Led光源装置的制作方法

专利名称：Led光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及射出紫外光的LED光源装置。
背景技术：
作为以往的LED光源装置，众所周知例如以下所述专利文献I所记载的LED光源装置。在这样的LED光源装置中，在并列设置有向前方射出可见光的LED的LED阵列的前方侧，配置有由丙烯酸树脂构成的透光性部件，并且LED阵列与透光性部件之间的空间被由硅构成的透明树脂密封。于是，来自于LED的可见光通过透明树脂以及透光性部件而射出。专利文献专利文献I :日本专利申请公开2008-186914号公报

发明内容
发明所要解决的课题在此，在如以上所述那样的LED光源装置中，例如在射出紫外光并利用该紫外光的光能来进行处理的情况下，因为其处理能力很大程度上被光量所左右，所以特别期待射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化。但是，在以上所述那样的LED光源装置中，因为光量在射出区域的端部容易发生降低，光量分布容易变成所谓下摆放宽的状态，所以，难以使射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化。因此，本发明的课题是提供一种能够使射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化的LED光源装置。解决课题的技术手段为了解决上述课题，本发明所涉及的LED光源装置，其特征在于，具备具有并列设置有向前方射出紫外光的LED的LED并列设置区域的紫外发光LED阵列、以与紫外发光LED 阵列的LED并列设置区域的前方侧相对的方式设置、呈长方体外形并且用含有石英的材料形成的光透过部件，在LED的前表面设置有由规定宽度的边缘部包围并用于射出紫外光的射出面，从前方看时，光透过部件的端部相对于紫外发光LED阵列的LED并列设置区域的端部，位于从规定宽度的1/2内侧到规定宽度的1/2外侧之间。在该LED光源装置中，因为从LED射出的紫外光在光透过部件内反复进行全反射并向前方输出，所以能够提高该输出的紫外光(以下称之为“输出光”)中的峰值光量。在此，因为光透过部件呈长方体外形，所以能够将从LED射出的紫外光可靠地向光透过部件引导，并能够抑制输出光的光量的降低(损失，loss)。而且，除此之外，在从前方进行观察的时候，因为光透过部件的端部相对于紫外发光LED阵列的LED并列设置区域的端部，位于从规定宽度的1/2内侧到规定宽度的1/2外侧之间，所以能够使射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化。例如如图14所示，如果光透过部件的端部相对于LED并列设置区域的端部过于离开内侧(图中的虚线)，那么光量会以靠近射出区域的中心侧的方式分布，所以峰值光量较高，但是射出区域的端部的光量较低。另外，如果光透过部件的端部相对于LED 并列设置区域的端部过于离开外侧(图中的点线)，那么光量分布成为所谓下摆放宽的状态，峰值光量降低。另一方面，如果光透过部件的端部相对于LED并列设置区域的端部位于从规定宽度的1/2内侧到1/2外侧的范围(图中的实线)，那么能够充分地确保峰值光量并能够提高光量分布的上升以及下降的程度。另外，优选光透过部件与LED的前表面抵接。在此情况下，能够进一步可靠地将从 LED射出的紫外光向光透过部件引导，从而可以抑制射出区域中的光量的降低。另外，优选紫外发光LED阵列具有多个包含基板和以彼此接近的方式并列设置于该基板的前表面侧的LED的LED单元，LED单元以LED接近的方式并列设置。在此情况下， 能够容易地密集配置LED，并在射出区域中可以均匀地获得大的光量。此时，优选LED呈长方体外形，以其侧面位于与基板的侧面相同的平面上的方式配置于基板，或者，以其侧面向基板的侧面的外侧突出的方式配置于基板。在此情况下，即使对于并列设置的LED单元之间的LED，也可以进一步密集配置。另外，优选具备设置于基板的后表面侧并通过形成于基板的贯通孔而与多个LED 热连接的金属板、以及与金属板热连接的散热片(heatsink)。在此情况下,能够提高LED的散热性，并能够提高LED的工作稳定性。另外，优选光透过部件通过其相对的一对侧面经由插入部件而被挤压部件夹持从而被固定。在此情况下，能够防止光透过部件的固定由于紫外光而变得不充分等，并可以稳定地固定光透过部件。此时，优选插入部件由含有氟树脂的材料形成。在此情况下，关于光透过部件的固定，能够提高耐紫外光特性以及耐热特性。另外，优选挤压部件具有螺钉结构。在此情况下，能够容易地微调整光透过部件的固定位置。优选具备容纳紫外发光LED阵列以及光透过部件的外壳(case)，在外壳的前面盖上，形成有在光透过部件的长边方向上延伸的一对壁部，光透过部件通过经由树脂部件而被一对壁部夹持，从而被固定于前面盖。在此情况下，在光透过部件的固定时，能够容易地进行该光透过部件的定位。此时，优选树脂部件为以在光透过部件的侧面进行卷绕的方式设置的O型环。在此情况下，能够容易地固定光透过部件。另外，优选光透过部件相对于紫外发光LED阵列被粘结固定。在此情况下，能够稳定地固定光透过部件。发明的效果根据本发明，可以使射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化。


