(57)【要約】【課題】温度上昇を低減したＬＥＤモジュールを提供する。【解決手段】ＬＥＤモジュール１は、両端が閉塞された筒内の空間３に作動液４が封入されたヒートパイプ２を備えている。ヒートパイプ２の一端側の端面２ａには紫外光を発光するＬＥＤ素子５が実装されている。ヒートパイプ２の他端側には外部配線６の一端側が保持され、外部配線６の他端側はＬＥＤ素子５の駆動回路部２０に電気的に接続されている。ヒートパイプ２において空間３の外側には、ＬＥＤ素子５と外部配線６との間を電気的に接続する内部配線７が配線されている。ＬＥＤ素子５が発光することによってＬＥＤ素子５が発熱すると、ＬＥＤ素子５の発熱はヒートパイプ２によって吸収されるので、ＬＥＤ素子５の温度上昇が抑制され、温度上昇に伴う光出力の低下が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が閉塞された筒内の空間に作動液が封入されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの一端側の端面に実装されたＬＥＤ素子と、一端側が前記ヒートパイプの他端側に保持され、他端側が前記ＬＥＤ素子の駆動回路部に電気的に接続される外部配線と、前記ヒートパイプにおいて前記空間の外側に配線されて、前記外部配線の一端側と前記ＬＥＤ素子との間を電気的に接続する内部配線とを備えたことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記ヒートパイプの他端側には、板厚が前記ヒートパイプよりも薄く、且つ、筒内の空間が前記ヒートパイプの空間と連通する放熱用パイプが一体的に設けられ、
前記外部配線の一端側は前記放熱用パイプの他端側に保持され、前記ヒートパイプ及び前記放熱用パイプにおいて前記空間の外側に前記内部配線が配線されたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記放熱用パイプの周面には、外側に突出する放熱フィンが設けられたことを特徴とする請求項２記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記ヒートパイプの一端側の端面には、前記ＬＥＤ素子の温度を検出して、検出信号を前記駆動回路部に出力する温度センサが実装されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、紫外発光の発光ダイオードを備え、紫外線硬化樹脂を混ぜた印刷インクに発光ダイオードから紫外光を照射させ、紫外線硬化樹脂を硬化させることによって印刷インクを印刷用紙に定着させる紫外線照射装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、このような紫外線照射装置は、部品に塗布した紫外線硬化樹脂に紫外光を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させることによって、部品の接着や部品の封止を行う目的でも使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７９５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の紫外線照射装置では、生産タクトタイムを短縮するために照射強度を高めることが望ましいが、照射強度を高めると発光ダイオードの温度上昇が大きくなる。発光ダイオードの温度が上昇すると、その光出力が低下するため、照射強度を高めるためには、発光ダイオードの温度上昇を低減させる必要がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、温度上昇を低減したＬＥＤモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願のＬＥＤモジュールは、ヒートパイプとＬＥＤ素子と外部配線と内部配線を備えている。ヒートパイプは、両端が閉塞された筒内の空間に作動液が封入されている。ＬＥＤ素子は、ヒートパイプの一端側の端面に実装されている。外部配線は、一端側がヒートパイプの他端側に保持され、他端側がＬＥＤ素子の駆動回路部に電気的に接続される。内部配線は、ヒートパイプにおいて空間の外側に配線されて、外部配線の一端側とＬＥＤ素子との間を電気的に接続する。
