(57)【要約】【課題】セグメント光源を行列状に配置した光照射装置において、ＬＥＤ基板の変形と、給電配線のコンパクト化という課題を同時に解決しようとするものである。【解決手段】透光性を有する基板間に設けられたシール剤に光を照射して硬化させる光照射装置１００において、前記光照射装置１００は、ＬＥＤが複数配置されたＬＥＤ基板２３７が行列状に配置され、該ＬＥＤ基板２３７は、内部に冷却媒体の流路を有する水冷板２４の下面部に固定され、該水冷板２４の上部には該ＬＥＤ基板に給電する電源が設けられ、該水冷板２４にはＬＥＤ基板２３７ごとに上下に貫通する孔２４２が形成されており、該孔２４２を通じて、ＬＥＤ基板２３７に接続された給電線２３９が、水冷板２４の上部に導出され、該電源２２に接続されていることを特徴とする光照射装置。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板間に設けられたシール剤に光を照射して硬化させる光照射装置において、
前記光照射装置は、ＬＥＤが複数配置されたＬＥＤ基板が行列状に配置され、
該ＬＥＤ基板は、内部に冷却媒体の流路を有する水冷板の下面部に固定され、
該水冷板の上部には該ＬＥＤ基板に給電する電源が設けられ、
該水冷板にはＬＥＤ基板ごとに上下に貫通する孔が形成されており、
該孔を通じて、ＬＥＤ基板に接続された給電線が、水冷板の上部に導出され、該電源に接続されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
該ＬＥＤ基板は、
前記ＬＥＤ基板を光源とするセグメント光源を備え、
該セグメント光源は、少なくとも１の該ＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤに取り付けられたＬＥＤレンズと、レンズユニットと、該レンズユニットを保持する導光体を有していることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記導光体は、前記水冷板に当接していることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオードを多数備えた線状または面状の光源を形成する光照射装置に関する。特に液晶パネル等の透明基板を、塗布されたシール剤を硬化させて貼り合わせる光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤと呼ぶ）を備えた光照射装置として、例えば特許文献１に記載された、多数のＬＥＤを基板上に並べて配置した紫外線照射装置が知られている。この装置は、液晶パネルのガラス基板の最大サイズに相当する、大面積の基板の全面にＬＥＤ素子を敷き詰めて配置し、予定されたシール材の硬化に必要なＬＥＤのみを点灯させて照射するものである。
【０００３】
図５は、ＬＥＤが基板上に配列されている光照射装置の構成を説明する概略図であり、図５（ａ）は光源部分を照射面側から見た正面図、図５（ｂ）は、横方向から見た側面図である。この光照射装置８００は、光源が多数のＬＥＤ８１によって構成されており、光源ステージ８２上にＬＥＤ８１が行列状に敷き詰められるように配置されている。該光照射装置は、各々のＬＥＤに対して、ＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源装置（不図示）を備えており、ワークの形状に合わせて点灯領域が選択されて、電源装置よりＬＥＤ８１に電力が供給される。
特許文献１の記載によれば、ワークは、例えば液晶パネル用のガラス基板である。この場合、２枚の基板８３、８３の間にはシール材８４が所定の画枠に沿って矩形形状に形成されており、その画枠内に液晶が充填されている。基板８３、８３に挟み込まれたシール材８４の硬化を行うために、矩形形状の画枠に対応する選択されたＬＥＤのみに電力を供給して点灯し、光を照射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３５６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、液晶パネルは大型化しており、例えば、最先端の液晶パネル工場では、Ｇ１０（２８５０×３０５０ｍｍ）と呼ばれるサイズにまで拡大していて、そのガラス基板への照射面積も拡大している。そのため、光源であるＬＥＤの数が増加、ＬＥＤ基板が大型化しており、ＬＥＤからの発熱量が増加している。従来は、一枚もしくは少数のＬＥＤ基板によって光照射装置の光源を構成していたが、基板の面積が大きいため、熱によって基板が膨張したり、応力で曲がったりして変形するという問題が発生している。これにより、ＬＥＤやレンズの位置ずれが起こり、照度低下や、照度分布のばらつきが発生するなどの問題が生じる。
【０００６】
ＬＥＤ基板の変形を防ぐためには、例えばＬＥＤ基板を複数のＬＥＤ基板に分割することで、応力を小さくするという方法や、基板を冷却するという方法が考えられる。
しかし、ＬＥＤ基板を複数に分割すると、ＬＥＤ基板ごとに配線が必要になり、多数のＬＥＤ光源が隙間なく行列状に並べられている光照射装置では、各ＬＥＤ基板から導出される配線の量が膨大であり、取り回しが困難である。さらに、配線のスペースを余分に設ける必要があり、装置が大型化するという問題もある。このように、基板の変形だけを解決しようとすると別の問題が発生する。
なお、ＬＥＤ基板のサイズは、液晶パネルのガラス基板に対応して非常に面積が大きくなっており、水冷などの冷却だけで基板の変形の問題を解決することは困難であるし、ヒートパイプなどの熱交換器を別途用意するとコストが高くなる。
