发光元件光源模块的制作方法

文档序号:15071062发布日期:2018-07-31 23:41阅读:144来源:国知局

本发明涉及具备多个led(lightemittingdiode)元件等发光元件的发光元件光源模块。



背景技术:

近年来,使紫外线固化性树脂固化的技术(uv固化技术)正利用于各种领域,具体而言,例如液晶面板的制造工序(odf法)、印刷电路板的制造工序(曝光处理)以及印刷墨的定影工序(干燥处理)等。在使用于这种uv固化处理(紫外线固化处理)中的紫外线照射装置中,作为光源,使用了以led元件等发光元件为发光源的发光元件光源模块。以led元件为发光源的发光元件光源模块为了获得期望的发光强度,通常将多个led元件高密度地配置来构成。

在这种具备多个led元件的发光元件光源模块中,多个led元件的每一个容易因来自自身的发热或从周围接收的热量导致温度上升而成为高温,这会引起该led元件自身的发光效率降低这一问题。另外,led元件由于温度特性或寿命特性存在个体差异,特别是发光波长导致寿命特性大幅度不同,因此特别是在多个led元件由发光波长不同的多种led元件构成的情况下,存在担心照度分布的一致性随时间而恶化这一问题。

而且,作为具备多个led元件的发光元件光源模块,提出了如下结构:将多个配设有多个led元件的基板分别接合配置在散热片上,这些多个散热片分别隔着由绝缘材料构成的隔件可更换地配置在由金属构成的支承台上(参照专利文献1。)。在该发光元件光源模块中,在各散热片的内部形成有用于使冷却介质流通的冷却流路。另外,在支承台的内部形成有供向多个散热片中的冷却流路供给的冷却介质流通的冷却介质供给流路、以及供从该冷却流路排出的冷却介质流通的冷却介质排出流路。另外,隔件中形成有与多个散热片中的冷却流路的各个、支承台中的冷却介质供给流路以及冷却介质排出流路连通的冷却介质供给用贯通孔以及冷却介质排出用贯通孔。

根据该专利文献1所记载的发光元件光源模块,能够通过散热片以及冷却介质将多个led元件冷却。另外,将配设有需要更换的led元件的基板接合配置而成的散热片从支承台取下而安装新的散热片(具体而言,是接合配置基板而成的散热片),从而也能够更换led元件。

然而,在这种结构的发光元件光源模块中,对于冷却流路的流路构造未充分进行研究,由此,存在不能高效并且均匀地将多个led元件冷却这一问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2009-65128号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

本发明基于以上的情况而完成,其目的在于,提供一种能够高效并且以较高的均匀性将多个发光元件冷却的发光元件光源模块。

用于解决课题的手段

本发明的发光元件光源模块的特征在于,具备在由热传导性材料构成的散热片的表面上配置多个发光元件而成的光源单元、以及配设于该散热片的背面的冷却块,

在上述散热片的内部形成有用于使冷却介质流通的冷却流路,

上述冷却流路具有流路宽度比流路高度大、且沿上述散热片的表面延伸的扁平的剖面形状,该冷却流路中的冷却介质供给口以及冷却介质排出口分别与形成于上述冷却块的冷却介质供给流路以及冷却介质排出流路连接,

上述冷却流路在上述散热片的表面上的配置有多个发光元件的发光元件配置区域的正下方区域具有相互连续、且隔着热传导性隔壁部邻接的多个流路部分,该热传导性隔壁部的厚度比该冷却流路的流路宽度小。

在本发明的发光元件光源模块中,优选的是,上述冷却流路具有沿上述发光元件配置区域的一缘延伸的第1流路部分、以及与该第1流路部分的冷却介质流出口连续并经由上述热传导性隔壁部向与该第1流路部分相同的方向延伸的第2流路部分。

