發(fā)光元件光源單元的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光元件光源單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備多個(gè)由LED (Light Emitting Diode)元件等發(fā)光元件構(gòu)成的發(fā)光部的發(fā)光元件光源單元，更詳細(xì)而言，涉及能夠適宜地作為光硬化型噴墨打印機(jī)裝置中的定影用光照射器而使用的發(fā)光元件光源單元。
背景技術(shù)：
最近，在光硬化型噴墨打印機(jī)裝置中，作為定影用光照射器，采用將LED元件等發(fā)光元件作為發(fā)光源的結(jié)構(gòu)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)，將該LED元件作為發(fā)光源的定影用光照射器，為了得到期待的發(fā)光強(qiáng)度，通常，高密度地配置大量LED元件而構(gòu)成。然而，在這樣的定影用光照射器中，伴隨著LED元件發(fā)光而產(chǎn)生熱，投入電力的 80 % 90 %變換成熱，因此，大量LED元件各自由于自身的發(fā)熱或來(lái)自周?chē)氖軣岫鴾囟壬仙?，從而容易成為高溫，因此，該LED元件自身的發(fā)光效率下降，從而會(huì)產(chǎn)生以下危害。S卩，在構(gòu)成定影用光照射器的大量LED元件之中的一部分LED元件產(chǎn)生發(fā)光效率下降的情況下，在被光照射的面產(chǎn)生照度不勻，因此在所得到的印刷圖像中局部性產(chǎn)生定影不佳。另外，在構(gòu)成定影用光照射器的大量LED元件全部產(chǎn)生發(fā)光效率下降的情況下，遍布所得到的印刷圖像整體而產(chǎn)生定影不佳。另一方面，提案有如下技術(shù)為了將從LED元件產(chǎn)生的熱進(jìn)行放熱，將LED元件配置在內(nèi)部形成有用于使冷卻介質(zhì)流通的流通流路的散熱器上，由此來(lái)冷卻LED元件(例如， 參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，如圖11所示，流通流路65形成為，接近多個(gè)(在圖11中為5個(gè)) LED元件66的每一個(gè)，具體而言，流通流路65彎曲地形成，以便經(jīng)過(guò)配置于散熱器67上的多個(gè)LED元件66的全部的正下方區(qū)域。但是，為了利用具備冷卻介質(zhì)的流通流路的散熱器而高效率地冷卻LED元件，將流通流路設(shè)置于LED元件的附近來(lái)減少熱阻，并且，為了在與散熱器的冷卻介質(zhì)之間實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)的高效率化，需要增加與散熱器的冷卻介質(zhì)的接觸面積，因此，在冷卻大量LED元件的情況下，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題。S卩，流通流路的流路長(zhǎng)度變長(zhǎng)，并且冷卻介質(zhì)的必要流量也變大，壓力損失隨之變大，因此難以在流通流路中流通必要的量的冷卻介質(zhì)，所以冷卻介質(zhì)的流量變少，伴隨于此，冷卻介質(zhì)與散熱器之間的接觸面積變小而無(wú)法充分地冷卻LED元件。并且，在流通流路中，在上流側(cè)與下流側(cè)，冷卻介質(zhì)產(chǎn)生大的溫度差，S卩，產(chǎn)生大的溫度梯度，從而無(wú)法均勻地冷卻大量LED元件?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2007-210167號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2005-338251號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概要發(fā)明解決的課題本發(fā)明鑒于以上情況而提出，其目的在于，提供一種發(fā)光元件光源單元，能夠有效且具有高均勻度地對(duì)構(gòu)成發(fā)光源的多個(gè)發(fā)光元件進(jìn)行冷卻，由此，能夠抑制發(fā)光強(qiáng)度的下降以及在被光照射的面上的照度不勻的產(chǎn)生。解決課題的手段本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元，具備使多個(gè)分別由1個(gè)以上發(fā)光元件構(gòu)成的發(fā)光部位于頂面上的散熱器，其特征在于上述散熱器，在其頂面?zhèn)雀叨忍帲瑢?duì)應(yīng)于1個(gè)或多個(gè)發(fā)光部而具有用來(lái)使冷卻介質(zhì)流通的冷卻流路，該冷卻流路的冷卻介質(zhì)的流入口及流出口分別與在該冷卻流路的下面?zhèn)雀叨忍幮纬傻睦鋮s介質(zhì)的供給流路及冷卻介質(zhì)的排出流路連接。在本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元中，優(yōu)選為，在散熱器中設(shè)有多個(gè)冷卻流路，該多個(gè)冷卻流路各自的流入口及流出口與共通的供給流路及共通的排出流路連接。