(57)【要約】【課題】簡便な構成で固体素子の温度上昇を抑制し、固体発光素子の劣化を抑制する産業用光源装置を提供する。【解決手段】実施形態の産業用光源装置１は光を放出する固体発光素子２と、放熱手段３と、気体案内手段４と、筺体５とを備える。放熱手段３は、外表面３ａに固体発光素子２が取り付けられる。放熱手段３は、液体Ｌを収容する。気体案内手段４は、放熱手段３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇを固体発光素子２の外表面に吹き付ける。筺体５は、放熱手段３の固体発光素子２が取り付けられた外表面３ａを覆う。筺体５は、気体案内手段４により放熱手段３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇが充填される。【選択図】図１
2015185439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放出する固体発光素子と；
前記固体発光素子が外表面に取り付けられかつ室温で気化する液体を収容する放熱手段と；
を備え、
前記液体は、前記放熱手段の内部で気化する産業用光源装置。
【請求項２】
前記放熱手段内の前記液体が気化することで得られる気体を前記固体発光素子の外表面に吹き付ける気体案内手段を備える
請求項１記載の産業用光源装置。
【請求項３】
前記放熱手段の、前記固体発光素子が取り付けられた外表面を覆うとともに、前記気体案内手段により前記気体が充填される筺体を備える
請求項２記載の産業用光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体発光素子を備えた産業用光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶パネルの硬化や重合、貼り合わせで用いられる産業用光源装置で、固体発光素子の光量を最大限に引き出すために、固体発光素子を冷却することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来技術においては、固体発光素子を簡便な構成で温度上昇を抑制し、固体発光素子の劣化を抑制することが求められる。
【０００５】
本発明は、簡便な構成で固体発光素子の温度上昇を抑制し、固体発光素子の劣化を抑制する産業用光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の産業用光源装置は、光を放出する固体発光素子と、放熱手段とを備える。放熱手段は、外表面に固体発光素子が取り付けられる。放熱手段は、室温で気化する液体を収容する。液体は、放熱手段の内部で気化する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡便な構成で固体発光素子の温度上昇を抑制し、固体発光素子の劣化を抑制する産業用光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る産業用光源装置を備えた光照射装置の概略の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る産業用光源装置の一部を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態の変形例１に係る産業用光源装置を備えた光照射装置の概略の構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態の変形例２に係る産業用光源装置を備えた光照射装置のステージの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下で説明する実施形態に係る産業用光源装置１は、光を放出する固体発光素子２と、放熱手段３とを備える。放熱手段３は、外表面３ａに固体発光素子２が取り付けられる。放熱手段３は、室温で気化する液体Ｌを収容する。液体Ｌは、放熱手段３の内部で気化する。
【００１０】
また、以下で説明する実施形態に係る産業用光源装置１において、放熱手段３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇを固体発光素子２に吹き付ける気体案内手段４を備える。
【００１１】
また、以下で説明する実施形態に係る産業用光源装置１において、放熱手段３の、固体発光素子２が取り付けられた外表面３ａを覆う筺体５を備える。筺体５は、気体案内手段４により放熱手段３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇが充填される。