在这样的构成的本发明的发光元件光源模块中,优选的是,上述冷却介质供给口以及上述冷却介质排出口分别设于上述正下方区域外。

在本发明的发光元件光源模块中,优选的是,上述冷却流路的流路宽度与流路高度之比为1.5~3.5。

在本发明的发光元件光源模块中,优选的是,在从与上述散热片的表面垂直的方向透视上述光源单元时,上述发光元件配置区域中的上述冷却流路所占的区域部分的面积相对于该发光元件配置区域的面积为80%以上。

在本发明的发光元件光源模块中,优选的是,具备多个上述光源单元,上述冷却块在这些多个光源单元中被共用,

上述多个光源单元中的冷却流路的各自的冷却介质供给口以及冷却介质排出口连接于上述冷却块中的共用的冷却介质供给流路以及共用的冷却介质排出流路。

发明效果

在本发明的发光元件光源模块中,能够将形成于散热片的内部的冷却流路设为,在该散热片的表面上的多个发光元件所配置的发光元件配置区域的正下方区域密集地配置有多个流路部分的流路构造。因此,无需过度增大冷却流路的流路宽度,就能够增大散热片与冷却介质的接触面积,因此能够以较高的效率将多个发光元件冷却。并且,由于在流通于相互邻接的流路部分的冷却介质之间进行热交换,因此可实现多个流路部分中的温度均匀化,所以冷却流路不会产生较大的温度梯度。

另外,在本发明的发光元件光源模块中,向冷却流路供给的冷却介质所流通的冷却介质供给流路、以及从该冷却流路排出的冷却介质所流通的冷却介质排出流路形成于在散热片的背面配设的冷却块。因此,可抑制流通于冷却介质供给流路的冷却介质因接收来自发发光元件的热量而温度上升,因此冷却介质供给流路不会产生较大的温度梯度。另外,流通于冷却流路的冷却介质在冷却介质排出流路中流通,因此也能够抑制因吸收来自从发光元件吸热而被加热了的冷却介质的热量而温度上升。

因此,根据本发明的发光元件光源模块,能够高效地、并且以较高的均匀性将多个发光元件冷却。

附图说明

图1是表示本发明的发光元件光源模块的构成的一个例子的说明用剖面图。

图2是表示构成图1的发光元件光源模块的、冷却块与光源单元的组装体的表面侧的说明用图。

图3是表示构成图1的发光元件光源模块的、冷却块与光源单元的组装体的剖面的说明图。

图4是表示构成图1的发光元件光源模块的散热片的说明图。

具体实施方式

以下,对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的发光元件光源模块的构成的一个例子的说明用剖面图,图2是表示构成图1的发光元件光源模块的、冷却块与光源单元的组装体的表面(发光面)侧的说明用图,图3是表示构成图1的发光元件光源模块的冷却块与光源单元的组装体的剖面的说明图,图4是表示构成图1的发光元件光源模块的散热片的说明图。

该发光元件光源模块10具备多个(在图的例子中是三个)光源单元20。这些多个光源单元20分别通过使在表面(图1中的下表面、并且是图3中的上表面)配设多个发光元件21的矩形平板状的基板22位于大致矩形平板状的散热片31的表面(图1中的下表面、并且是图3中的上表面)而成。另外,在多个光源单元20的各个之中,在散热片31的内部形成有例如用于使水等冷却介质流通的冷却流路35。另外,多个光源单元20在大致矩形平板状的冷却块40的表面(图1中的下表面、并且是图3中的上表面)沿该冷却块40的长边方向(图2以及图3中的左右方向)并列配置。在该冷却块40的内部形成有连通于多个光源单元20中的冷却流路35的各个的冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44。而且,利用多个散热片31与冷却块40,构成了用于通过冷却介质将多个发光元件21(构成多个光源单元20的各个的多个发光元件21)冷却的水冷构造体。

另外,多个光源单元20与冷却块40由具有大致长方体状的外观形状的铝制的罩部件12覆盖。在该罩部件12中,在该罩部件12的底面(图1中的下表面)中的与多个发光元件21对置的区域形成有矩形状的开口,该开口由硼硅酸玻璃制的窗部件13封堵。另外,在罩部件12的一侧面设有与外部电源连接的电源供给部(省略图示),并且形成有冷却介质供给用开口(省略图示)以及冷却介质排出用开口(省略图示)。