图I是表示本发明的一个实施方式所涉及的LED光源装置的前方立体图。图2是表示拆除了图I的LED光源装置的前面盖的状态的前方立体图。图3是表示沿着图2的III-III线的截面的一部分的概略图。图4是表示沿着图2的IV-IV线的截面的一部分的概略图
图方立体图。略图。
5是表示图I的LED光源装置的LED单元的前方立体图。
6是表示图I的LED光源装置的LED单元中的LED的后方立体图。
7是表示图I的LED光源装置的LED单元中的基板的正面图。
8是表示图I的LED光源装置的LED单元中的传热板的图。
9是表示拆除了图I的LED光源装置的前面盖以及上面盖的状态的一部分的前
图10是表示图I的LED光源装置中的光透过部件的其它例子的对应于图4的概图11是表示图I的LED光源装置中的光透过部件的其它例子的对应于图3的概
光源装置的端部保持部的前方立体图。
光源装置的中间保持部的前方立体图。
光源装置中的位置与输出光的光输出(光量)的关系的略图。图12是表示图I的LED图13是表示图I的LED图14是表示图I的LED图表。图15是表示在相对于紫外发光LED阵列粘结固定光透过部件的情况下的例子的对应于图3的截面图。图16是表示光透过部件的背面图。图17是扩大表示图16的一部分的图。图18是表示光透过部件的对应于图3的概略图。符号的说明P-LED光源装置、2…外壳、2a···前面盖、3…紫外发光LED阵列、4…光透过部件、 4c、4d…光透过部件的侧面、5…散热片、10…LED、10a... LED的前表面、IOc…LED的侧面、 11…边缘部、20···LED单兀、21···基板、2Ia…基板的前表面、2Ib…基板的后表面、2Ic…基板的侧面、22···传热板(金属板)、2七“贯通孔、42*“0型环(树脂部件)、43、53…挤压部件、 44、54···插入部件、H···规定宽度、R…LED并列设置区域、S…射出面。
具体实施例方式以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。还有，在各个附图中，将相同符号标注于相同或者相当要素上，省略重复的说明。另外“上”、“下”、“左”、“右” 的标识是根据图面所表示的状态而便于识别的标记。图I是表示本发明的一个实施方式所涉及的LED光源装置的前方立体图。图2是表示拆除了图I的LED光源装置的前面盖的状态的前方立体图。如图1、2所示，本实施方式的LED光源装置I在构成其外围的长方体外形的外壳2内，具备紫外发光LED阵列3、光透过部件4以及散热片5 (参照图9)。该LED光源装置I从形成于前面盖2a的开口 O照射作为LED光的紫外光(也可称之为紫外线或者UV光)，且是进行例如树脂固化和油墨(ink) 干燥等的装置。在紫外发光LED阵列3中，向前方射出紫外光的多个LED (Light Emitting Diode) 10被并列设置成矩阵状从而构成LED并列设置区域R。在这里的紫外发光LED阵列 3中，通过以在左右方向上接近的方式并列设置多个LEDlO被单元化了的LED单元20 (参照图5)，从而构成作为配置了多个LEDlO的配置区域的LED并列设置区域R。该LED并列设置区域R从前方(紫外线射出侧)看时，由紫外发光LED阵列3 (LEDlO)的最外缘包围。 还有，本实施方式的LED并列设置区域R以上下2列并列设置左右45个(合计90个)的 LEDlO而成，从前方看时成为将上下方向作为短边方向并且将左右方向作为长边方向的长方形形状的区域。图3是表示沿着图2的III-III线的截面的一部分的概略图，图4是表示沿着图2 的IV-IV线的截面的一部分的概略图，图5是表示图I的LED光源装置的LED单元的前方立体图。如图3 5所示，LED单元20具有基板21、多个并列设置于基板21的前表面21a 侧的LED10、固定于基板21的后表面(背面)21b侧的传热板(金属板)22。LEDlO是在呈现长方体外形的框体X内容纳半导体结晶15并用玻璃板14密封的紫外发光芯片型发光元件，射出高输出的紫外光。该LEDlO (框体X)在射出紫外光的前表面IOa看时为正方形形状,例如成为纵7mmX横7mm的幅面。具体来说，在该LEDlO上，从前表面IOa看时，以由规定宽度H的框状的边缘部11 包围的方式形成有截面圆形的凹部12。换言之，LEDlO具有设置于规定宽度H的矩形框状的边缘部11的内侧的凹部12。而且，在该凹部12的底面12a上形成有截面圆形的凹部13。在凹部12内，在前表面IOa侧，以与前表面IOa成为相同平面的方式设置有使紫外光透过的玻璃板14，由此，密封LEDlO内。该玻璃板14构成射出紫外光的射出面S。在凹部13的底面13a上固定有用于产生紫外光的半导体结晶15。