【００１２】
［実施形態］
次に、本発明の実施形態に係る産業用光源装置１を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る産業用光源装置を備えた光照射装置の概略の構成を示す図、図２は、実施形態に係る産業用光源装置の一部を示す斜視図である。
【００１３】
実施形態に係る産業用光源装置１（以下、単に光源装置と記す）は、図１に示された光照射装置１００を構成する。光照射装置１００は、例えば、液晶パネルの硬化や重合、貼り合わせに用いられる所定の波長の光を照射する装置である。
【００１４】
光照射装置１００は、図１に示すように、光源装置１と、ワークを載置面１０ａ上に載置するステージ１０と、制御手段５０などを備えている。光源装置１は、複数の固体発光素子２と、放熱手段としてのヒートシンク３と、気体案内手段としての気体案内パイプ４と、筺体５とを備える。
【００１５】
固体発光素子２は、一様にあらゆる方向に振動しかつ波長が５０［ｎｍ］〜９００［ｎｍ］程度の紫外線、可視光線、赤外線のうちの少なくとも一部の波長の光を放出する。固体発光素子２は、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）や、ＬＤ（Laser  Diode）などで構成される。
【００１６】
ヒートシンク３は、図１及び図２中の下方に位置する外表面３ａに複数の固体発光素子２が取り付けられている。ヒートシンク３は、固体発光素子２を外表面３ａに直線上に並べて配置している。本実施形態のヒートシンク３は、固体発光素子２を２列配置している。ヒートシンク３は、アルミニウム合金などの熱抵抗の低い材料（金属など）で構成され、内側が密閉された箱状に形成されている。ヒートシンク３には、供給配管６が接続している。ヒートシンク３は、図示しない液体供給源より液体Ｌが供給配管６を介して供給される。ヒートシンク３は、液体Ｌを収容する。本実施形態で、供給配管６は、２本設けられている。
【００１７】
なお、本発明で、「ヒートシンク３の外表面３ａ」とは、ヒートシンク３と同じアルミニウム合金で形成された外表面３ａに限定されない。外表面３ａは、例えば、ヒートシンク３の外側に設けられた、アルミナ基板であってもよい。また、本発明で、「液体Ｌ」とは、室温で気体Ｇとなり、かつその気体Ｇが不活性であることが望まれる。なお、ここでいう「室温」とは、例えば筐体５の周囲、具体的には光源装置１が設けられる、例えば液晶パネル製造工程におけるクリーンルームの室温であり、例えばその温度は１０〜３０℃である。また、液体Ｌとしては、液体Ｌが気化したときに固体発光素子２の劣化を抑制できる気体が液化されたものを用いることができる。そのような液体Ｌとして、例えば、液体窒素を用いることができる。なお、液体窒素以外に種々のものを用いることができ、例えば、液体Ｌとして、液体ヘリウム、液体ネオン、液体アルゴン、液体クリプトン、液体キセノンなどの希ガスを液化した液体を用いることができる。要は、室温よりも沸点が低く、室温で不活性な気体Ｇとなれば、どのような液体Ｌでもよい。つまり、ヒートシンク３に供給された液体Ｌは、ヒートシンク３やヒートシンク３の周囲の温度の影響を受け、液体Ｌの沸点よりも温度が高くなり、液体Ｌの一部がヒートシンク３の内部で気化し、気体Ｇとなる。また、ヒートシンク３は、図２中の上方に位置する外表面３ｂに放熱用のフィン３ｃが複数設けられている。ヒートシンク３は、液体Ｌを収容することで、固体発光素子２のジャンクション温度（接合部の温度）を下げる。
【００１８】
気体案内パイプ４は、ヒートシンク３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇを、固体発光素子２の外表面に吹き付けるものである。気体案内パイプ４は、２本設けられている。気体案内パイプ４は、一端部４ａがヒートシンク３に取り付けられ、他端部４ｂが外表面３ａと間隔をあけて平行に配置されている。気体案内パイプ４の一端部４ａは、ヒートシンク３内の液体Ｌの液面ＬＳよりも上方に配置されている。気体案内パイプ４の一端部４ａは、ヒートシンク３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇを取り込む。気体案内パイプ４の他端部４ｂは、ヒートシンク３の外表面３ａ上の複数の固体発光素子２と平行に配置されている。気体案内パイプ４の他端部４ｂには、固体発光素子２に対応する吹き出しノズル４ｃが複数設けられている。気体案内パイプ４の他端部４ｂに設けられた吹き出しノズル４ｃは、一端部４ａから取り込んだ気体Ｇを固体発光素子２の外表面に吹き付ける。また、本発明で、気体案内パイプ４には、必要に応じて一端部４ａから気体Ｇを取り込んで、吹き出しノズル４ｃから固体発光素子２に取り込んだ気体Ｇを吹き付けるために、図示しないファンなどが設けられてもよい。