在這樣的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件光源單元中，優(yōu)選為，從供給流路的最上游位置開(kāi)始、經(jīng)由冷卻流路、到達(dá)排出流路的最下游位置為止的路徑的長(zhǎng)度，對(duì)于各冷卻流路相同。在本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元中，優(yōu)選為，冷卻流路為環(huán)狀，冷卻介質(zhì)的流入口及流出口設(shè)置于相互對(duì)稱(chēng)的位置。在本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元中，優(yōu)選為，構(gòu)成多個(gè)發(fā)光部的全部發(fā)光元件配置于冷卻流路的正上方區(qū)域。本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元，其特征在于，被用作光硬化型噴墨打印機(jī)裝置的定影用光照射器。發(fā)明效果在本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元中，在散熱器內(nèi)設(shè)置的冷卻介質(zhì)的流通流路具備冷卻流路、供給流路及排出流路，該供給流路及排出流路配設(shè)于冷卻流路的下面?zhèn)人教帲?即，配置于從配置有發(fā)光元件的頂面離開(kāi)的位置高度，從而抑制在供給流路中流通的冷卻介質(zhì)由于來(lái)自發(fā)光元件的受熱而溫度上升，因此在供給流路中不會(huì)產(chǎn)生大的溫度梯度。并且，在其結(jié)構(gòu)上，能夠經(jīng)由供給流路及排出流路而將多個(gè)冷卻流路并聯(lián)連接，由此，不會(huì)產(chǎn)生大的壓力損失，并能夠延長(zhǎng)與發(fā)光部對(duì)應(yīng)而用來(lái)使冷卻介質(zhì)流通的冷卻流路的總流路長(zhǎng)度，從而使必要的量的冷卻介質(zhì)流通，能夠增加該冷卻介質(zhì)與散熱器之間的接觸面積，并且，對(duì)于多個(gè)冷卻流路的每一個(gè)，能夠流入與供給流路的上游側(cè)同等溫度的冷卻介質(zhì)，從而能夠高效率地進(jìn)行冷卻介質(zhì)對(duì)發(fā)光元件的冷卻。因此，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元，能夠有效且具有高均勻性地對(duì)構(gòu)成發(fā)光源的多個(gè)發(fā)光元件進(jìn)行冷卻，由此，能夠抑制發(fā)光強(qiáng)度的下降及在被光照射的面上產(chǎn)生的照度不勻。


圖1是表示本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元的結(jié)構(gòu)的一例的說(shuō)明用立體圖。圖2是圖1的發(fā)光元件光源單元的說(shuō)明用放大剖面圖。
圖3是表示構(gòu)成圖1的發(fā)光元件光源單元的光源模組的正面?zhèn)鹊恼f(shuō)明用放大立體圖。圖4是表示構(gòu)成圖1的發(fā)光元件光源單元的光源模組的背面?zhèn)鹊恼f(shuō)明用立體圖。圖5是表示從上方對(duì)構(gòu)成圖1的發(fā)光元件光源單元的光源模組的正面進(jìn)行觀(guān)察的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖6是示意性地表示構(gòu)成圖1的發(fā)光元件光源單元的散熱器的說(shuō)明圖，圖6(A) 是表示從上方對(duì)在散熱器中形成的冷卻介質(zhì)的流通流路進(jìn)行觀(guān)察的狀態(tài)的說(shuō)明圖，圖6(B) 是表示從一個(gè)側(cè)面?zhèn)葘?duì)在散熱器中形成的冷卻介質(zhì)的流通流路進(jìn)行觀(guān)察的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖7是表示將本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元用作定影用光照射器的光硬化型噴墨打印機(jī)裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的一例的說(shuō)明圖。