另外，凹部13的内侧面因为朝着前方反射紫外光，所以成为以向前方扩展的方式倾斜而成的反射面13b。根据以上所述，所谓本实施方式中的LEDlO的规定宽度H，是包围作为LEDlO的射出面S的玻璃板14的框体X的框11的宽度。换言之，所谓宽度H,从前方看时,成为从凹部 12的中心向LED并列设置区域R的边缘延伸的直线与LEDlO的边缘部11相交的部分的长度。在此，规定宽度H为2mm。还有，以下，将该规定宽度H掌握在规定值α的2倍(SP， 2 α),因此,将规定值α设定为1mm。图6是表示图I的LED光源装置的LED单元中的LED的后方立体图。如图6所示， 在LEDlO的后表面IOb (前表面IOa的相反侧的面)的两端部上设置有平行延伸的阴极端子16a以及阳极端子16b。在后表面IOb上，在阴极端子16a与阳极端子16b之间设置有作为用于对LEDlO实施散热的构件的呈现矩形状的金属制的散热面17。图7是表示图I的LED光源装置的LED单元中的基板的正面图。如图7所示，基板21呈现相对的2边具有直线状部的矩形板状，具有多个用于使LEDlO与传热板22相抵接的贯通孔24。贯通孔24以对应于并列设置的LEDlO的方式构成，在此，在上下方向上延伸，并且在左右方向上形成4列。另外，在该基板21上，形成有一对使将LED单元20固定于外壳2内的螺钉31 (参照图2)穿通的贯通孔25。另外，在基板21的上部设置有供电配线部26。该供电配线部26是汇总了与设置于基板21的LEDlO相电连接的电气配线图案(没有图示)的供电配线部，将相对于LEDlO 的供电部统一化。还有，如图9所示，该供电配线部26相对于固定于上面盖2c的基板33 的电路元件等，通过配线8而被电连接。图8(a)是表示图I的LED光源装置的LED单元中的传热板的正面图，图8 (b)是表示沿着图8(a)的VII 1(b)-VII 1(b)线的截面图。如图8所示，传热板22在每个基板21上设置一块，起到作为集中多个LEDlO的热并向散热片5传热的传热部件的功能，例如由铜等的热传导性高的金属材料所形成。在该传热板22的前表面22a上，形成有多个作为进入基板21的贯通孔24而与LEDlO的散热面17相抵接的构件并在上下方向上延伸的凸部27。 该凸部27至少突出基板21的厚度份。另外，在传热板22上形成有一对与基板21的贯通孔25连通的贯通孔35。传热板22为能够容纳于基板21的后表面21b内那样的大小以及形状。如图5所示，在具有这样的LED10、基板21以及传热板22的LED单元20中，在基板21的前表面21a的各个贯通孔24，24，24，24上，多个LEDlO被并列设置并经由电气配线图案(没有图示)而电连接该LEDlO的端子16a，16b和供电配线部26。在此，2行4列的 LEDlO以使彼此的侧面相接近的方式被配置和固定于基板21。另外，LEDlO以及基板21分别在作为LED单元20的并列设置方向的左右方向的两侧部上，以LEDlO的侧面IOc沿着基板21的侧面21c并且相接近的方式配置。更为详细来说，LEDlO的侧面IOc位于相对于基板21的侧面21c为相同的平面上(成为同一面)。与此同时，如图3、4所示，以在夹持基板21的状态下容纳于基板21的后表面21b 内的方式配置的传热板22的凸部27进入贯通孔24，且该传热板22被钎焊固定于LEDlO的后表面IOb的散热面17 (参照图6)。由此，LED10、基板21以及传热板22被一体化，LEDlO 的后表面IOb的散热面17(参照图6)热连接于传热板22。于是，通过以所邻接的LED单元20的左右的侧面彼此接近的方式，优选以没有间隙的方式，在外壳2内在左右方向上并列设置该LED单元20，从而形成连续地接近配置有LEDlO的紫外发光LED阵列3。图9是表示拆除了图I的LED光源装置的前面盖以及上面盖的状态的一部分的前方立体图。如图9所示，散热片5是对LEDlO的热实施散热的散热片，例如可以由铝材形成。 如图4所示，该散热片5具备具有多个金属板相互隔开并在左右方向上层叠的叶片构造的主体28、以及固定主体28并且将该主体28接合于传热板22的板状的接合部29。该散热片5在外壳2内被配置于LED单元20的后方侧。与此同时，该接合部29 通过传热性高的树脂(润滑脂)而与LED单元20的传热板22抵接。于是，由穿通于LED 单元20的贯通孔25，35的螺钉31，散热片5与LED单元20被相互接合固定。还有，如上所述，通过润滑脂而使接合部29与传热板22相抵接，由此能够通过提高紧贴性而提高散热性。返回到图2，光透过部件4与紫外发光LED阵列3相同，将上下方向作为短边方向， 将左右方向作为长边方向，呈现具有比短边方向的长度短的厚度的长方体外形，且由石英形成。光透过部件4具有作为透镜或者混合(mixing)部件的功能，在内部使从LEDlO射出的紫外光反复全反射，从而提高紫外光的峰值光量且使光量均匀化。该光透过部件4，在其外表面施以镜面研磨。还有，光透过部件4的厚度为3mm 20mm，优选为4 12mm，在本实施方式中设定为5mm。如图3、4所示，该光透过部件4以与紫外发光LED阵列3的LED并列设置区域R 的前方侧相对的方式设置。具体来说，光透过部件4，其后表面4b与LEDlO的前表面IOa相抵接。于是，如图2所示，光透过部件4的长边方向的两端部由端部保持部41而被保持固定于散热片5的接合部29，并且长边方向的中间部由中间保持部51，经由LED单元20而被保持固定于接合部29。