【００１９】
筺体５は、ヒートシンク３の固体発光素子２が取り付けられた外表面３ａを覆うとともに、気体案内パイプ４によりヒートシンク３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇが充填されるものである。筺体５は、箱状に形成されて、ヒートシンク３及び気体案内パイプ４全体を収容して、これらの全体を覆っている。筺体５には、固体発光素子２が取り付けられたヒートシンク３の外表面３ａと対向し、かつ固体発光素子２が放出する光を透過する窓材５ａが設けられている。また、筺体５には、内側の気体、例えば、空気を外部に排気するための排気管７が取り付けられている。本発明で、排気管７には、筺体５内の空気を排気するために、図示しないファンなどが設けられてもよい。
【００２０】
筺体５は、気体案内パイプ４によりヒートシンク３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇが充填され、排気管７から筺体５内の空気が排気される。このために、筺体５内の空気が排気され、筺体５内に液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇが充填されるので、筺体５内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇの濃度が濃くなり、筺体５内には、ほとんど液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇのみが満たされることとなる。また、本実施形態の筺体５は、供給配管６が貫通している。
【００２１】
制御手段５０は、光照射装置１００による光の照射動作を制御するものである。制御手段５０は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、処理動作の状態を表示する表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる操作手段と接続されている。
【００２２】
次に、光照射装置１００のワークの処理動作を説明する。まず、オペレータが処理内容情報を制御手段５０に登録し、処理動作の開始指示があった場合に、処理動作を開始する。制御手段５０は、光源装置１のヒートシンク３内に供給配管６を介して液体Ｌを供給する。すると、ヒートシンク３内の液体Ｌが、固体発光素子２のジャンクション温度を下げるとともに、液体Ｌが気化して得られた気体Ｇが一端部４ａを通して気体案内パイプ４内に取り込まれる。そして、気体案内パイプ４内に取り込まれた気体Ｇが気体案内パイプ４の他端部４ｂに設けられた吹き出しノズル４ｃから固体発光素子２の外表面に吹き付けられて、固体発光素子２の外表面の温度を下げる。そして、固体発光素子２の外表面に吹き付けられた気体Ｇが、筺体５内に充填され、元々筺体５内に存在している空気が排気管７を通して排気される。
【００２３】
そして、光照射装置１００は、供給配管６を介して液体Ｌの供給を開始してから所定時間経過すると、ステージ１０の載置面１０ａ上にワークを載置し、固体発光素子２から光を放出して、載置面１０ａ上のワークに光を照射する。一定時間、光が照射されたワークは、ステージ１０の載置面１０ａ上から取り外され、光照射前のワークがステージ１０の載置面１０ａに載置される。前述した工程と同様に、光を照射する。
【００２４】
本発明の光照射装置１００は、必要に応じて、光源装置１とステージ１０との間にフィルタや光学素子を設けてよい。
【００２５】
前述した構成の実施形態に係る光源装置１は、固体発光素子２を外表面３ａに取り付けたヒートシンク３内に液体Ｌを供給することで、固体発光素子２のジャンクション温度の上昇を抑制する。したがって、各種の工場設備で用いられる液体Ｌをヒートシンク３内に供給するという簡便な構成で固体発光素子２の温度上昇を抑制する。よって、光源装置１は、簡便な構成で固体発光素子２の温度上昇を抑制する。
【００２６】