【０００７】
以上により、本発明は、多数のＬＥＤを１つのセグメント光源として、それを行列状に配置した光照射装置において、ＬＥＤ基板の変形と、給電配線のコンパクト化という課題を同時に解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、透光性を有する基板間に設けられたシール剤に光を照射して硬化させる光照射装置において、前記光照射装置は、ＬＥＤが複数配置されたＬＥＤ基板が行列状に配置され、該ＬＥＤ基板は、内部に冷却媒体の流路を有する水冷板の下面部に固定され、該水冷板の上部には該ＬＥＤ基板に給電する電源が設けられ、該水冷板にはＬＥＤ基板ごとに上下に貫通する孔が形成されており、該孔を通じて、ＬＥＤ基板に接続された給電線が、水冷板の上部に導出され、該電源に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、該ＬＥＤ基板は、前記ＬＥＤ基板を光源とするセグメント光源を備え、該セグメント光源は、少なくとも１の該ＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤに取り付けられたＬＥＤレンズと、レンズユニットと、該レンズユニットを保持する導光体を有していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、導光体が水冷板に当接していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、行列状に配置された複数のＬＥＤ基板が水冷板の下面部に固定されているので、基板が冷却され、応力も小さいので、基板が変形してＬＥＤの位置がずれることがない。そのため、照度分布にばらつきが生じるのを防ぐことができる。  また、取り付けられるＬＥＤ基板ごとに、水冷板には上下に貫通する孔が形成されており、この孔を通じて電源と接続するために、配線の取り回しが簡単であり、給電路が短くなるので電力ロスを防ぐこともできる。
さらに、ＬＥＤ基板が分割して配置されているので、１のＬＥＤ基板が劣化したときに交換が容易である。
【００１２】
また、本発明は、前記ＬＥＤ基板を光源とする、行列状に配置された複数のセグメント光源が、このＬＥＤ基板に対応するＬＥＤレンズ、レンズユニットおよび導光体を有している。そして、このＬＥＤ基板が水冷板の下面部に固定されているので、基板が冷却され、応力も小さいので、基板が変形することが無い。そのため、ＬＥＤの位置やレンズユニットとの位置関係がずれることがない。
さらに、ＬＥＤ基板がセグメント光源ごとにあるので、１のＬＥＤ基板が劣化したときにも、取り付け、取り外しが簡単で交換が容易である。
【００１３】
また、本発明によれば、セグメント光源の導光体が、水冷板に直接に当接していることで、導光体を介してレンズユニットも冷却することができる。そのため、レンズユニットの熱膨張を抑えて、配置関係のずれが生じることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかる光照射装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかる光照射ユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかるセグメント光源の構成を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明にかかる光照射ユニットの構成を示す断面図であり、（ｂ）は要部拡大図である。
【図５】従来例にかかる光照射装置を示す図であり、（ａ）は照射面側から見た正面図であり、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態にかかる光照射装置の構成を説明する図である。
図１に示すように、光照射装置１００には、全体を８つの長方形の領域に等分するような板状の支持部材１０、１１が配置されている。これら支持部材１０、１１は不図示の枠体によって固定されている。支持部材１０は、各々の面が伸びる方向が平行となるように等間隔に配置されており、２枚の支持部材１０の間に光照射ユニット２０が着脱自在に装着される。すなわち、光照射ユニット２０を、支持部材１０が伸びる方向と平行方向にスライド挿入し、装置中央に配置される支持部材１１に突き当てることで光照射ユニット２０が装着される。
【００１６】
光照射ユニット２０は、支持部材１０と嵌合する不図示の被嵌合部と、上面部側に配置された電源装置２２と、下面側に取り付けられた複数のセグメント光源２３とを備えて構成されている。支持部材１０は、例えばアルミニウムやステンレス等である。
【００１７】
図２は、光照射ユニット２０を下面側から見た斜視図である。光照射ユニット２０の下面側に取り付けられたセグメント光源２３は、光照射方向が下方に向けられた状態で、行列状に並べられて配置されている。このセグメント光源２３は、この図では不図示のＬＥＤを光源として各々が独立的に給電され発光するものである。
セグメント光源２３の上面側には、水冷板２４と電源２２が設けられている。
【００１８】
図３にこのセグメント光源の構成について示す。
水冷板２４の下面部には、その表面に複数のＬＥＤが配置されたＬＥＤ基板２３７が、ねじなどにより取り付けられ固定されている。このＬＥＤ基板２３７は、例えばアルミニウムを基材として印刷により配線パターンが形成されたものであり、上側の面が水冷板２４に密着している。