在此，如图4所示，光透过部件4从前方看时，长边方向(左右方向)的一端以及另一端的各自相对于紫外发光LED阵列3的LED并列设置区域R的一端以及另一端的各自，位于仅向内侧规定值α的位置。即，从前方看时，光透过部件4的长边方向的端部相对于紫外发光LED阵列3的LED并列设置区域R的端部，向内侧仅进入边缘部11的规定宽度H的 1/2。换言之，LED并列设置区域R在长边方向上相对于光透过部件4仅突出规定值α (规定宽度H的1/2)。另外，如图3所示，光透过部件4从前方看时，短边方向(上下方向)的一端以及另一端也相对于紫外发光LED阵列3的LED并列设置区域R的一端以及另一端，位于仅向内侧规定值α的位置。即，从前方看时，光透过部件4的短边方向的端部相对于紫外发光 LED阵列3的LED并列设置区域R的端部，向内侧仅进入边缘部11的规定宽度H的1/2。换言之，LED并列设置区域R在短边方向上相对于光透过部件4仅突出规定值α。或者，在本实施方式中，如图10所示，存在如下情况从前方看时，光透过部件4的长边方向的端部相对于紫外发光LED阵列3的LED并列设置区域R的端部，位于仅向外侧规定值α (规定宽度H的1/2)的位置，换言之，LED并列设置区域R在长边方向上相对于光透过部件4向内侧仅进入规定值α。另外，如图11所示，也存在如下情况从前方看时， 光透过部件4的短边方向的端部相对于紫外发光LED阵列3的LED并列设置区域R的端部位于仅向外侧规定值α (规定宽度H的1/2)的位置，换言之，LED并列设置区域R在短边方向上相对于光透过部件4向内侧仅进入规定值α。S卩，本实施方式的光透过部件4的端部分别在长边方向以及短边方向上，在从前方看的时候，相对于LED并列设置区域R的端部，可以位于从仅规定值α (规定宽度H的 1/2)的内侧到仅规定值α的外侧的范围。即，对于长边方向以及短边方向的各自来说，可以满足表示在配置光透过部件4的时候的位置关系的以下所述式(I)的条件。[LED并列设置区域R的端部-规定值α ]彡[光透过部件4的端部]([LED并列设置区域R的端部+规定值α ]…(I)还有，对于长边方向以及短边方向的各自来说，作为表示满足以上所述式(I)那样的光透过部件4的大小的式子，可以列举以下所述式(2)。附带说一下，在以下所述式(2) 中，在没有间隙地紧贴排列LEDlO的情况下，能够将LED并列设置区域R的宽度置换成(LED 宽度β XLED个数η)。[LED并列设置区域R的宽度_2 X规定值α ]彡[光透过部件4的宽度]([LED 并列设置区域R的宽度+2X规定值α]···(2)如图12所示，对于光透过部件4而言，如上所述，长边方向的两端部由端部保持部41而被保持固定于接合部29。端部保持部41具有设置于接合部29的端部的支撑条 (stay) 42、可在左右方向上移动地固定于支撑条42并用于挤压光透过部件4的左右的侧面 4c的挤压部件43、以及介于挤压部件43与光透过部件4之间的插入部件44。支撑条42呈现弯曲板材而成的截面L字状，包含在左右方向上延伸的基部42x、以在基部42x的左右方向内侧连续并向前方突出的方式延伸的突出部42y。基部42x由螺钉 45而被固定在散热片5的接合部29的端部。在突出部42y上设置有贯通孔46，在该贯通孔46的内周面上形成有与挤压部件43相螺接的雌螺纹47。挤压部件43，使用螺钉，在其外周面形成有雄螺纹48。插入部件44作为由含有氟树脂的材料形成的板部件。作为插入部件44的材料，例如可以使用特氟隆(注册商标)。在该端部保持部41上，将挤压部件43穿通于贯通孔46并使雄螺纹48螺接于雌螺纹47，并且由该螺接作用使挤压部件43在左右方向内侧移动，从而由挤压部件43的前端部43x并经由插入部件44从左右方向夹持光透过部件4的侧面4c，4c (参照图2)。由此， 光透过部件4通过经由了插入部件44的挤压部件43的螺钉锁紧的挤压力，相对于接合部 29，被机械性地保持固定。另外，如图13所示，对于光透过部件4而言，如上所述，长边方向的中间部由中间保持部51并经由LED单元20而被保持固定于接合部29。中间保持部51具有以在上下方向上夹持光透过部件4的方式设置的一对主体块(block) 52，52、可在上下方向上移动地固定于主体块52，52并用于挤压光透过部件4的上下的侧面4d的挤压部件53、以及介于挤压部件53与光透过部件4之间的插入部件54。主体块52，52呈现将左右方向作为长边方向的长方体外形，以经由光透过部件4 而相对的方式分别配设。在主体块52的左右方向的两端部上，设置有连通于LED单元20 的贯通孔25，35的贯通孔52x。