此处,在罩部件12的内周面,对于将来自设于多个基板22的各个的多个发光元件21的光到达窗部件13的光路所形成的空间包围的区域12a,出于以较高的效率使来自这些发光元件21的光从窗部件13放射的观点,有时实施镜面加工。另外,发光元件光源模块10为了获得希望的照度、照度分布,也可以采用利用反射镜以及透镜等光学部件使来自多个发光元件21的光反射或折射的构成。

在该图的例子中,多个发光元件21与窗部件13尽可能接近地配置,以便从该多个发光元件21以放射角(半角)约60°放射的光的大部分透过窗部件13。

多个光源单元20分别通过将表面配设有多个发光元件21的基板22以该基板22的背面与散热片31的表面对置的状态接合于该散热片31的表面而成。而且,在散热片31与基板22之间形成有由热传导性接合材料构成的接合层(省略图示)。作为热传导性接合材料,例如了使用热传导性粘合剂以及热传导性双面粘合片等。

在该图的例子中,散热片31由矩形平板状的大径部31a和叠放在该大径部31a上的矩形平板状的小径部31b构成。大径部31a在长边方向上具有比基板22的长边方向的尺寸大的尺寸,另一方面,在短边方向上具有比基板22的短边方向的尺寸稍小的尺寸。另外,小径部31b在长边方向上具有与基板22的长边方向的尺寸同等的尺寸,另一方面,在短边方向上具有与大径部31a的短边方向的尺寸同等的尺寸。该小径部31b位于大径部31a的表面(图1中的下表面、并且是图3中的上表面)中的长边方向的中央部,该大径部31a的表面中的长边方向的两端部成为该表面露出的状态。在该散热片31中,基板22在小径部31b的表面以覆盖该表面、并且该基板22中的短边方向的两缘部稍微从散热片31突出的状态配置。而且,相互邻接的光源单元20被设为基板22接近的状态,并被设为散热片31稍微分离的状态。

另外,关于由多个散热片31与冷却块40构成的水冷构造体,在该水冷构造体的内部形成有冷却介质的流通流路。该流通流路具有多个散热片31中的冷却流路35和冷却块40中的冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44。

另外,在水冷构造体中,在冷却块40的外表面的光源单元20所在区域以外的区域设有用于对流通流路供给冷却介质的供给部17、以及用于从该流通流路排出冷却介质的排出部18。

在该图的例子中,供给部17以及排出部18由接头部件构成,设于冷却块40中的、与形成于罩部件12的冷却介质供给用开口(省略图示)以及冷却介质排出用开口(省略图示)对置的一侧面。另外,供给部17的前端部分从冷却介质供给用开口向罩部件12的外侧突出,排出部18的前端部分从冷却介质排出用开口向罩部件12的外侧突出。

水冷构造体通过将多个光源单元20的各个以散热片31的背面紧贴冷却块40的表面的状态可更换地配设而形成。

若具体地说明,多个光源单元20分别以成为散热片31的背面紧贴冷却块40的表面的状态的方式,利用多个(在该图的例子中是四个)固定螺丝28固定于该冷却块40。

而且,在水冷构造体中,在多个冷却流路35的各个与冷却介质供给流路42之间形成有沿散热片31与冷却块40的叠放方向延伸的供给连通路26,利用这些供给连通路26将多个冷却流路35的各个与冷却介质供给流路42连通。供给连通路26由散热片31中的供给连通路用孔26a与冷却块40中的供给连通路用孔26b构成。另外,在多个冷却流路35的各个与冷却介质排出流路44之间形成有沿散热片31与冷却块40的叠放方向延伸的排出连通路27,利用这些排出连通路27将多个冷却流路35的各个与冷却介质排出流路44连通。排出连通路27由散热片31中的排出连通路用孔27a与冷却块40中的排出连通路用孔27b构成。