圓8是示意性地表示本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元的其他結(jié)構(gòu)所涉及的散熱器的說(shuō)明圖，圖8(A)是表示從上方對(duì)在散熱器中形成的冷卻介質(zhì)的流通流路進(jìn)行觀(guān)察的狀態(tài)的說(shuō)明圖，圖8(B)是表示從一個(gè)側(cè)面?zhèn)葘?duì)在散熱器中形成的冷卻介質(zhì)的流通流路進(jìn)行觀(guān)察的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖9是示意性地表示構(gòu)成在比較實(shí)驗(yàn)例1中采用的發(fā)光元件光源單元的散熱器的說(shuō)明圖，圖9(A)是表示從上方對(duì)在散熱器中形成的冷卻介質(zhì)的流通流路進(jìn)行觀(guān)察的狀態(tài)的說(shuō)明圖，圖9(B)是表示從一個(gè)側(cè)面?zhèn)葘?duì)在散熱器中形成的冷卻介質(zhì)的流通流路進(jìn)行觀(guān)察的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖10是表示實(shí)驗(yàn)例1及比較實(shí)驗(yàn)例中的冷卻介質(zhì)的流量與壓力損失之間的關(guān)系的圖表。圖11是表示以往所使用的、用于對(duì)配置于其頂面的LED元件進(jìn)行冷卻的散熱器的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式加以說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元的結(jié)構(gòu)的一例的說(shuō)明用立體圖，圖2是圖1 的發(fā)光元件光源單元的說(shuō)明用放大剖面圖，圖3是表示構(gòu)成圖1的發(fā)光元件光源單元的光源模組的正面(發(fā)光面)側(cè)的說(shuō)明用放大立體圖，圖4是表示構(gòu)成圖1的發(fā)光元件光源單元的光源模組的背面?zhèn)鹊恼f(shuō)明用立體圖，圖5是表示從上方對(duì)構(gòu)成圖1的發(fā)光元件光源單元的光源模組的正面進(jìn)行觀(guān)察的狀態(tài)的說(shuō)明圖。該發(fā)光元件光源單元10以發(fā)光元件23為發(fā)光源，被用于例如光硬化型噴墨打印機(jī)裝置的定影用光照射器，具備光源模組11，該光源模組11通過(guò)將在表面上排列多個(gè)由發(fā)光元件23構(gòu)成的發(fā)光部22的矩形狀基板21配置于具有大致二字狀外觀(guān)形狀的散熱器30 的頂面(在圖3的上面)而得到，該光源模組11具有被鋁制的罩部件13覆蓋而成的結(jié)構(gòu)。 對(duì)該罩部件13設(shè)置有，用于與外部電源連接的電源供給連接器18，和用于保護(hù)在基板21上設(shè)置的發(fā)光元件23的硼硅酸鹽玻璃制的光照射窗17。另外，從防止光散射的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，對(duì)罩部件13的外表面實(shí)施黑鋁陽(yáng)極化(黒7 > 7 4卜)處理，并且，從高效率地從光照射窗 17放射來(lái)自多個(gè)發(fā)光元件23的光的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，對(duì)內(nèi)表面的從基板21至光照射窗17的范圍、即圍繞著形成光路的空間的區(qū)域13A實(shí)施鏡面加工，該光路是指，從設(shè)置于基板21的多個(gè)發(fā)光元件23發(fā)出的光到達(dá)光照射窗17為止的光路。在該圖的例子中，基板21經(jīng)由螺釘19而被固定在散熱器30的頂面，在該基板21 與散熱器30之間，從熱傳導(dǎo)性的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)而涂布有傳熱脂。在基板21的表面，多個(gè)(在圖例中為48個(gè))發(fā)光部22按等間隔(在圖例中為 4. 6mm的間距)配置為2列，在該基板21的背面，設(shè)有多個(gè)(在圖例中為6個(gè))用于向構(gòu)成發(fā)光部22的發(fā)光元件23提供電力的連接器M。在該圖的例子中，多個(gè)發(fā)光部22分別由1個(gè)發(fā)光元件23構(gòu)成，構(gòu)成這些發(fā)光部22 的發(fā)光元件23每8個(gè)進(jìn)行電氣串聯(lián)連接，該串聯(lián)連接的8個(gè)發(fā)光元件23與一個(gè)連接器M 電連接。作為發(fā)光元件23，使用LED元件及LD元件(激光二極管元件)等，作為L(zhǎng)ED元件， 具體而言，例如使用峰值發(fā)光波長(zhǎng)為365nm、385nm、405nm及450nm的元件。在該圖的例子中，作為發(fā)光元件23，使用LED元件。作為構(gòu)成基板21的基材，使用與發(fā)光元件23的種類(lèi)等相應(yīng)的適當(dāng)?shù)牟牧?，例如可以使用氮化鋁制的基材等。在該圖的例子中，作為基材，使用橫16mm、縱113mm、厚度0. 6mm的氮化鋁制基材。散熱器30用于對(duì)構(gòu)成位于上表面上的發(fā)光部22的發(fā)光元件23進(jìn)行冷卻，例如， 在銅制的具有大致二字狀外觀(guān)形狀的散熱器主體31內(nèi)部，形成有用于使例如冷卻水等冷卻介質(zhì)流通的流通流路，在散熱器主體31外表面的基板21所在區(qū)域以外的區(qū)域，設(shè)置有用于對(duì)流通流路供給冷卻介質(zhì)的供給部34，和用于從該流通流路排出冷卻介質(zhì)的排出部35。