【０００８】
このＬＥＤモジュールにおいて、ヒートパイプの他端側には、板厚がヒートパイプよりも薄く、且つ、筒内の空間がヒートパイプの空間と連通する放熱用パイプが一体的に設けられることも好ましい。この場合、外部配線の一端側は放熱用パイプの他端側に保持され、ヒートパイプ及び放熱用パイプにおいて空間の外側に内部配線が配線される。
【０００９】
このＬＥＤモジュールにおいて、放熱用パイプの周面には、外側に突出する放熱フィンが設けられることも好ましい。
【００１０】
このＬＥＤモジュールにおいて、ヒートパイプの一端側の端面には、ＬＥＤ素子の温度を検出して、検出信号を駆動回路部に出力する温度センサが実装されることも好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＬＥＤ素子の発熱がヒートパイプによって吸収されるから、ＬＥＤ素子の温度上昇を低減することができ、これにより温度上昇による光出力の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１のＬＥＤモジュールを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は一部破断せる断面図である。
【図２】同上の斜視図である。
【図３】同上のＬＥＤモジュールの断面図である。
【図４】同上のＬＥＤモジュールの他例を示す斜視図である。
【図５】実施形態２のＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図６】同上の他の形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図７】実施形態３のＬＥＤモジュールの下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、ＬＥＤモジュールの実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１）
本実施形態のＬＥＤモジュールについて図１〜図４を参照して説明する。尚、以下の説明では特に断りがないかぎり、図１（ａ）に示す向きにおいて上下左右の方向を規定するが、ＬＥＤモジュール１の取付方向がこの方向に限定されるものではない。
【００１５】
本実施形態のＬＥＤモジュール１は、図１及び図２に示すように、ヒートパイプ２と、ＬＥＤ素子５と、外部配線６と、内部配線７を主要な構成として備えている。
【００１６】
ヒートパイプ２は、例えばアルミ合金により両端が閉塞された円筒状に形成されており、筒内の空間３には冷媒となる作動液４（例えば水や代替フロンなど）が封入されている。ヒートパイプ２は従来周知のものであり、例えば表面の孔（図示せず）から空間３内に作動液を充填した後、空間３内を真空状態とし、孔を封止することによって形成される。尚、ヒートパイプ２はＬＥＤモジュール１の本体を構成し、ＬＥＤモジュール１を支持する固定治具（図示せず）に取り付けられる際に、軸方向及び回転方向において取付位置を容易に調整できるように、円筒形状に形成されている。
【００１７】
ＬＥＤ素子５は、ヒートパイプ２の一端側の端面２ａ（例えば図１（ａ）中の下面）において、当該端面の中心に光軸中心が一致するようにして配置されている。このＬＥＤ素子５は、後述の駆動回路部２０から駆動電流が供給されて、紫外光を発光するものである。
【００１８】
外部配線６は、ヒートパイプ２の他端側に設けられた円筒状のケーブル引き出し部６ａに一端側が保持され、このケーブル引き出し部６ａから導出されており、その他端側はＬＥＤ素子５の駆動回路２０に電気的に接続されている。
【００１９】
内部配線７は、外部配線６の一端側とＬＥＤ素子５の間を電気的に接続する。ヒートパイプ２の周面２ｂには、一端側の端面２ａから他端側の端面まで溝２ｃが形成されている。内部配線７は、ヒートパイプ２の端面２ａから溝２ｃ内に通されて、ヒートパイプ２の他端側まで配線されており、ケーブル引き出し部６ａで外部配線６と電気的に接続されている。尚、外部配線６と内部配線７とは１本の電線で構成されていても良い。