另外，在主体块52上设置有上下延伸的贯通孔52y，在该贯通孔52y的内周面上形成有与挤压部件53相螺接的雌螺纹55。挤压部件53以及插入部件54与上述挤压部件43以及插入部件44相同地构成。 即，挤压部件53，使用螺钉，在其外周面形成有雄螺纹56。插入部件54是由含有氟树脂的材料形成的板部件。在该中间保持部51上，以贯通孔52x以及LED单元20的贯通孔25，35 (参照图5) 相互连通的方式配置主体块52，52，螺钉31穿通于这些贯通孔52x，25，35而成为螺钉锁紧。 由此，散热片5的接合部29、LED单元20的基板33以及中间保持部51的主体块52彼此固定。在该固定状态下，将挤压部件53穿通于贯通孔52y并使雄螺纹56螺接于雌螺纹 55，并且由该螺接作用使挤压部件53在上下方向内侧移动，从而由挤压部件53的前端部并经由插入部件54而从上下方向夹持光透过部件4的侧面4d，4d。由此，光透过部件4通过经由了插入部件54的挤压部件53的螺钉锁紧的挤压力，相对于接合部29，进一步被机械性地保持固定。还有，如图9所示，在中间保持部51的主体块52的左右方向中央部的与基板33 之间，形成有间隙C。根据该间隙C，能够避免中间保持部51和供电配线部26的干涉，并且可以提高LED单元20的散热性进而可以提高LEDlO的散热性。S卩，在LED光源装置I中，作为冷却构造，在散热片5的后方配置将外壳2内的空气送出至外壳2外的风扇装置(没有图示)。由该风扇装置，并经由设置于前面盖2a的冷却用通风孔Kl(参照图I)、设置于外壳侧面2d的冷却用通风口 K2以及设置于外壳下表面 2e的冷却用通风口，将冷却空气导入到外壳2内。于是，导入到内部的冷却空气沿着散热片 5向后方流通而冷却该散热片5，并从外壳2的后表面2b (参照图I)被导出至外壳2外。此时，如图1、2所示，在安装了前面盖2a的状态下，因为冷却用通风孔Kl位于LED 单元20的供电配线部26的上方，所以来自于被照射物的放出物等的异物即使通过冷却用通风孔Kl进入到内部，也能够抑制该异物到达供电配线部26而给该供电配线部26造成坏影响。再有，因为空气没有被LED单元20遮住而导入以及导出，所以能够令人满意地冷却
9LED10，从而可以进一步提高LEDlO的工作稳定性。在如以上所述构成的LED光源装置I中，通过供电配线部26将电力提供给各个 LED单元20的LED10，紫外光从LED并列设置区域R中的LEDlO向前方射出。该紫外光被导入到光透过部件4并在该光透过部件4内反复全反射，其峰值光量被提高并且被均匀化。 于是，该紫外光通过前面盖2a的开口 O并作为输出光向前方输出，并被照射到被照射物上。然而，每当由作为紫外光的输出光进行利用了光能的处理的时候，优选该输出光遍及作为从光源取出紫外光的区域的射出区域的整个区域(即，光透过部件4的光射出面的整个区域)为规定光量以上且均匀。但是，一直以来，LEDlO单体的光量例如与放电灯单体的光量相比较低，并且，在射出区域中与配置了 LEDlO的部分邻接的LED10，10之间的部分，光量产生差异等，所以，难以使射出区域的光量为规定以上且均匀化。关于该点，在本实施方式中，因为光透过部件4呈长方体外形，所以与作为光透过部件4使用例如呈圆柱外形的光透过部件(所谓圆棒透镜)的情况相比，能够抑制在将从 LEDlO射出的紫外光向光透过部件4引导的时候的反射等。即，能够可靠地将紫外光向光透过部件4引导，并能够抑制输出光的光量的降低(损失)。除了以上所述之外，本实施方式的光透过部件4的端部，如上所述，在长边方向以及短边方向的各自上，在从前方看的时候，相对于LED并列设置区域R的端部，位于从包围射出面S的边缘部11的规定宽度H的1/2内侧到规定宽度H的1/2外侧的范围。因此，能够使射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化。这取决于以下所述的理由。图14是表示图I的LED光源装置中的位置与输出光的光输出(光量)的关系的图表。图中的位置(横轴)表示沿着通过射出区域的长边方向(或者短边方向)的位置， 将射出区域的中心作为基准(Omm)来表示。如图14的虚线所示，在长边方向上，如果光透过部件4的端部相对于LED并列设置区域R的端部过于离开内侧([光透过部件4的端部]< [LED并列设置区域R的端部]-[规定值α])，那么光量以靠近射出区域的中心侧的方式分布，峰值光量提高，但在射出区域的端部上的光量降低。另外，如图14的点线所示，如果光透过部件4的端部相对于LED并列设置区域R 的端部过于离开外侧([光透过部件4的端部]> [LED并列设置区域R的端部]+ [规定值 α ])，那么光量分布在端部平稳地下降而成为所谓下摆放宽的状态，并且峰值光量降低。因此，在此情况下，在射出区域的整个区域难以使光量为规定光量以上并且均匀化。另一方面，如图14的实线所示，如果使光透过部件4的端部位于最适合范围内 ([LED并列设置区域R的端部]-[规定值α ] < [光透过部件4的端部]([LED并列设置区域R的端部]+ [规定值α ])，那么能够充分地确保峰值光量，并且能够使光量分布的上升以及下降为陡峭的分布，从而能够缩小在射出区域的端部上的光量降低区域。