在該圖的例子中，在散熱器主體31的一方(在圖3中為左方)的突起部的端部形成供給部34，在另一方的突起部的端部形成排出部35。并且，在散熱器30中，冷卻介質(zhì)的流通流路如圖6所示，在該散熱器30的上面?zhèn)炔糠?2的上面?zhèn)雀叨?level)，具備與散熱器30頂面平行地設(shè)置的冷卻流路45，在位于該冷卻流路45下面?zhèn)鹊南旅鎮(zhèn)炔糠?3的下面?zhèn)雀叨龋邆渑c散熱器30的頂面平行地設(shè)置的供給流路43及排出流路44。這樣，在散熱器30的厚度方向上在不同的位置高度形成的冷卻流路45、供給流路43及排出流路44，利用在冷卻流路45中形成的冷卻介質(zhì)的流入口 46 及流出口 47，分別將流入口 46經(jīng)由沿散熱器30的厚度方向延伸的流入路徑48連通至供給流路43，另一方面，將流出口 47經(jīng)由沿散熱器30的厚度方向延伸的流出路徑49連通至排出流路44，由此進(jìn)行連接。在該圖的例子中，供給流路43在形成于其一端的供給用開(kāi)口 43A，經(jīng)由沿散熱器 30的厚度方向延伸的供給路徑41而連接于供給部34，另外，排出流路44在形成于其一端的排出用開(kāi)口 44A，經(jīng)由沿散熱器30的厚度方向延伸的排出路徑42而連接于排出部35。冷卻流路45用于與基板21上的發(fā)光部22對(duì)應(yīng)地使冷卻介質(zhì)進(jìn)行流通，在該冷卻流路45中，構(gòu)成發(fā)光部22的發(fā)光元件23的熱經(jīng)由基板21及散熱器主體31而被冷卻介質(zhì)受熱，由此，冷卻該發(fā)光元件23。在該圖的例子中，冷卻流路45的剖面形狀為寬3mm、高Imm的矩形形狀。另外，從實(shí)現(xiàn)散熱器30的冷卻效率的高效率化的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為，冷卻流路45 例如與構(gòu)成基板21上的多個(gè)發(fā)光部22的發(fā)光元件23的數(shù)量及配置狀態(tài)等相對(duì)應(yīng)地設(shè)置有多個(gè)。
在設(shè)置有多個(gè)冷卻流路45的情況下，這些多個(gè)冷卻流路45優(yōu)選地具有同樣的形狀(具體而言，整體形狀及剖面形狀)。在該圖的例子中，3個(gè)冷卻流路45設(shè)置為，分別與遍布2列而配置的共計(jì)16個(gè)發(fā)光元件23對(duì)應(yīng)，這3個(gè)冷卻流路45具有同樣的形狀。從減少與發(fā)光元件23之間的熱阻來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻效率的高效率化的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，冷卻流路45優(yōu)選地設(shè)置于，與散熱器30的上面?zhèn)炔糠?2的頂面接近的位置高度。在該圖的例子中，多個(gè)冷卻流路45分別形成為，距散熱器30的頂面的深度為Imm 的位置高度，即與頂面的間隔距離是1mm。另外，冷卻流路45優(yōu)選設(shè)置為，使構(gòu)成在基板21上的多個(gè)發(fā)光部22的發(fā)光元件 23全部配置于該冷卻流路45的正上方區(qū)域。通過(guò)使構(gòu)成多個(gè)發(fā)光部22的發(fā)光元件23全部配置于冷卻流路45的正上方區(qū)域， 從而對(duì)于多個(gè)發(fā)光元件23的每一個(gè)，能夠?qū)崿F(xiàn)與冷卻流路45之間的熱阻的均勻化。冷卻流路45的形狀(整體形狀)沒(méi)有限制，優(yōu)選為環(huán)狀，另外，在環(huán)狀的情況下， 流入口 46及流出口 47優(yōu)選設(shè)置在，相對(duì)于冷卻流路45的環(huán)中心點(diǎn)相互對(duì)稱(chēng)的位置。通過(guò)使冷卻流路45的整體形狀為環(huán)狀，從流入口 46流入的冷卻介質(zhì)朝向流出口 47的路徑為2個(gè)，即在冷卻流路45中形成2個(gè)分支路徑，并且，通過(guò)使流入口 46及流出口 47相互位于對(duì)稱(chēng)位置，該2個(gè)分支路徑的每一個(gè)的從流入口 46至流出口 47的路徑長(zhǎng)度相同，因此能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻介質(zhì)對(duì)多個(gè)發(fā)光元件23的每一個(gè)的冷卻效率的高效率化及均勻化。在該圖的例子中，冷卻流路45整體形狀為矩形環(huán)狀，流入口 46與流出口 47形成在與矩形的長(zhǎng)度方向的2邊上的各中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的對(duì)稱(chēng)位置。