【００２０】
ここで、駆動回路部２０から外部配線６及び内部配線７を介してＬＥＤ素子５に駆動電流が供給されると、ＬＥＤ素子５は紫外光を発光し、光学系３０を介して対象物４０に紫外光を照射させる。ＬＥＤ素子５からの紫外光が、対象物４０に塗布された紫外線硬化樹脂に照射されると、紫外線硬化樹脂が硬化することによって、対象物４０の固定や接着が行われる。
【００２１】
ところで、ＬＥＤ素子５が発光することによってＬＥＤ素子５が発熱すると、ヒートパイプ２の一端側（ＬＥＤ素子５が実装された側）の温度が上昇する。ＬＥＤモジュール１は、ＬＥＤ素子５が実装された端面２ａを下向きにして使用されており、端面２ａの内側に溜まっている作動液４がＬＥＤ素子５の発熱で蒸発することにより、蒸発潜熱が吸収されて、ＬＥＤ素子５が冷却される。作動液４の蒸発により発生した蒸気はヒートパイプ２の他端側に高速（音速に近い速度）で移動し、他端側で凝集することによって蒸発潜熱を放出し、放出された熱はヒートパイプ２の他端側から外部へと放熱される。また凝集した作動液４はヒートパイプ２の下側へと移動し、ＬＥＤ素子５の発熱で再び加熱されて蒸発する。このようなサイクルが繰り返されることで、ＬＥＤ素子５の発熱を吸収し、外部へ放出することが継続して行われ、ＬＥＤ素子５の温度上昇が抑制されるから、温度上昇による光出力の低下を抑制することができる。
【００２２】
上述のように、本実施形態のＬＥＤモジュール１はヒートパイプ２とＬＥＤ素子５と外部配線６と内部配線７とを備えている。ヒートパイプ２は、両端が閉塞された筒内の空間３に作動液４が封入されている。ＬＥＤ素子５はヒートパイプ２の一端側の端面に実装されている。外部配線６は、一端側がヒートパイプ２の他端側に保持され、他端側がＬＥＤ素子５の駆動回路部２０に電気的に接続されている。内部配線７は、ヒートパイプ２において空間３の外側に配線されて、外部配線６の一端側とＬＥＤ素子５との間を電気的に接続する。
【００２３】
これにより、ＬＥＤ素子５が発光することによってＬＥＤ素子５が発熱すると、ＬＥＤ素子５の発熱はヒートパイプ２によって吸収され、ヒートパイプ２の他端側から外部へと放出させることができる。したがって、ＬＥＤ素子５の温度上昇を低減することができ、温度上昇による光出力の低下を抑制して、ＬＥＤモジュール１の照射強度を向上させることができる。尚、ＬＥＤモジュール１の本体をなすヒートパイプ２は軽量化のためアルミ合金で形成されており、アルミ合金は熱伝導性が低いため放熱性が良くないが、本体をヒートパイプ２で構成しているので、ＬＥＤ素子５の発熱を効率良く放熱することができる。
【００２４】
またヒートパイプ２には作動液４を充填するための空間３が設けられているが、この空間３の外側に内部配線７が配線されているので、この内部配線７を介してＬＥＤ素子５と外部配線６との間を電気的に接続することができる。尚、外部配線６と内部配線７とは１本の電線で構成されていてもよい。
【００２５】
また本実施形態では、内部配線７が、ヒートパイプ２の周面に形成された溝２ｃ内に配線されているので、ＬＥＤモジュール１を支持する固定治具（図示せず）がヒートパイプ２の周面を把持する場合でも、ヒートパイプ２の周面と固定治具との間に内部配線７が挟まりにくくなり、内部配線７が破損する可能性を低減できる。尚、本実施形態では周面に設けた溝２ｃ内に内部配線７が配線されているが、作動液４が封入される空間３の外側に内部配線７が配線されていればよい。例えば図３に示すように、ヒートパイプ２の周壁に一端側から他端側にかけて孔２ｄを設け、この孔２ｄ内に内部配線７を配線してもよい。この場合、内部配線７はヒートパイプ２の外側面に露出しておらず、ヒートパイプ２の周面を把持する固定治具が内部配線７に接触することはないから、内部配線７が破損する可能性をさらに低減できる。
【００２６】
