチェ素子１０により第２平板３及び第１平板２を介して発光素子４を冷却するので、発光素子４の発熱量が更に多い場合でも高効率で（つまり少ない占有体積で）発熱対策が可能になる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態に係る光源装置について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１、１’  光源装置
１ａ    光源装置のカバー体
１ｂ    光源装置のフレーム体
２      第１平板
３      第２平板
３Ａ    第２平板支持脚体
４      発光素子
４Ａ    プリント基板
４Ｂ    プリント基板用の電源（及び／又は信号）の配線
５      ヒートシンク
５１    ヒートシンクのベース
５２    ヒートシンクの放熱フィン
５Ａ    ヒートシンク支持脚体
６      ファン
７      温度センサー
７Ａ    温度センサー用の電源（及び／又は信号）の配線
８      レンズ
８Ａ    レンズ支持体
９      制御装置
９Ａ    配線ケーブル
１０      ペルチェ素子
１０Ａ    ペルチェ素子用の電源の配線
【図１】
2020177774.tif 000003
【図２】
2020177774.tif 000004
【図３】
2020177774.tif 000005
【図４】
2020177774.tif 000006
【図５】
2020177774.tif 000007
【図６】
2020177774.tif 000008
【図７】
2020177774.tif 000009
【図８】
2020177774.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月2日(2020.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の第１平板と、
該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、
前記第１平板の外面に実装された発光素子と、
ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記第２平板の内面に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、
前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられたファンと、
を備え、
前記第１平板と前記第２平板は、正面視Ｌ字形状をなし、前記発光素子が外面に実装された前記第１平板の内面は、前記ファンにより前記多数の放熱フィンの間を通過させた風が当てられることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
金属製の第１平板と、
該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、
前記第１平板の外面に実装された発光素子と、
前記第２平板の内面に接するように取り付けられた平板状のペルチェ素子と、
ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記ペルチェ素子に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、
前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられたファンと、
を備え、
前記第１平板と前記第２平板は、正面視Ｌ字形状をなし、前記発光素子が外面に実装された前記第１平板の内面は、前記ファンにより前記多数の放熱フィンの間を通過させた風が当てられることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源装置において、
前記第１平板に取り付けられてその温度を検出する温度センサーを更に備えることを特徴とする光源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光源装置は、金属製の第１平板と、該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、前記第１平板の外面に実装された発光素子と、ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記第２平板の内面に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられたファンと、を備え、前記第１平板と前記第２平板は、正面視Ｌ字形状をなし、前記発光素子が外面に実装された前記第１平板の内面は、前記ファンにより前記多数の放熱フィンの間を通過させた風が当てられることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項２に記載の光源装置は、金属製の第１平板と、該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、前記第１平板の外面に実装された発光素子と、前記第２平板の内面に接するように取り付けられた平板状のペルチェ素子と、ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記ペルチェ素子に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられたファンと、を備え、前記第１平板と前記第２平板は、正面視Ｌ字形状をなし、前記発光素子が外面に実装された前記第１平板の内面は、前記ファンにより前記多数の放熱フィンの間を通過させた風が当てられることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月23日(2020.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の第１平板と、
該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、
前記第１平板の外面に実装された発光素子と、
ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、金属製の前記第１平板と金属製の前記第２平板のうち前記第２平板の内面のみに該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、
前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられたファンと、
を備え、
前記第１平板と前記第２平板は、正面視Ｌ字形状をなし、前記発光素子が外面に実装された前記第１平板の内面は、前記ファンにより前記多数の放熱フィンの間を通過させた風が当てられることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
金属製の第１平板と、
該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、
前記第１平板の外面に実装された発光素子と、
金属製の前記第１平板と金属製の前記第２平板のうち前記第２平板の内面のみに接するように取り付けられた平板状のペルチェ素子と、
ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記ペルチェ素子に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、
前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられたファンと、
を備え、
前記第１平板と前記第２平板は、正面視Ｌ字形状をなし、前記発光素子が外面に実装された前記第１平板の内面は、前記ファンにより前記多数の放熱フィンの間を通過させた風が当てられることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源装置において、
前記第１平板に取り付けられてその温度を検出する温度センサーを更に備えることを特徴とする光源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光源装置は、金属製の第１平板と、該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、前記第１平板の外面に実装された発光素子と、ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、金属製の前記第１平板と金属製の前記第２平板のうち前記第２平板の内面のみに該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられたファンと、を備え、前記第１平板と前記第２平板は、正面視Ｌ字形状をなし、前記発光素子が外面に実装された前記第１平板の内面は、前記ファンにより前記多数の放熱フィンの間を通過させた風が当てられることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項２に記載の光源装置は、金属製の第１平板と、該第１平板に略垂直に一体成形又は接続された金属製の第２平板と、前記第１平板の外面に実装された発光素子と、金属製の前記第１平板と金属製の前記第２平板のうち前記第２平板の内面のみに接するように取り付けられた平板状のペルチェ素子と、ベースとそれに立てられた多数の放熱フィンを有し、前記ペルチェ素子に該ベースの外面が接するように取り付けられたヒートシンクと、前記第１平板の内面との間に該ヒートシンクが配置される位置に設けられたファンと、を備え、前記第１平板と前記第２平板は、正面視Ｌ字形状をなし、前記発光素子が外面に実装された前記第１平板の内面は、前記ファンにより前記多数の放熱フィンの間を通過させた風が当てられることを特徴とする。