作為冷卻流路的整體形狀及流入口與流出口的形成位置的具體例，除了該圖的例子以外，例如可舉出如下例子等，即整體形狀為矩形環(huán)狀，流入口及流出口形成于對(duì)角線(xiàn)上的對(duì)稱(chēng)位置；整體形狀為圓環(huán)狀，流入口及流出口形成于相互對(duì)稱(chēng)的位置；以及整體形狀為二字狀，在一端部形成流入口，在另一端形成流出口。另外，優(yōu)選為，在冷卻流路45中設(shè)置多個(gè)沿與冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向垂直的方向延伸的柱狀部。通過(guò)對(duì)冷卻流路45設(shè)置多個(gè)柱狀部，能夠增加在冷卻流路45內(nèi)的散熱器30與冷卻介質(zhì)之間的接觸面積，并且，能夠使冷卻流路45內(nèi)的冷卻介質(zhì)的流動(dòng)擾亂，從而能夠增大散熱器30與冷卻介質(zhì)之間的熱傳遞。在該圖的例子中，在冷卻流路45中形成有多個(gè)柱狀部，該多個(gè)柱狀部構(gòu)成為，沿散熱器30的厚度方向(圖3中的上下方向)延伸，其兩端部各自與冷卻流路45的相對(duì)的壁面進(jìn)行接合。關(guān)于供給流路43及排出流路44，供給流路43使冷卻介質(zhì)朝向冷卻流路45的流入口 46流通，另一方面，排出流路44使冷卻介質(zhì)朝向冷卻流路45的流出口 47流通，另外，在設(shè)置有多個(gè)冷卻流路45的情況下，將這些多個(gè)冷卻流路45共通地連接，即，將多個(gè)冷卻流路45與共通的供給流路43及共通的排出流路44連接，由此，能夠?qū)⑦@些多個(gè)冷卻流路45 并聯(lián)連接。優(yōu)選為，這些供給流路43及排出流路44具有相同的形狀(具體而言，整體形狀及剖面形狀)并且平行地設(shè)置。
在該圖的例子中，供給流路43及排出流路44各自的整體形狀為直線(xiàn)狀，剖面形狀為寬2. 5_、高5_的矩形狀。在將多個(gè)冷卻流路45通過(guò)供給流路43及排出流路44并聯(lián)連接而構(gòu)成的冷卻介質(zhì)的流通流路中，從供給部34供給的冷卻介質(zhì)到達(dá)排出部35為止的路徑，與通過(guò)供給流路 43及排出流路44而并聯(lián)連接的冷卻流路45的數(shù)量相應(yīng)地形成，但對(duì)于這些多個(gè)路徑，從作為供給流路43最上游位置的供給用開(kāi)口 43A開(kāi)始、經(jīng)由冷卻流路45、到達(dá)作為排出流路 44最下游位置的排出用開(kāi)口 44A為止的路徑的長(zhǎng)度，優(yōu)選對(duì)于各多個(gè)冷卻流路45為相同長(zhǎng)度。在該圖的例子中，在供給用開(kāi)口 43A與排出用開(kāi)口 44A之間，根據(jù)位于供給流路43 最上游側(cè)的冷卻流路45A、位于供給流路43最下游側(cè)的冷卻流路45C、和位于這些冷卻流路 45A及冷卻流路45C之間的冷卻流路45B這3個(gè)冷卻流路45，在供給流路43與排出流路44 之間形成3個(gè)分支路徑，由此，形成長(zhǎng)度相等的3個(gè)分支路徑，即通過(guò)冷卻流路45A的路徑，通過(guò)冷卻流路45B的路徑，和通過(guò)冷卻流路45C的路徑。通過(guò)使從供給用開(kāi)口 43A開(kāi)始、經(jīng)由各多個(gè)冷卻流路45、到達(dá)排出用開(kāi)口 44A為止的全部路徑的長(zhǎng)度相同，則各路徑的流路阻抗相同，對(duì)于多個(gè)冷卻流路45的每一個(gè)而言， 流入同等量的冷卻介質(zhì)，即，能夠使從供給路徑41供給至供給流路43的冷卻介質(zhì)均勻地分配并流入多個(gè)冷卻流路45的每一個(gè)。在如上那樣的發(fā)光元件光源單元10中，在構(gòu)成發(fā)光源的發(fā)光元件23發(fā)光的狀態(tài)下，對(duì)于散熱器30從供給部34供給冷卻介質(zhì)，從該供給部34供給的冷卻介質(zhì)經(jīng)由供給路徑41及供給流路43而被分配并流入到多個(gè)冷卻流路45中的每一個(gè)，在通過(guò)了這些多個(gè)冷卻流路45中的每一個(gè)之后，經(jīng)由排出流路44及共通的排出路徑42，從排出部35排出到散熱器30外，這樣，冷卻介質(zhì)在散熱器30內(nèi)流通，從而利用流通過(guò)散熱器主體31及冷卻流路 45的冷卻介質(zhì)，冷卻各發(fā)光元件23。而且，在構(gòu)成發(fā)光元件光源單元10的散熱器30中設(shè)置的冷卻介質(zhì)的流通流路具備冷卻流路45、供給流路43及排出流路44，該供給流路43及排出流路44配設(shè)于，冷卻流路45下面?zhèn)鹊膹呐渲糜邪l(fā)光元件23的頂面離開(kāi)的位置高度，從而抑制在供給流路43中流通的冷卻介質(zhì)由于來(lái)自發(fā)光元件23的受熱而溫度上升，因此，在供給流路43中不會(huì)產(chǎn)生大的溫度梯度。