另外,在多个光源单元20的各个与冷却块40之间,以包围供给连通路26以及排出连通路27的各个的方式配置有环状的密封部件29。

这样,多个光源单元20以能够更换的方式固定于冷却块40,并且实现了供给连通路26以及排出连通路27的液密性,从而形成了水冷构造体。

在该图的例子中,多个光源单元20的各个在散热片31的表面(大径部31a的表面)的四角的各个通过固定螺丝28固定于冷却块40。另外,在冷却块40的表面,以绕在连通于供给连通路用孔26b的开口以及连通于排出连通路用孔27b的开口一圈的方式形成有圆环状的密封部件配置用槽41,在该密封部件配置用槽41配置有由o型环构成的密封部件29,该密封部件29被夹压。

在多个光源单元20的各个中,在基板22的表面以一定间隔二维地配置有多个(在图的例子中是160个)发光元件21。

在该图的例子中,多个发光元件21在基板22的表面上的、位于该基板22的长边方向的中央部的大致矩形状的发光元件配置区域,沿该发光元件配置区域的短边方向(图2中的上下方向)以10个、沿该发光元件配置区域的长边方向(图2中的左右方向)以16个配置成交错网格状。另外,在基板22的表面,在该基板22的长边方向的两端部的各个配设有多个(在图的例子中是2个)电连接部23。在该电连接部23电连接有基板22上的全部的发光元件21。

作为发光元件21,可使用led元件以及ld(laserdiode)元件等,作为led元件,具体来说可使用例如峰值发光波长为365nm、385nm、395nm、405nm以及450nm的led元件。

在该图的例子中,作为发光元件21,使用了峰值发光波长为365nm的led元件。

作为构成基板22的基材,可使用与发光元件21的种类等相应的适宜者。作为基板22的材质的具体例,例如可列举氮化铝(aln)以及氧化铝(al2o3)等热传导性陶瓷。

在该图的例子中,作为基板22的基材,使用了氮化铝制的基材。

在多个光源单元20的各个中,在散热片31的内部形成有1条冷却流路35。

该冷却流路35为了能够使冷却介质沿散热片31的表面流通,与散热片31的表面平行地设置,在一端形成有冷却介质供给口35a,在另一端形成有冷却介质排出口35b。

在冷却流路35中,多个发光元件21的热量经由基板22以及散热片31被冷却介质吸收,由此,该发光元件21将会被冷却。

另外,冷却流路35具有流路宽度比流路高度大、且沿散热片31的表面延伸的扁平的剖面形状。在该冷却流路35中,出于冷却效率的观点,流路宽度与流路高度之比优选的是1.5~3.5。

在该图的例子中,冷却流路35的剖面形状为宽度(流路宽度)5mm、高度(流路高度)2.5mm,且呈流路宽度与流路高度之比为2的扁平矩形状。

而且,冷却流路35在散热片31的表面上的多个发光元件21所在的发光元件配置区域的正下方区域(以下,也称作“光源正下方区域”。)中,具有沿发光元件配置区域的一缘延伸的第1流路部分、以及与该第1流路部分的冷却介质流出口连续并经由热传导性隔壁部39a而向与该第1流路部分相同的方向延伸的第2流路部分,呈蜿蜒状的形状。

若具体地说明,冷却流路35在光源正下方区域中具有沿该光源正下方区域的区域缘(具体而言是沿散热片31的短边方向延伸的区域缘)33a、33c平行地延伸的多个(在图4中是3个)直线状流路部分(以下,也称作“内侧直线状部分”。)36。此处,“内侧直线状部分”表示其整体位于光源正下方区域的直线状的流路部分。而且,在这些多个内侧直线状部分36中,隔着热传导性隔壁部39a相互邻接的内侧直线状部分36以另一方的内侧直线状部分36的冷却介质流入口与一方的内侧直线状部分36的冷却介质流出口连续的方式,经由曲折流路部分(以下,也简称为“曲折部分”。)38a而连通。