因此，可以使射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化。还有，如图14的一点划线所示，可以了解到，在作为光透过部件4而使用圆棒透镜的情况下，不仅峰值光量低，而且从LEDlO射出的紫外光的利用效率(输出光的积分光量) 也发生下降。即，在此情况下，可以了解到，应该入射到光透过部件4的紫外光被踢开，并且来自于光透过部件4的紫外光的取出量也发生降低，所以输出光的光量发生下降。另外，如图14的两点划线所示，可以了解到，在不设置光透过部件4的情况下，峰值光量显著降低，成为显著的下摆放宽的状态。顺便说一下，在取代光透过部件4而使用反射器(reflector) 的情况下，因为在反射紫外光的时候会发生损失，所以在此情况下，光量的损失也会变大。另外，在本实施方式中，如以上所述，光透过部件4的后表面4b与LEDlO的前表面 IOa抵接，所以能够可靠地将从LEDlO射出的紫外光引导到光透过部件4，从而可以抑制光量的降低。其结果，在LED光源装置I中，在射出区域中能够获得大的光量的输出光。另外， 紫外发光LED阵列3与光透过部件4面接触，紫外发光LED阵列3和光透过部件4的位置关系根据振动等的外部主要因素而发生变化，从而能够抑制输出光的射出条件发生变化。另外，在本实施方式中，如以上所述，将LEDlO单元化为LED单元20。因此，能够使更换时和制造时的LEDlO的处理容易化。另外，对于多个LED单元20而言，在LEDlO以相互接近的方式并列设置于基板33的前表面33a侧的状态下，在所邻接的LED单元20之间 LEDlO以接近的方式并列设置。因此，能够容易地密集配置LED10，在射出区域中可以均匀地获得大的光量。另外，在本实施方式中，如以上所述，在LED单元20中，LEDlO以LEDlO的侧面IOc 与基板21的侧面21c成为同一平面的方式(即，以LEDlO的边缘与基板33的边缘一致的方式)配置于基板21。因此，通过对应于射出区域以接近的方式并列设置(没有间隙地邻接)LED单元20，从而对于LED单元20之间的LEDlO来说，也能够密集配置，进而，作为光源整体而能够密集配置LED10。其结果，在射出区域中可以均匀地获得更大的光量。还有，以上所述的同一平面(相同的平面)不仅是“完全相同”，而且包含“基本相同”的平面，例如包含由于尺寸公差和制造上的误差等而引起的偏差。另外，在本实施方式中，如以上所述，多个LEDlO的散热面17经由形成于基板33 的贯通孔24而被连接于传热板22，散热片5被连接于该传热板22。因此，能够提高LEDlO 的散热性，提高LEDlO的工作稳定性，并且能够防止LEDlO的输出降低和寿命降低。特别是因为不是在每个LEDlO设置传热板22，而是集中多个LEDlO来使其连接于传热板22，所以能够使用更大的热容量的散热板。其结果，在LED光源装置I中，能够稳定地获得大的光量的输出光。另外，在本实施方式中，如以上所述，光透过部件4的侧面4c，4c经由插入部件44 而由挤压部件43的螺钉锁紧的挤压力夹持，并且光透过部件4的侧面4d，4d经由插入部件 54而由挤压部件53的螺钉锁紧的挤压力夹持，由此，光透过部件4被固定。如果如以上所述通过机械性的保持来固定光透过部件4，那么能够防止例如在仅由粘结固定来固定光透过部件4的情况下由于紫外光的影响而使粘结剂发生劣化，从而使固定能变得不充分的情况，从而即使经过长时期也可以稳定地固定光透过部件4。另外，如以上所述，插入部件44，45为了相对于紫外光和高温具有高的耐久性，由含有难以劣化的氟树脂的材料形成。因此，与光透过部件的固定相关，能够提高耐紫外光特性以及耐热特性。除此之外，含有氟树脂的材料因为比石英柔软，所以能够抑制由挤压部件 43，53的螺钉锁紧引起的集中应力直接影响到容易破损的石英部件即光透过部件4。另外，作为挤压部件43，53而使用螺钉(挤压部件43，53具有螺钉结构)，因为由螺钉锁紧的挤压力来固定光透过部件4，所以能够容易地进行挤压力的微调整和固定位置的微调整等。还有，在本实施方式中，通过将螺钉31穿通于主体块52，52的贯通孔52x以及LED单元20的贯通孔25，35并螺钉锁紧，从而使接合部29、基板33以及主体块52相互固定。 因此，可以兼用中间保持部51的固定构造和LED单元20的固定构造。顺便说一下，如果如以往的光源装置那样将灯作为光源使用，那么光源的寿命短， 另外，对耐热性弱的被照射物的照射变得困难，但是，如本实施方式所述，通过使用LED10， 从而可以实现长寿命化，并且，能够对耐热性弱的被照射物进行照射。另外，光透过部件4 也可以起到作为例如用于防止由来自被照射物的异物而引起的LEDlO的污染的窗构件的功能。以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是，本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，相对于紫外发光LED阵列3仅由机械性的保持来固定光透过部件4，但是，除此之外，也可以例如如以下所示，相对于紫外发光LED阵列3粘结固定光透过部件4。图15 (a)是表示在相对于紫外发光LED阵列3粘结固定光透过部件4的情况下的一个例子的对应于图3的截面图，图15(b)是表示在相对于紫外发光LED阵列3粘结固定光透过部件4的情况下的另一个例子的对应于图3的截面图。如图15(a)所示，在光透过部件4的端部相对于LED并列设置区域R的端部位于内侧的情况下，也可以以角状将粘结剂B设置于LEDlO的前表面IOa与光透过部件4的侧面49之间，从而粘结固定光透过部件