并且，散熱器30在結(jié)構(gòu)上，能夠例如根據(jù)構(gòu)成發(fā)光源的發(fā)光元件23的數(shù)量及配置狀態(tài)等，通過(guò)供給流路43及排出流路44將多個(gè)冷卻流路45并聯(lián)連接，由此，不會(huì)產(chǎn)生大的壓力損失，能夠與發(fā)光部22對(duì)應(yīng)地將用于流通冷卻介質(zhì)的冷卻流路的總流路長(zhǎng)增長(zhǎng)，從而能夠使流通流路所需的量的冷卻介質(zhì)流通，并增大該冷卻介質(zhì)與散熱器30之間的接觸面積，并且，對(duì)于多個(gè)冷卻流路45的每一個(gè)，能夠流入與供給流路43上游側(cè)同等溫度的冷卻介質(zhì)，因此能夠高效率地進(jìn)行冷卻介質(zhì)對(duì)發(fā)光元件23的冷卻。因此，根據(jù)發(fā)光元件光源單元10，能夠高效且具有高均勻性地對(duì)構(gòu)成發(fā)光源的多個(gè)發(fā)光元件23進(jìn)行冷卻，由此，能夠抑制發(fā)光強(qiáng)度的下降及被光照射的面的照度不勻的產(chǎn)生。在此，根據(jù)圖例的發(fā)光元件光源單元10，從后述的實(shí)驗(yàn)例也可了解到，在接合于基板21上的全部發(fā)光元件23中，能夠使其結(jié)部(半導(dǎo)體的結(jié)部)的溫度在60°C以下且士 1V的溫度范圍內(nèi)。另外，在發(fā)光元件光源單元10中，使從供給流路43的供給用開(kāi)口 43A開(kāi)始、經(jīng)由各多個(gè)冷卻流路45、到達(dá)排出流路44的排出用開(kāi)口 44A為止的路徑的長(zhǎng)度全部相同，從而對(duì)于通過(guò)供給流路43及排出流路44而并聯(lián)連接的多個(gè)冷卻流路45的每一個(gè)，每個(gè)流入同等量的冷卻介質(zhì)，從而能夠使得冷卻介質(zhì)對(duì)各個(gè)發(fā)光元件23的冷卻效率更加均勻化。該發(fā)光元件光源單元10如圖7所示，適合作為光硬化型噴墨打印機(jī)裝置的定影用光照射器來(lái)使用。在光硬化型噴墨打印機(jī)裝置中，例如由發(fā)光元件光源單元10而成的定影用光照射器與噴出光硬化型墨水的噴墨頭部51鄰接并一體地配設(shè)，若從該頭部51對(duì)紙等印刷介質(zhì)52噴出光硬化型墨水，則對(duì)附著了該噴出的墨水的印刷介質(zhì)52照射光，由此，墨水定影或暫時(shí)定影于印刷介質(zhì)52。通過(guò)這樣的光硬化型噴墨打印機(jī)裝置進(jìn)行的對(duì)于印刷介質(zhì)152的墨水的定影或暫時(shí)定影的工序按如下方式進(jìn)行，即使頭部51及印刷介質(zhì)52的一方或雙方移動(dòng)，由此，使頭部51與印刷介質(zhì)52如圖7箭頭所示地相對(duì)移動(dòng)。根據(jù)這樣的光硬化型噴墨打印機(jī)裝置，能夠從定影用光照射器對(duì)附著了墨水的印刷介質(zhì)52照射發(fā)光強(qiáng)度充足的光且不產(chǎn)生照射不勻，能夠使最終得到的印刷圖像的畫(huà)質(zhì)良好。在本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元中，不限于上述實(shí)施方式，可施加各種變更。例如，也可以構(gòu)成為，在發(fā)光元件光源單元中，將構(gòu)成發(fā)光部的發(fā)光元件直接配置于散熱器的頂面，并對(duì)該散熱器的頂面施以布線(xiàn)圖案，即，構(gòu)成為散熱器兼具作為基板的功能。在這種情況下，由于發(fā)光元件通過(guò)散熱器被直接冷卻，從而能夠更有效地冷卻發(fā)光元件。另外，散熱器也可以構(gòu)成為，在供給流路和排出流路之間設(shè)有由縫隙(slit)等而成的熱交換抑制部。在這種情況下，通過(guò)熱交換抑制部，能夠抑制在供給流路與排出流路之間進(jìn)行熱的交換，因此，能夠抑制由于來(lái)自在排出流路中流動(dòng)的冷卻介質(zhì)的受熱而導(dǎo)致的在供給流路中冷卻介質(zhì)的溫度上升而產(chǎn)生溫度梯度，從而能夠更有效地冷卻發(fā)光元件。另外，也可以是，在散熱器中，散熱器主體在設(shè)置有冷卻流路的上面?zhèn)炔糠帧⒑驮O(shè)置有供給流路及排出流路的下面?zhèn)炔糠志哂胁煌牟馁|(zhì)，下面?zhèn)炔糠峙c上面?zhèn)炔糠窒啾扔蓪?dǎo)熱系數(shù)小的材質(zhì)構(gòu)成。在這種情況下，通過(guò)使下面?zhèn)炔糠值牟馁|(zhì)為導(dǎo)熱系數(shù)小的材質(zhì)，能夠抑制在供給流路與排出流路之間進(jìn)行熱的交換，因此，能夠抑制由于來(lái)自在排出流路中流動(dòng)的冷卻介質(zhì)的受熱而導(dǎo)致的在供給流路中冷卻介質(zhì)的溫度上升而產(chǎn)生溫度梯度，從而能夠更有效地冷卻發(fā)光元件。另外，在這種情況下，通過(guò)在供給流路和排出流路之間設(shè)置由縫隙等而成的熱交換抑制部，也能夠更有效地冷卻發(fā)光元件。并且，發(fā)光元件光源單元如圖8所示，也可以構(gòu)成為，散熱器30中的冷卻介質(zhì)的流通流路與構(gòu)成發(fā)光源的發(fā)光元件23的數(shù)量或配置狀態(tài)相應(yīng)，多個(gè)(在圖8的例子中為3個(gè))經(jīng)由一個(gè)供給流路43及一個(gè)排出流路44將多個(gè)(在圖8的例子中為3個(gè))冷卻流路 45并聯(lián)連接而成的冷卻流路并聯(lián)連接流路40，經(jīng)由共通供給流路55與共通排出流路56而并聯(lián)連接。