紫外线发光模块以及紫外线照射装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型的紫外线发光模块以及具有该紫外线发光模块的新型的紫外线照射装置。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，作为背光照明以及紫外线固化树脂的光固化、杀菌、洗净、半导体的制造过程等中使用的紫外线照射装置的光源，主要使用高压水银灯、金卤灯或者氙气灯等放电灯。在由这些放电灯构成的光源射出的光中，不仅包括紫外线波长范围的光，还包括从深紫外线到远红外线的较大范围的波长范围的光，因此，为了抑制照射区域的温度上升或者有效利用所需的紫外线，需要使用红外滤光片(cold filter ；infrared filter)等。
[0003]对此，由于紫外线发光二极管(以下，称为紫外线LED)具有可选择射出特定波长的紫外线的功能，因而可以省略使用红外滤光片。但是，由于紫外线LED的射出强度(UV强度)较小，因而，在采用紫外线LED作为用于树脂固化或者背光灯又或者其他用途的光源时，必须使用多个紫外线LED。作为使用多个紫外线LED来提高UV强度且能够尽可能使光源集中的紫外线发光装置，人们公知如下一种紫外线发光装置。即，该紫外线发光装置具有多个发光二极管、准直光学系统以及I个光源壳体，其中，多个发光二极管排列设置于I个平面上，且以装置主光轴为中心在同心圆上相互隔开相等间隔配置，用于射出紫外线；准直光学系统与各发光二极管相对应，配置在光的射出侧，且配置数量与发光二极管的配置数量相同；1个光源壳体用于保持多个发光二极管和多个准直光学系统，另外，在该紫外线发光装置上，于这些准直光学系统的正后方配置有罩住这些准直光学系统的I个物镜(参照专利文献I)。
[0004]【专利文献I】日本发明专利公开公报特开2005-203481号
[0005]采用上述专利文献I公开的紫外线发光装置，不仅能实现小型轻量化，还能够使高强度的紫外线照射在狭窄的区域上。但是，在该紫外线发光装置中，由于紫外线LED排列设置于I个平面上且以装置主光轴为中心在同心圆上相互隔开相等间隔配置，因而，在想要进一步提高紫外线强度时，必须将多个紫外线LED配置在同一平面上，由此无法避免光源在平面上的大型化，伴随与此，必须增大使紫外线聚集时所需的物镜的口径。
【发明内容】
[0006]本发明通过如下方式来解决上述问题，即，对紫外线LED进行模块化配置，以能够更有效地利用光源内的空间，并且，在紫外线照射装置中，将该模块化的光源和有效地使由该光源射出的紫外线聚集的聚光装置组合起来使用。
[0007]S卩，本发明的第I技术方案为:一种紫外线发光模块，在球状或多面体状的基体的表面上，或者在圆筒状或多边形柱状的基体的表面上，配置多个紫外线发光元件，各紫外线发光元件的光轴穿过所述球状或多面体的基体的中心，或者各紫外线发光元件的光轴穿过所述圆筒状或多边形柱状的基体的中心轴，紫外线以所述中心或者中心轴为中心呈射出状被射出。
[0008]另外，本发明的第2技术方案为:一种紫外线照射装置，具有:光源，其射出紫外线；聚光装置，其对由该光源射出的紫外线进行聚集，所述光源由球状光源或者棒状光源构成，在所述球状光源中，在球状或者多面体状的基体的表面上配置多个紫外线发光元件，各紫外线发光元件的光轴穿过所述球状或多面体的基体的中心，紫外线以该中心为中心呈射出状被射出；在所述棒状光源中，在圆筒状或多边形柱状的基体的侧表面上配置多个紫外线发光元件，各紫外线发光元件的光轴穿过所述圆筒状或多边形柱状的基体的中心轴，紫外线以该中心轴为中心呈射出状被射出。
[0009]优选在本发明的紫外线照射装置中，在所述光源的所述球状或多面体状的基体的内部，或者在圆筒状或多边形柱状的基体的内部，形成冷却用介质用流路。