4。另外，如图15(b)所示，在光透过部件4的端部相对于LED并列设置区域R的端部位于内侧的情况下，也可以以角状将粘结剂B设置于LEDlO的侧面19与光透过部件4的后表面 4b之间，从而粘结固定光透过部件4。如以上所述，通过相对于紫外发光LED阵列3粘结固定光透过部件4，从而能够稳定而且廉价地固定光透过部件4。另外，在将粘结剂B设置于LEDlO的侧面19与光透过部件4的后表面4b之间来进行粘结固定的情况下，因为粘结剂B被配置于包含LEDlO的射出面S的前表面IOa的后方侧，所以能够抑制紫外光对粘结剂产生不良影响。另外，在上述实施方式中，以LEDlO的侧面IOc位于相对于基板21的侧面21c为相同的平面上的方式将LEDlO配置于基板21，但是，也可以以LEDlO的侧面IOc向基板21 的侧面21c的外侧突出的方式(以LEDlO从基板21露出的方式)将LEDlO配置于基板21， 从而能够获得同样的效果。另外，以上所述实施方式的光透过部件4由挤压部件43的螺钉锁紧的挤压力而从长边方向被夹持固定，并且由挤压部件53的螺钉锁紧的挤压力而从短边方向被夹持固定， 但是，也可以从长边方向或者短边方向的任意一个方向被夹持。此时，如果从长边方向夹持光透过部件4，那么与从短边方向进行夹持的情况相比较，因为给予光透过部件4的固定能的影响较大而优选。还有，对于该机械性的保持来说，也可以如上所述与光透过部件4的粘结固定合并使用，根据情况也可以仅作为粘结固定，而不需要机械性的保持。另外，在上述实施方式中，光透过部件4与LEDlO相互抵接，但是，也可以在它们之间形成规定的间隙。另外，在上述实施方式中，将边缘部11制作成矩形框状，但是，边缘部并不限定于此，作为对应于LEDio的前表面IOa的形状而构成的边缘部，也可以构成为在前表面IOa上与射出面S不是同一面的区域。例如，也可以以将成为射出面S的玻璃板14载置于边缘部11上的方式，成为台阶状。另外，在上述实施方式中，多个LEDlO被并列设置成矩阵状从而构成LED并列设置区域R，但是，也可以并列设置成线状从而构成LED并列设置区域R。另外，在LEDlO上，在短边方向上的边缘部11的规定宽度H和在长边方向上的边缘部11的规定宽度H被制成相同的大小，但是，它们也可以不同。在此情况下，规定值α对应于短边方向以及长边方向的各自的规定宽度H。还有，在各个附图中，LEDlO彼此以相互紧贴的方式配置，但是，在不产生光量的不均匀的程度内，也可以具有一些间隙来加以配置。在此情况下，能够使LED单元20甚至LED 光源装置I的制造容易化。另外，关于光透过部件4的固定，并不限定于以上所述实施方式，例如也可以如以下所述在LED光源装置I中固定光透过部件4。图16是表示光透过部件的背面图，图17是扩大表示图16的一部分的图，图18是表示光透过部件的对应于图3的概略图。如图16 18所示，光透过部件4通过O型环(树脂部件)42而被安装于外壳2的前面盖2a的内表面侧。在前面盖2a的内表面上的开口 O的上侧以及下侧分别设置有在左右方向上延伸的作为壁部的凸缘41x，41y。在该前面盖2a上，开口 O的宽度(上下长度)与光透过部件 4的宽度(上下长度)大致相等。O型环42由树脂形成。在这里的光透过部件4上，具体来说，以在其侧面4c，4d上卷绕的方式设置O型环42，在此状态下，以由前面盖2a的凸缘41x，41y之间夹持的方式嵌入到凸缘41x，41y之间。即，光透过部件4，其上表面以及下表面通过凸缘41x，41y并经由O型环42而被夹持， 从而被固定于前面盖2a。因此，如图18所示，光透过部件4，以与LEDlO的前侧相对的方式与LEDlO抵接，且相对于LEDlO以及开口 O—边进行定位一边被固定于前面盖2a。其结果， LEDlO经由光透过部件4而从开口 O面对外部。根据以上所说明的变形例，因为经由O型环42而将光透过部件4固定安装于前面盖2a的内表面侧，所以在固定光透过部件4的时候能够容易地对该光透过部件4进行定位，并且可以简便而且高精度地将光透过部件4固定在LED光源装置I中。另外，因为仅通过拆去前面盖2a而能够从LEDlO侧拆除光透过部件4，所以光透过部件4的清扫等的维护保养变得容易。另外，在LEDlO的更换时不需要解除光透过部件4的固定。另外，在以上所述变形例中，如以上所述，在开口 O的左右方向侧未设置凸缘等的壁部，没有从左右方向挤压O型环42。