該共通供給流路55與連通至供給部的供給路徑41連接，另外，共通排出流路56 與連通至排出部的排出路徑42連接。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件光源單元，能夠?qū)⒏罅康陌l(fā)光元件23作為發(fā)光源。另外，在這種情況下，通過(guò)在供給流路43和排出流路44之間設(shè)置由縫隙37等而成的熱交換抑制部，能夠更有效地冷卻發(fā)光元件。在該圖的例子中，在相互鄰接的冷卻流路并聯(lián)連接流路40間的供給流路43和排出流路44之間，形成有5mm寬的縫隙37。以下，示出為了確認(rèn)本發(fā)明的作用效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)例。[實(shí)驗(yàn)例1]制作具有圖1例的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件光源單元(以下，也稱(chēng)作“發(fā)光元件光源單元 ⑴”)。構(gòu)成該發(fā)光元件光源單元(1)的基板，將由峰值發(fā)光波長(zhǎng)為365nm的1個(gè)LED元件構(gòu)成的48個(gè)發(fā)光部以4. 6mm的間距配置為2列而構(gòu)成，為橫16mm、縱113mm、厚0. 6mm的
氮化鋁制構(gòu)造。另外，散熱器具備銅制的散熱器主體，具有剖面形狀為圓狀(截面積12mm2)的供給路徑；剖面形狀為寬2. 5mm、高5mm的矩形狀的供給流路；剖面形狀為圓狀(截面積3mm2) 的流入路徑；剖面形狀為寬3mm、高Imm的矩形狀的冷卻流路；剖面形狀為圓狀(截面積 3mm2)的流出路徑；剖面形狀為寬2. 5mm、高5mm的矩形狀的排出流路；以及剖面形狀為圓狀 (截面積12mm2)的排出路徑；從供給用開(kāi)口開(kāi)始、經(jīng)由冷卻流路而到達(dá)排出用開(kāi)口為止，形成3個(gè)路徑長(zhǎng)度為164mm的流通流路。對(duì)于所制作的發(fā)光元件光源單元(1)，根據(jù)各種條件(總冷卻水量)而對(duì)散熱器內(nèi)供給由溫度25°c的冷卻水組成的冷卻介質(zhì)，確認(rèn)在散熱器內(nèi)形成的冷卻介質(zhì)的流通流路的壓力損失。在圖10中用曲線(xiàn)(A)顯示結(jié)果。另外，對(duì)于從供給用開(kāi)口經(jīng)由冷卻流路而到達(dá)排出用開(kāi)口的3個(gè)路徑的每一個(gè)， 確認(rèn)以1升/分的條件(各冷卻流路的冷卻介質(zhì)的流入條件為1/3升/分)對(duì)散熱器供給冷卻介質(zhì)的情況下的壓力損失，結(jié)果各為14. 5kPa。另外，對(duì)于發(fā)光元件光源單元(1)，以1升/分的條件(各冷卻流路的冷卻介質(zhì)的流入條件為1/3升/分)對(duì)散熱器供給冷卻介質(zhì)，在該情況下，根據(jù)供給用開(kāi)口的冷卻介質(zhì)的溫度、與位于供給流路最下游側(cè)的冷卻流路的流入口的冷卻介質(zhì)的溫度之間的溫度差， 確認(rèn)供給流路的上升溫度，結(jié)果為2. 5°C。另外，以發(fā)熱量170W的條件確認(rèn)發(fā)光的各發(fā)光元件的結(jié)部(半導(dǎo)體的結(jié)部)的溫度，結(jié)果為60°C以下，其溫度范圍為士 1°C以?xún)?nèi)。[比較實(shí)驗(yàn)例1]如圖9所示，制作將冷卻流路45串聯(lián)連接而構(gòu)成的發(fā)光元件光源單元(以下，也稱(chēng)作“比較用發(fā)光元件光源單元(1)”)。該比較用發(fā)光元件光源單元(1)，在散熱器60的冷卻介質(zhì)的流通流路中，除了將3 個(gè)冷卻流路45通過(guò)剖面形狀為矩形狀的流路61 (寬度2. 5、高度5mm)串聯(lián)連接以外，具有與發(fā)光元件光源單元(1)同樣的結(jié)構(gòu)。
對(duì)于比較用發(fā)光元件光源單元(1)，與實(shí)驗(yàn)例1同樣地，確認(rèn)在散熱器內(nèi)形成的冷卻介質(zhì)的流通流路的壓力損失。在圖10中用曲線(xiàn)(B)顯示結(jié)果。根據(jù)圖10的結(jié)果可知，在發(fā)光元件光源單元(1)中，隨著冷卻介質(zhì)的供給量變大， 壓力損失稍微變大，但其增加比例與比較用發(fā)光元件光源單元(1)相比極小。具體而言，例如在以1升/分的條件供給冷卻介質(zhì)的情況下進(jìn)行比較，則發(fā)光元件光源單元(1)的一個(gè)冷卻流路的路徑壓力損失為0.0145MPa，與此相對(duì)地，比較用發(fā)光元件光源單元⑴的壓力損失為1.2MPa，因此可以理解到，在比較用發(fā)光元件光源單元(1)中， 需要通過(guò)發(fā)光元件光源單元(1)的80倍以上的壓力來(lái)供給冷卻介質(zhì)。根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)例的結(jié)果，可以確認(rèn)出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件光源單元(1)，不會(huì)產(chǎn)生大的壓力損失，而能夠?qū)?yīng)于發(fā)光部來(lái)加長(zhǎng)用于使冷卻介質(zhì)流通的流路的總流路長(zhǎng)度，另外，能夠有效且具有高均勻性地對(duì)構(gòu)成發(fā)光源的多個(gè)發(fā)光元件進(jìn)行冷卻。