[0010]作为本发明的紫外线照射装置，优选采用如下方式:所述聚光装置具有由椭球体状反射镜或扁平椭圆状反射镜构成的射出侧反射镜，当该射出侧反射镜为椭球体状反射镜时，在该椭球体状反射镜的焦点上配置所述球状光源，当该射出侧反射镜为扁平椭圆状反射镜时，在该扁平椭圆状反射镜的焦点轴上配置所述棒状光源，在该射出侧反射镜的聚光点附近或者聚光轴附近设置紫外线射出用开口部。
[0011]基于即使在采用上述方式的本发明的紫外线发光装置中也能够提高聚光效率的理由，更优选所述聚光装置还具有聚光侧反射镜，所述聚光侧反射镜由形状与所述射出侧反射镜相同的椭球体状反射镜或扁平椭圆状反射镜构成，在该椭圆面反射镜或扁平椭圆状反射镜的焦点或焦点轴附近设有紫外线射出用开口部，所述聚光装置具有如下结构:所述射出侧反射镜和该聚光侧反射镜以相对配置的方式连接，并且，所述射出侧反射镜的聚光点或聚光轴与该聚光侧反射镜的聚光点或聚光轴一致。
[0012]另外，优选在所述紫外线射出用开口部配置“准直光学系统”或者“光传输系统的光入射部”，该准直光学系统用于将所聚集的紫外线转换为平行或者大致平行的光束，该光传输系统具有可射入由所述聚光装置所聚集的紫外线的光入射部、传输所射入的紫外线的传输部以及射出所传输的紫外线的光射出部。
[0013]【发明效果】
[0014]在现有技术中的紫外线发光模块中，所有的紫外线发光元件配置在同一平面上，且紫外线的光轴全部朝向相同的方向。因此，在增加配置在模块内的紫外线发光元件的数量时，需要较大的配置面积。对此，在本发明的紫外线发光模块中，为了提高发光强度，将多个紫外线发光元件配置在该紫外线发光模块的内部，并且，本发明的紫外线发光模块配置在球状或圆筒状的基体的曲面上，以呈射出状射出紫外线。因此，能够有效地利用模块内的空间，实现模块的结构紧凑化。另外，在本发明的紫外线发光模块中，由金属等导热系数较高的材料构成基体，并且在该基体的内部形成冷却用介质用流路，通过使冷却水等冷却介质在该流路内流动，从而能够对由紫外线发光元件散发出的热量进行冷却。还有，在本发明的紫外线发光模块中，利用密封部件，使由石英等紫外线透过性材料形成的罩部件以保持气密性或水密性的方式安装在基体上，并且在该罩部件的内部封入氮气等惰性气体，从而能够防止紫外线发光元件的劣化，进一步延长紫外线发光元件的使用寿命。
[0015]利用本发明的紫外线发光装置原理上能够使由球状或棒状光源呈射出状射出的所有紫外线聚集在聚光侧反射镜的焦点轴上，从而也能够有效地利用不朝紫外线射出用开口部的方向(例如，反方向或者横向)射出的紫外线。因此，对于光源而言，能够大幅度地增加在单位空间内配置的紫外线发光元件的数量，并且，对于紫外线发光装置而言，能够射出具有更高强度的紫外线。另外，不需要使用大口径的物镜。还有，利用本发明的紫外线发光装置能够将强度均匀的紫外线照射在照射区域上，该照射区域不是狭窄的点状区域，而是长边较长的长方形区域，并且能够对照射区域的面积和紫外线的强度进行调整。还有，由于能够将紫外线转换为平行的准直光束进行射出，因而，即使紫外线发光装置到被照射体的距离较长，紫外线的强度也不容易降低。
【附图说明】
[0016]图1是表示本发明的一个实施方式中使用的具有代表性的棒状光源(棒状紫外线发光模块)的横剖面和纵剖面的图。
[0017]图2是本发明的一个实施方式所涉及的具有代表性的紫外线发光装置的横剖视图。
[0018]图3是本发明的一个实施方式所涉及的具有代表性的紫外线发光装置的侧视图。
【具体实施方式】
[0019]上述本发明的第2技术方案所述的紫外线照射装置具有:光源，其射出紫外线；聚光装置，其对由该光源射出的紫外线进行聚集，该紫外线照射装置的特征在于，所述光源由球状光源或者棒状光源构成，在所述球状光源中，在球状或者多面体状的基体的表面上配置多个紫外线发光元件，各紫外线发光元件的光轴穿过所述球状或多面体的基体的中心，紫外线以该中心为中心呈射出状被射出；在所述棒状光源中，在圆筒状或多边形柱状的基体的侧表面上配置多个紫外线发光元件，各紫外线发光元件的光轴穿过所述圆筒状或多边形柱状的基体