在该图的例子中,光源正下方区域中的位于散热片31的长边方向的两端侧的内侧直线状部分36位于比该光源正下方区域的区域缘(具体而言是沿散热片31的短边方向延伸的区域缘)33a、33c稍靠内侧的位置。另外,曲折部分38a位于比该光源正下方区域的区域缘(具体而言是沿散热片31的长边方向延伸的区域缘)33b、33d稍靠内侧的位置。

另外,光源正下方区域中的位于散热片31的长边方向的两端侧的内侧直线状部分36分别经由曲折流路部分(曲折部分)38b连通于一部分位于光源正下方区域外的直线状流路部分(以下,也称作“外侧直线状部分”。)37。这两个外侧直线状部分37沿内侧直线状部分36平行地配置。位于该外侧直线状部分37与内侧直线状部分36之间的热传导性隔壁部39b位于光源正下方区域内。而且,利用一方的外侧直线状部分37的冷却介质流入口形成了冷却介质供给口35a,利用另一方的外侧直线状部分37的冷却介质流出口形成了冷却介质排出口35b。这两个外侧直线状部分37的流路长度分别以冷却介质供给口35a以及冷却介质排出口35b位于散热片31的短边方向的中央部的方式,被设为内侧直线状部分36的流路长度的大致一半。这样,冷却流路35的整体形状被设为蜿蜒状的形状。

图4中用箭头示出了冷却流路35中的冷却介质的流通方向。另外,在该图中,光源正下方区域是由单点划线包围的区域。

在该冷却流路35中,热传导性隔壁部39a的厚度比冷却流路35的流路宽度小。

热传导性隔壁部39a的厚度比冷却流路35的流路宽度小,使得相互邻接的内侧直线状部分36成为接近的状态,在流通于这些相互邻接的内侧直线状部分36的冷却介质之间进行热交换。

而且,出于热传导性(热扩散)的观点,热传导性隔壁部39a的厚度优选的是冷却流路35的流路宽度的一半以下。

在该图的例子中,热传导性隔壁部39b的厚度比冷却流路35的流路宽度小,并被设为该流路宽度的一半以下。

关于热传导性隔壁部39a的厚度,具体而言,需要设为可耐受来自流通于冷却流路35的冷却介质的压力的厚度以上,而且根据散热片31的材质以及冷却流路35的流路宽度、还考虑发光元件21的种类等适当地确定,例如是0.5~2.5mm。

在该图的例子中,热传导性隔壁部39a的厚度被设为1mm。另外,热传导性隔壁部39b的厚度也被设为1mm。

另外,在冷却流路35中,在沿垂直于散热片31的表面的方向(图2中的垂直于纸面的方向)透视光源单元20时,发光元件配置区域(光源正下方区域)中的该冷却流路35所占的区域部分的面积(以下,也称作“冷却流路形成面积”。)相对于该发光元件配置区域的面积(以下,也称作“发光元件配置面积”。)优选的是80%以上。

由于冷却流路形成面积为发光元件配置面积的80%以上,因此无关于多个发光元件21与冷却流路35的位置关系,具体而言,即使在基板22上的全部发光元件21都未配置于冷却流路35的正上方位置的情况下,也能够更高效地并且以更高的均匀性将这些发光元件21全部冷却。

在该图的例子中,冷却流路形成面积为发光元件配置面积的83.3%。

另外,在光源正下方区域中的形状为蜿蜒状的冷却流路35中,如图4所示,冷却介质供给口35a以及冷却介质排出口35b分别优选的是设于光源正下方区域外。

由于冷却介质供给口35a以及冷却介质排出口35b设于光源正下方区域外,从而能够在多个内侧直线状部分36中实现进一步的温度均匀化。因此,能够以更高的均匀性将多个发光元件21冷却。