0111]符號(hào)說(shuō)明0112]10 發(fā)光元件光源單元0113]11 光源模組0114]13 罩部件0115]13A 區(qū)域0116]17 光照射窗0117]18:電源供給連接器0118]19 螺釘0119]21 基板0120]22 發(fā)光部0121]23 發(fā)光元件0122]24 連接器0123]30 散熱器0124]31 散熱器主體0125]32 上面?zhèn)炔糠?126]33 下面?zhèn)炔糠?127]34 供給部0128]35 排出部0129]37 縫隙0130]40 冷卻流路并聯(lián)連接流路0131]41 供給路徑0132]42 排出路徑0133]43 供給流路0134]43A:供給用開(kāi)口0135]44 排出流路0136]44A:排出用開(kāi)口0137]45、45A、45B、45C 冷卻流路0138]46 流入口
47流出口
48流入路徑
49流出路徑
51頭部
52印刷介質(zhì)
55共通供給流路
56共通排出流路
60散熱器
61流路
65流通流路
66= LED元件
67散熱器
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件光源單元，具備使多個(gè)分別由1個(gè)以上發(fā)光元件構(gòu)成的發(fā)光部位于頂面上的散熱器，其特征在于上述散熱器，在其頂面?zhèn)雀叨龋瑢?duì)應(yīng)于1個(gè)或多個(gè)發(fā)光部而具有用來(lái)使冷卻介質(zhì)流通的冷卻流路，該冷卻流路的冷卻介質(zhì)的流入口及流出口分別與在該冷卻流路的下面?zhèn)雀叨刃纬傻睦鋮s介質(zhì)的供給流路及冷卻介質(zhì)的排出流路連接。
2.如權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件光源單元，其特征在于，在上述散熱器中設(shè)有多個(gè)冷卻流路，該多個(gè)冷卻流路各自的流入口及流出口與共通的供給流路及共通的排出流路連接。
3.如權(quán)利要求2所記載的發(fā)光元件光源單元，其特征在于，從上述供給流路的最上游位置開(kāi)始、經(jīng)由冷卻流路、到達(dá)排出流路的最下游位置為止的路徑的長(zhǎng)度，對(duì)于各冷卻流路相同。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所記載的發(fā)光元件光源單元，其特征在于， 上述冷卻流路為環(huán)狀，冷卻介質(zhì)的流入口及流出口設(shè)置于相互對(duì)稱(chēng)的位置。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所記載的發(fā)光元件光源單元，其特征在于， 構(gòu)成上述多個(gè)發(fā)光部的全部發(fā)光元件配置于冷卻流路的正上方區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所記載的發(fā)光元件光源單元，其特征在于， 該發(fā)光元件光源單元被用作光硬化型噴墨打印機(jī)裝置的定影用光照射器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光元件光源單元，能夠有效且具有高均勻性地對(duì)構(gòu)成發(fā)光源的多個(gè)發(fā)光元件進(jìn)行冷卻，由此，能夠抑制發(fā)光強(qiáng)度的下降及被光照射的面的照度不勻的產(chǎn)生。發(fā)光元件光源單元，具備使多個(gè)分別由1個(gè)以上發(fā)光元件構(gòu)成的發(fā)光部位于頂面上的散熱器，其特征在于上述散熱器，在其頂面?zhèn)雀叨龋瑢?duì)應(yīng)于1個(gè)或多個(gè)發(fā)光部而具有用來(lái)使冷卻介質(zhì)流通的冷卻流路，該冷卻流路的冷卻介質(zhì)的流入口及流出口分別與在該冷卻流路的下面?zhèn)雀叨刃纬傻睦鋮s介質(zhì)的供給流路及冷卻介質(zhì)的排出流路連接。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102414502SQ20108001922
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者中島敏博, 村上悟司, 片岡研, 羽田博成 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社