また、光源装置１は、ヒートシンク３内の液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇを気体案内パイプ４の吹き出しノズル４ｃから固体発光素子２の外表面に吹き付ける。このために、ヒートシンク３内の気体Ｇを固体発光素子２の外表面に吹き付けるという簡便な構成で、固体発光素子２の外表面の温度上昇を抑制する。よって、光源装置１は、簡便な構成で固体発光素子２の温度上昇を抑制する。さらに、光源装置１は、気体案内パイプ４の吹き出しノズル４ｃから固体発光素子２の外表面に気体Ｇを吹き付けるので、固体発光素子２の回りには液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇの濃度が高くなり、固体発光素子２にとって劣化の要因となる、固体発光素子２の周囲にある酸素や水分を取り除くので、固体発光素子２の劣化を抑制する。
【００２７】
さらに、光源装置１は、気体案内パイプ４により筺体５内に液体Ｌが気化することで得られる気体Ｇが充填されるので、固体発光素子２が放出する光、特に真空紫外と呼ばれる波長帯の紫外線の減衰を抑制する。よって、光源装置１は、固体発光素子２の光量の減衰を抑制する。
【００２８】
［変形例１］
次に、本発明の実施形態の変形例１に係る産業用光源装置１−１を図面に基づいて説明する。図３は、実施形態の変形例１に係る産業用光源装置を備えた光照射装置の概略の構成を示す図である。図３において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
実施形態の変形例１に係る産業用光源装置１−１（以下、単に光源装置１−１と記す）は、供給配管６が筺体５を貫通せずにヒートシンク３に接続している。また、光源装置１−１は、筺体５が気体案内パイプ４の一端部４ａを覆うことなく、気体案内パイプ４の他端部４ｂが筺体５を貫通している。さらに、筺体５は、ヒートシンク３の外表面３ａを含む図３中の下半分を覆い、ヒートシンク３の外表面３ｂを含む図３中の上半分を覆うことなく露出させている。
【００３０】
実施形態の変形例１に係る光源装置１−１は、実施形態と同様に、簡便な構成で固体発光素子２の温度上昇を抑制し、固体発光素子２の劣化を抑制する。また、実施形態の変形例１に係る光源装置１−１は、ヒートシンク３の外表面３ｂが筐体５の外側にあることから、例えば外表面３ｂに向かって、図示しないファンなどの送風装置によって外表面３ｂに送風することができ、より効率的にヒートシンク３の熱交換を容易に行うことができる。結果、更に固体発光素子２の温度上昇を抑制することができる。
【００３１】
［変形例２］
次に、本発明の実施形態の変形例２に係る産業用光源装置を図面に基づいて説明する。図４は、実施形態の変形例２に係る産業用光源装置を備えた光照射装置のステージの平面図である。図４において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
実施形態の変形例２に係る産業用光源装置を備える光照射装置１００のステージ１０は、図４に示すように、内部に液体Ｌを循環させることで、載置面１０ａに載置されるワークの温度上昇を抑制するものである。ステージ１０は、アルミニウム合金などで構成された厚手の平板状に形成され、内部に一定温度の液体Ｌが循環される循環路１１が設けられている。循環路１１には、液体Ｌを供給する供給配管１２と、液体Ｌを排出する排出配管１３とが接続している。また、循環路１１、供給配管１２、排出配管１３には、必要に応じて、液体Ｌを循環させるためのポンプや、液体Ｌの温度を一定に保つ温度調整装置が設けられてもよい。
【００３３】
実施形態の変形例２に係る光源装置１は、実施形態と同様に、簡便な構成で固体発光素子２の温度上昇を抑制し、固体発光素子２の劣化を抑制する。さらに、変形例２に係る光源装置１を備えた光照射装置１００は、固体発光素子２に加え、簡便な構成でワークの温度上昇を抑制する。
【００３４】
前述した実施形態などの光源装置１は、液晶パネルの硬化や重合、貼り合わせなどの製造に用いられる光照射装置１００を構成する例を示している。しかしながら、本発明の光源装置１は、例えば、半導体製造装置や化学物質の光化学反応などの多種多様な装置を構成してもよい。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１  産業用光源装置
２  固体発光素子
３  ヒートシンク（放熱手段）
３ａ  外表面
４  気体案内パイプ（気体案内手段）
５  筺体
Ｌ  液体
Ｇ  液体Ｌが気化することで得られる気体
【図１】
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【図２】
2015185439.tif 000004
【図３】
2015185439.tif 000005
【図４】
2015185439.tif 000006