另外,冷却流路35出于通过减小与发光元件21之间的热阻来实现冷却效率的高效率化的观点,优选的是设于与散热片31的表面接近的位置水平。

在该图的例子中,冷却流路35形成为距散热片31的表面(小径部31b的表面)的深度为2.5mm的位置水平,即,与散热片31的表面的分离距离为2.5mm。

散热片31由热传导性材料构成。

作为散热片31所使用的热传导性材料,例如可列举铜以及铝等高热传导性金属。

另外,散热片31的厚度根据多个发光元件21的配置间隔、冷却流路35的剖面形状(具体而言是流路高度以及流路宽度)等适当地确定。

这种构成的散热片31通过用钎焊接合由热传导性材料构成的2张大致矩形板状的基材(具体而言是大径部用基材与小径部用基材)而成,形成于一方的基材的接合面的槽通过接合该2张基材而被密闭,从而形成了冷却流路35。

若具体地说明,在小径部用基材的接合面形成有冷却流路用槽。另外,在大径部用基材将供给连通路用孔26a以及排出连通路用孔27a形成为,在该大径部用基材与小径部用基材接合的状态下,该供给连通路用孔26a位于冷却流路用槽的一端部上,该排出连通路用孔27a位于冷却流路用槽的另一端部上。而且,小径部用基材与大径部用基材通过钎焊接合,从而小径部用基材中的冷却流路用槽被大径部用基材密闭。因此,可获得内部形成有冷却流路35的散热片31。

此处,构成散热片31的2张基材可以由同一种类的热传导性材料构成,也可以由不同种类的热传导性材料构成。

在该图的例子中,构成散热片31的小径部用基材以及大径部用基材均由铜构成。

在冷却块40中,冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44与冷却块40的表面平行地设置,该冷却介质供给流路42使从供给部17供给的冷却介质朝向多个冷却流路35的冷却介质供给口35a的各个流通,另一方面,冷却介质排出流路44使从多个冷却流路35的冷却介质排出口35b的各个排出的冷却介质朝向排出部18流通。在冷却介质供给流路42中,在一端形成有供给用开口,在该供给用开口中插设接头部件,从而构成了供给部17。另外,在冷却介质排出流路44中,在一端形成有排出用开口,在该排出用开口中插设接头部件,从而构成了排出部18。

另外,如该图的例子那样,在水冷构造体由冷却块40与多个散热片31构成的情况下,即,设有多个冷却流路35的情况下,通过将这些多个冷却流路35连接于共用的冷却介质供给流路42以及共用的冷却介质排出流路44,从而能够将该多个冷却流路35以并联的方式连接。

冷却介质供给流路42与冷却介质排出流路44优选的是具有相同的形状(具体而言是整体形状以及剖面形状),并平行地设置。

在该图的例子中,冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44各自的整体形状为沿冷却块40的长边方向、即多个光源单元20排列的方向延伸的直线状,剖面形状呈直径为6mm的圆形状。另外,冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44分别通过将密封部件48插设于形成于冷却块40的直线状的贯通孔的另一端侧而构成。

在冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44中,出于各流通流路内的冷却介质的压力控制的观点,优选的是分别设有缓冲部46。

在该图的例子中,冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44分别设有缓冲部46。

出于机械强度以及耐电蚀性等的观点,对于冷却块40,根据散热片31的材质而使用适当的金属。

另外,构成冷却块40的金属优选的是与构成散热片31的热传导性材料相比,热传导性更小。

由于冷却块40由热传导性小的金属构成,从而能够抑制在冷却介质供给流路42与冷却介质排出流路44之间进行热量的传递。因此,能够抑制因来自流通于冷却介质排出流路44的冷却介质的吸热而导致在冷却介质供给流路42冷却介质的温度上升并产生温度梯度,因此能够更高效地将多个发光元件21冷却。