由此，在将设置有O型环42的光透过部件4安装于前面盖2a的时候，能够使所产生的力向左右方向释放(即，在前面盖2a的左右方向上能够形成所谓逃逸部)，能够使所涉及的安装容易化，并且能够减少安装时的光透过部件4的破损可能性。另外，根据该逃逸部，也可以使热膨胀时的热应力释放。另外，在以上所述变形例中，如以上所述，因为夹持固定在左右方向上呈长条形状的光透过部件4的上下的侧面4d，4d，所以与夹持固定光透过部件4的左右的侧面4c，4c的情况相比较，能够扩大固定所涉及的面积，从而能够可靠地固定光透过部件4。另外，如以上所述，因为能够扩大固定所涉及的面积，所以在固定光透过部件4的时候能够降低作用于该光透过部件4上的应力，从而可以降低光透过部件4的破损可能性。另外，在以上所述变形例中，如以上所述，因为经由O型环42来固定光透过部件4， 所以在光透过部件4发生热膨胀的情况下，能够使O型环42起到作为缓冲材的作用，从而可以进一步减少光透过部件4的破损可能性。
另外，以上所述变形例中的O型环42的厚度(前后方向长度)比光透过部件4的厚度薄。由此，例如能够抑制O型环42进入到LEDlO的射出区域内而使光量减少或者LEDlO 与光透过部件4的紧贴性由于O型环42而降低等。还有，也可以取代O型环42而通过使板状的树脂部件介于光透过部件4与凸缘 41x，41y之间来固定光透过部件4。顺便说一下，如以上所述变形例所述，在使用O型环42 来固定光透过部件4的情况下，因为O型环42的操作性高，所以能够容易地将光透过部件 4固定于前面盖2a上。产业上的利用可能性根据本发明，可以使射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化。
权利要求
1.一种LED光源装置，其特征在于具备紫外发光LED阵列，具有并列设置有向前方射出紫外光的LED的LED并列设置区域；以及光透过部件，以与所述紫外发光LED阵列的所述LED并列设置区域的前方侧相对的方式设置，呈长方体外形，并且用含有石英的材料形成，在所述LED的前表面设置有由规定宽度的边缘部包围并用于射出所述紫外光的射出面，从所述前方看时，所述光透过部件的端部相对于所述紫外发光LED阵列的所述LED并列设置区域的端部，位于从向内侧所述规定宽度的1/2到向外侧规定宽度的1/2之间。
2.如权利要求I所述的LED光源装置，其特征在于所述光透过部件与所述LED的前表面抵接。
3.如权利要求I或者2所述的LED光源装置，其特征在于所述紫外发光LED阵列具有多个LED单元，所述LED单元包含基板和以彼此接近的方式并列设置于该基板的前表面侧的所述LED，所述LED单元以所述LED接近的方式并列设置。
4.如权利要求3所述的LED光源装置，其特征在于所述LED呈长方体外形，以其侧面位于与所述基板的侧面相同的平面上的方式，配置于所述基板，或者，以其侧面向所述基板的侧面的外侧突出的方式，配置于所述基板。
5.如权利要求3或者4所述的LED光源装置，其特征在于具备金属板，设置于所述基板的后表面侧，通过形成于所述基板的贯通孔而与多个所述LED 热连接；以及散热片，与所述金属板热连接。
6.如权利要求I 5中的任意一项所述的LED光源装置，其特征在于所述光透过部件通过该相对的一对侧面经由插入部件而被挤压部件夹持从而被固定。
7.如权利要求6所述的LED光源装置，其特征在于所述插入部件由含有氟树脂的材料形成。
8.如权利要求6或者7所述的LED光源装置，其特征在于所述挤压部件具有螺钉结构。
9.如权利要求I 5中的任意一项所述的LED光源装置，其特征在于具备容纳所述紫外发光LED阵列以及所述光透过部件的外壳，在所述外壳的所述前面盖上形成有在所述光透过部件的长边方向上延伸的一对壁部， 所述光透过部件经由树脂部件而被所述一对壁部夹持，从而被固定于所述前面盖。
10.如权利要求9所述的LED光源装置，其特征在于所述树脂部件是以在所述光透过部件的侧面卷绕的方式设置的O型环。
11.如权利要求I 10中的任意一项所述的LED光源装置，其特征在于所述光透过部件相对于所述紫外发光LED阵列被粘结固定。
全文摘要
本发明提供能够使射出区域的光量为规定光量以上并且均匀化的LED光源装置。LED光源装置(1)具备具有并列设置有向前方射出紫外光的LED(10)的LED并列设置区域(R)的紫外发光LED阵列(3)、以与该紫外发光LED阵列(3)的LED并列设置区域(R)的前方侧相对的方式设置、呈长方体外形并且用含有石英的材料形成的光透过部件(4)。在LED(10)的前表面(10a)设置有由规定宽度(H)的边缘部(11)包围并用于射出紫外光的射出面(S)。在此，在从前方观察的时候，光透过部件(4)的端部相对于紫外发光LED阵列(3)的LED并列设置区域(R)的端部，位于从规定宽度(H)的1/2内侧到规定宽度(H)的1/2外侧之间。
文档编号B01J19/12GK102596529SQ20108004661
公开日2012年7月18日 申请日期2010年7月27日 优先权日2009年10月15日
发明者松井良太郎, 横山英明 申请人:浜松光子学株式会社