【００１９】
各ＬＥＤは、例えばモールド成型された透光性樹脂よりなるＬＥＤレンズ２３１がその周囲を覆うように取り付けられている。ＬＥＤから発せられた光は、このＬＥＤレンズ２３１の内部を屈折したり反射したりしながら通過し、一定方向に導かれる。
【００２０】
各ＬＥＤレンズより出射された光は、複数のレンズの組み合わせからなるレンズユニットを通過することで面状の光となる。レンズユニットの構成は、例えばこの図に示すように、２枚のマルチレンズ２３２と、フレネルレンズ２３３である。光はマルチレンズ２３２によって混合、均一化され、さらにフレネルレンズ２３３によって所定の角度に向けて出射するよう調整される。なお、図示しないが、フレネルレンズに代えてシリンドリカルレンズ、または球面レンズを用いてもよい。
【００２１】
このレンズユニットを構成する各レンズは、導光体２３６によって支持されている。導光体は、樹脂、または金属板を角型の筒体に成型したものが用いられ、ＬＥＤから放射された光を不所望の方向に漏れないようにするものである。導光体２３６の上端面は水冷板２４に当接されて、支持部材によって保持される。
【００２２】
各々のセグメント光源２３から照射される光は、この場合、出射方向に対して断面矩形状の光であり、照射面に対して一定の角度で広がるように照射される。選択された所望の領域に対して均一な照射を行うために、各セグメント光源から出射される光は、導光体２３６によって区切られている。これにより、余分な光が照射面に重畳的に照射されて、照度分布が不均一になることを防止している。
【００２３】
照射方法の一例を挙げると、矩形状の枠となるような領域のみに照射する場合は、枠の四辺を構成するようにセグメント光源を選択して点灯し、所望の形状に光を照射することができる。そのため、異なる寸法のワークが順次に硬化処理されるとき、照射すべき領域が逐次変化するとしても、光源を移動する必要がない。
【００２４】
図４（ａ）は、複数のセグメント光源の断面図であり、図４（ｂ）は、セグメント光源、水冷板、電源の配置関係を説明するための、本発明の光照射装置の一部を横方向から見た拡大断面図である。図３と同様の構成については説明を省略する。
水冷板２４の内部には、冷却媒体を流通させるための流路２４１が形成されている。また、１つのＬＥＤ基板が取り付けられる位置ごとに対応して、水冷板２４を上下に貫通する孔２４２が１つ形成されている。これは、ＬＥＤ基板の数に応じて給電線を導出するのに必要だからである。
【００２５】
水冷板２４の上部に設置された電源２２は、ＬＥＤ基板ごとに配置されており、基板単位の電力を供給する役割がある。また、電源２２は、ＬＥＤ基板上に設置された不図示のフォトダイオードからのフィードバックを受けて、電力を変化させる役割がある。
【００２６】
水冷板２４の下面部２４３には、ＬＥＤ基板２３７が、例えばねじ２３４で、密着して取り付けられている。このようにＬＥＤ基板２３７は、大面積のものを用いるのではなく、少なくともセグメント光源ごとに分割して取り付けられているので、ＬＥＤからの発熱による基板の伸び、たわみなどの変形を解消することができる。
【００２７】
また、ＬＥＤ基板２３７は、少なくともセグメント光源ごとに分割されて取り付けられているので、交換が容易である。例えばＬＥＤが劣化して交換が必要になったときには、セグメント光源単位でＬＥＤ基板を取り外し、取り付ければよく、作業が簡単である。なお、ＬＥＤの劣化は、ＬＥＤ基板状に設置された不図示のフォトダイオードにより検出が可能である。
【００２８】
各ＬＥＤ基板２３７には、給電のためのコネクタ２３５が接続されている。このコネクタ２３５は、その両端に、例えば金属ピンである給電線２３８、２３９を備えており、一端側はＬＥＤ基板２３７に電気的に接続される。
【００２９】
このコネクタ２３５から伸びる他端側の給電ピン２３９は、水冷板２４に形成された孔２４２を通じて上面側へ導出され、電源２２に接続される。  
なお、図示した給電ピン２３９は、孔径に対して十分細いため、水冷板２４と接触させないことで絶縁を保っているが、供給する電力によっては、必要に応じて樹脂などの絶縁物で被覆してもよい。
これにより、電源２２からＬＥＤ基板２３７への給電は、水冷板２４の孔２４２を通してなされるので、配線が複雑化することがなく、取り回しが簡単である。そして、配線を小さくまとめられるので、装置を小型化することもできる。
また、電源からＬＥＤ基板への給電路が短くなり、電力ロスを防ぐこともできる。
【００３０】
さらに、金属からなる導光体２３６の上端面が水冷板２４に当接していることにより、導光体２３６自体が冷却されるとともに、保持しているレンズユニットも冷却することができる。
これにより、導光体２３６やレンズユニットを構成するレンズの熱膨張を抑えることができ、レンズ配置関係のずれなどが起きにくくなるという効果がある。
【符号の説明】
【００３１】
１０    支持部材
１１    支持部材
１００  光照射装置
２０    光照射ユニット
２２    電源
２３    セグメント光源
２３１  ＬＥＤレンズ
２３２  マルチレンズ
２３３  フレネルレンズ
２３４  ねじ
２３５  コネクタ
２３６  導光体
２３７  ＬＥＤ基板
２３８  給電線
２３９  給電線
２４    水冷板
２４１  流路
２４２  孔
２４３  下面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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