在该图的例子中,冷却块40由不锈钢构成。

另外,在发光元件光源模块10中,如该图的例子那样,在水冷构造体由冷却块40与多个散热片31构成的情况下,从供给部17供给的冷却介质到达排出部18的路径将会形成几个利用冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44并列连接的冷却流路35。而且,关于这些多个路径,优选的是关于多个冷却流路35的各个,从作为冷却介质供给流路42的最上游位置的供给用开口(供给部17)经由冷却流路35至作为冷却介质排出流路44的最下游位置的排出用开口(排出部18)的路径的长度为相同。

从冷却介质供给流路42的供给用开口经由多个冷却流路35的各个至冷却介质排出流路44的排出用开口的路径的全部长度相同,从而在设计上,各路径中的流路阻力变得等同。因此,能够对多个冷却流路35的各个流入同等量的冷却介质,即,能够使经由供给部17供给到冷却介质供给流路42的冷却介质均匀地分配而流入多个冷却流路35的各个。

在以上那种发光元件光源模块10中,在多个发光元件21发光的状态下,从供给部17对水冷构造体供给冷却介质,从该供给部17供给的冷却介质经由冷却介质供给流路42以及供给连通路26分配地流入多个冷却流路35的各个。然后,冷却介质通过多个冷却流路35的各个之后,经由排出连通路27以及冷却介质排出流路44从排出部18向水冷构造体外排出。这样,冷却介质在水冷构造体内流通,由此在多个光源单元20的各个中,多个发光元件21利用流通于散热片31以及冷却流路35的冷却介质冷却。

而且,在发光元件光源模块10中,形成于散热片31的内部的冷却流路35在光源正下方区域以及其周边区域具有密集地配置多个内侧直线状部分36以及多个外侧直线状部分37的流路构造。因此,无需过度增大冷却流路35的流路宽度,就能够增大散热片31与冷却介质的接触面积,因此能够以较高的效率将多个发光元件21冷却。另外,由于在流通于相互邻接的内侧直线状部分36以及外侧直线状部分37的冷却介质之间经由热传导性隔壁部39a、39b进行热交换,因此可实现多个内侧直线状部分36以及多个外侧直线状部分37中的温度均匀化,因此冷却流路35不会产生较大的温度梯度。

另外,在发光元件光源模块10中,冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44形成于冷却块40。因此,可抑制流通于冷却介质供给流路42的冷却介质因吸收来自发光元件21的热量而温度上升,所以冷却介质供给流路42不会产生较大的温度梯度。另外,流通于冷却流路35的冷却介质在冷却介质排出流路44中流通,因此也能够抑制因吸收来自从发光元件21吸热而被加热了的冷却介质的热量而温度上升。

因此,根据发光元件光源模块10,即使在多个发光元件21全部都未配置于冷却流路35的正上方位置的情况下,也能够高效地、并且以较高的均匀性将该多个发光元件21冷却。

此处,根据该图例的发光元件光源模块10,也可从后述的实验例得知,能够使基板22的表面温度成为平均温度为60℃以下的±3℃的温度范围内。

另外,在发光元件光源模块10中,冷却介质供给口35a以及冷却介质排出口35b分别设于光源正下方区域外,因此能够在多个内侧直线状部分36实现更进一步的温度均匀化。

另外,在发光元件光源模块10中,水冷构造体包括由铜构成的散热片31与由不锈钢构成的冷却块40,因此能够防止或者充分地抑制电蚀的产生。并且,由于不锈钢与铜相比热传导率更小,因此可抑制在冷却介质供给流路42与冷却介质排出流路44之间、冷却介质供给流路42与冷却流路35之间、以及冷却介质排出流路44与冷却流路35之间的各个中进行热量的传递。因此,能够抑制在冷却介质供给流路42以及冷却流路35中产生温度梯度,所以能够更有效地将发光元件21冷却。

另外,在发光元件光源模块10中,多个冷却流路35利用冷却介质供给流路42以及冷却介质排出流路44并列地连接,能够使与流通于冷却介质供给流路42中的供给用开口的冷却介质同等温度的冷却介质流入该多个冷却流路35的各个。因此,即使发光元件光源模块10是具备多个光源单元20的构成,也能够高效地并且以较高的均匀性将构成这些多个光源单元20的多个发光元件21冷却。