また本実施形態では端面２ａにＬＥＤ素子５が１個実装されているが、ＬＥＤ素子５の個数は１個に限定されるものではなく、紫外光の光量や照射範囲などの使用条件に合わせてＬＥＤ素子５の個数は適宜変更が可能である。また、ヒートパイプ２の端面に複数のＬＥＤ素子５が実装される場合、複数のＬＥＤ素子５の配置は紫外光の照射範囲などの使用条件に合わせて適宜変更が可能である。例えば図４に示すようにＬＥＤモジュール１の本体をなすヒートパイプ８が左右方向に長い角筒状に形成されている場合に、複数（例えば４個）のＬＥＤ素子５が端面８ａに一列に並べて配列されると、ライン状の紫外光を対象物に照射することができる。このＬＥＤモジュール１では、ＬＥＤ素子５と外部配線６との間を電気的に接続する内部配線７は、角筒状のヒートパイプ８の側面８ｂに設けられた溝８ｃ内に配線されている。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態のＬＥＤモジュール１について図５及び図６を参照して説明する。
【００２８】
実施形態１で説明したＬＥＤモジュール１は、ヒートパイプ２の周面を固定治具（図示せず）でクランプすることによって固定されるため、ヒートパイプ２にある程度強度をもたせる必要がある。そのため、ヒートパイプ２の周壁は、必要な強度が得られる程度に厚くする必要があり、放熱性能を向上させる上で妨げとなる。
【００２９】
そこで、本実施形態のＬＥＤモジュール１では、図５に示すように、ヒートパイプ２の他端側に、ヒートパイプ２と一体的に放熱用パイプ９が設けられている。尚、放熱用パイプ９以外は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３０】
放熱用パイプ９は、周壁９ａの板厚がヒートパイプ２よりも薄い円筒形状に形成されており、ヒートパイプ２の他端側（ＬＥＤ素子５と反対側）の端面に溶接により接合されている。尚、放熱用パイプ９をヒートパイプ２に取り付ける方法は溶接に限定されるものではなく、接着やねじ結合などの方法で取り付けられてもよい。
【００３１】
放熱用パイプ９の筒内の空間９ｂは貫通孔１１を介してヒートパイプ２の筒内の空間３とつながっており、ヒートパイプ２の筒内に充填された作動液４が、ＬＥＤ素子５の発熱で蒸発した場合、その蒸気は放熱用パイプ９内の空間９ｂにも移動可能となっている。
【００３２】
また放熱用パイプ９において、ヒートパイプ２と反対側の端部にはケーブル引き出し部６ａが設けられ、このケーブル引き出し部６ａから外部配線６が導出されるようになっている。そして、ＬＥＤ素子５と外部配線６との間を電気的に接続する内部配線７は、ヒートパイプ２及び放熱用パイプ９の周面に配線されている。
【００３３】
ここで、ＬＥＤ素子５が発光することによってＬＥＤ素子５が発熱すると、ＬＥＤ素子５の発熱によってヒートパイプ２の端面２ａの裏側に溜まった作動液４が蒸発し、蒸発潜熱を奪うことによってＬＥＤ素子５が冷却される。作動液４の蒸気はヒートパイプ２の空間３内を上側に移動し、さらに貫通孔１１を通って放熱用パイプ９の空間９ｂへと移動する。放熱用パイプ９の周壁９ａは、ヒートパイプ２の周壁よりも厚みが薄く形成されているので、ヒートパイプ２よりも放熱性が高く、空間９ｂ内に移動してきた作動液４の蒸気は冷却されて、凝集する。この時、作動液４の蒸気が凝集することで放出された蒸気潜熱は、放熱用パイプ９の周壁９ａから外部へと放出される。また凝集した作動液４は、放熱用パイプ９の空間９ｂから貫通孔１１を通してヒートパイプ２内部の空間３へと移動し、ＬＥＤ素子５の発熱で再び加熱されて蒸発する。このようなサイクルが繰り返されることで、ＬＥＤ素子５の発熱を吸収し、外部へ放出することが継続して行われ、ＬＥＤ素子５の温度上昇が抑制されるから、温度上昇による光出力の低下を抑制することができる。しかも、ヒートパイプ２の他端側に設けた放熱用パイプ９から効率良く放熱されるので、ＬＥＤ素子５の温度上昇を抑制する効果が高まり、温度上昇による光出力の低下をさらに抑制することができる。
【００３４】
ところで、図５に示す放熱用パイプ９は円筒形状であるが、図６（ａ）（ｂ）に示すように、放熱用パイプ９の周面に、外側に向かって突出する板状の放熱フィン１０が複数設けられてもよい。複数の放熱フィン１０は、例えば押し出し成型により放熱用パイプ９と一体に形成されている。各放熱フィン１０は、放熱用パイプ９の軸方向に沿って延び、円周方向に一定の間隔を開けて設けられている。
【００３５】
このように放熱用パイプ９の周面に放熱フィン１０が設けられているので、放熱用パイプ９の放熱面積が増加し、放熱用パイプ９の放熱性が向上する。したがって、ＬＥＤ素子５の温度上昇をさらに低減でき、温度上昇による光出力の低下をさらに抑制できる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態のＬＥＤモジュール１では、ヒートパイプ２の他端側には、板厚がヒートパイプ２よりも薄く、且つ、筒内の空間がヒートパイプ２の空間と連通する放熱用パイプ９が一体的に設けられている。そして、外部配線６は放熱用パイプ９の他端側で保持され、ヒートパイプ２及び放熱用パイプ９においてそれぞれ空間３及び空間９ｂの外側に内部配線７が配線されている。
【００３７】
これにより、ヒートパイプ２が吸収したＬＥＤ素子５の熱を放熱用パイプ９から効率良く外部へ放出することができ、ＬＥＤ素子５の発熱をさらに低減でき、温度上昇による光出力の低下をさらに抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態のＬＥＤモジュール１において、放熱用パイプ９の周面に、外側に突出する放熱フィン１０が設けられることも好ましい。
【００３９】
これにより、放熱用パイプ９の表面積を大きくして、放熱用パイプ９の放熱性能を向上させることができ、ＬＥＤ素子５の発熱をさらに低減し、温度上昇による光出力の低下をさらに抑制することができる。
【００４０】
（実施形態３）
本実施形態のＬＥＤモジュール１について図７を参照して説明する。
【００４１】
本実施形態では、実施形態１又は２で説明したＬＥＤモジュール１において、ヒートパイプ２の端面２ａに、ＬＥＤ素子５の温度を検出して、検出信号を駆動回路部２０に出力する温度センサ１３が実装されている。尚、温度センサ１３以外は実施形態１又は２と同様であるから、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４２】
温度センサ１３は、例えばサーミスタからなり、ヒートパイプ２の端面２ａに設けられた接合パッド１２上にＬＥＤ素子５と並べて実装されており、ＬＥＤ素子５の表面温度に近い温度を検出することができる。温度センサ１３の検出信号は、内部配線７及び外部配線６を介して駆動回路部２０に出力されている。
【００４３】
駆動回路部２０では、温度センサ１３の検出信号をもとにＬＥＤ素子５の温度を検出することができる。ＬＥＤ素子５の温度が上昇すると、温度上昇に応じてその光出力が低下するので、駆動回路部２０は、温度センサ１３により検出されたＬＥＤ素子５の温度に基づいて、光出力が略一定となるように、ＬＥＤ素子５への駆動電流を調整しており、対象物４０に照射する紫外光の光量を略一定に制御できる。
【００４４】
上述のように本実施形態のＬＥＤモジュール１では、ヒートパイプ２の一端側の端面に、ＬＥＤ素子５の温度を検出して、検出信号を駆動回路部２０に出力する温度センサ１３が実装されている。
【００４５】
これにより、駆動回路部２０では、ＬＥＤ素子５の検出温度に基づいて、ＬＥＤ素子５からの光出力が略一定になるように、ＬＥＤ素子５への駆動電流を調整でき、温度上昇による光出力の低下を補償して、対象物へ略一定の光量の光を照射させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  ＬＥＤモジュール
２  ヒートパイプ
２ａ  端面
３  空間
４  作動液
５  ＬＥＤ素子
６  外部配線
７  内部配線
２０  駆動回路部
【図１】
2012227277.tif 000003
【図２】
2012227277.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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