另外,在发光元件光源模块10中,多个光源单元20分别以能够更换的方式固定于冷却块40,因此通过将具备需要更换的发光元件21的光源单元20从冷却块40取下而安装新的光源单元20,能够更换发光元件21。

该发光元件光源模块10例如能够优选用作液晶面板的制造工序(odf法)、印刷电路板的制造工序(曝光处理)以及印刷墨的定影工序(干燥处理)等所使用的紫外线照射装置的光源。

在本发明的发光元件光源模块中,并不限定于上述的实施方式,也能够附加各种变更。

例如,冷却流路只要具有在光源正下方区域具有相互连续并隔着隔壁部邻接的多个流路部分、位于相互邻接的流路部分之间的热传导性隔壁部的厚度比该冷却流路的流路宽度小的形状,则也可以具有图1所示的形状以外的形状。即,冷却流路只要具有曲折部或者弯曲部、并在光源正下方区域具有隔着厚度比冷却流路的流路宽度小的热传导性隔壁部而并行的多个流路部分即可。具体而言,冷却流路的光源正下方区域的形状也可以是具有沿发光元件配置区域的一缘延伸的第1流路部分、以及与该第1流路部分的冷却介质流出口连续并经由热传导性隔壁部向与该第1流路部分相同的方向延伸的第2流路部分的u字状。另外,冷却流路的光源正下方区域的形状可以是图4中的沿散热片的短边方向蜿蜒地延伸的蜿蜒状,此外,也可以是漩涡状(具体而言是圆形漩涡状以及矩形漩涡状等)。

此处,在冷却流路的光源正下方区域的形状为u字状的情况下,出于冷却效率的观点,优选的是冷却介质供给口以及冷却介质排出口设于该光源正下方区域外。另外,在冷却流路的光源正下方区域的形状为漩涡状的情况下,出于冷却效率的观点,优选的是冷却介质供给口设于该光源正下方区域内,冷却介质排出口设于该光源正下方区域外。

另外,发光元件光源模块也可以是在冷却块的表面配设有一个光源单元的构成。

另外,在发光元件光源模块中,也可以是发光元件直接配置于散热片的表面、且在该散热片的表面施以布线图案的构成,即,散热片兼备作为基板的功能的构成。

在这样的情况下,由于发光元件利用散热片直接冷却,因此能够更有效地将发光元件冷却。

以下,示出本发明的实验例。

〔实验例1〕

制作了具有图1的构成的发光元件光源模块(以下,也称作“发光元件光源模块(1)”。)。

在该发光元件光源模块(1)中,基板通过将160个峰值发光波长为365nm的led元件以10个×16个配置成交错网格状而成的氮化铝制的基板。

另外,散热片通过用钎焊接合由铜构成的2张大致矩形板状的基材而成,在该散热片的内部,形成有剖面形状为宽度(流路宽度)5mm、高度(流路高度)2.5mm、流路宽度与流路高度之比为2的扁平矩形状、且整体形状为蜿蜒状的冷却流路。在该冷却流路中,相互邻接的内侧直线状部分之间的热传导性隔壁部的厚度、以及相互邻接的内侧直线状部分与外侧直线状部分之间的热传导性隔壁部的厚度均为1mm。另外,冷却流路形成面积是发光元件配置面积的83.3%。另外,冷却介质供给口以及冷却介质排出口为直径6mm的圆形状。

另外,冷却块由不锈钢构成,在该冷却块的内部形成有剖面形状为直径6mm的圆形状、且整体形状为直线状的冷却介质供给流路以及冷却介质排出流路。

在制作出的发光元件光源模块(1)中,在温度25℃的环境条件下,使构成3个光源单元的各个的160个发光元件以发热量1.82w的条件发光,并且对于水冷构造体的流通流路,以流量3l/min的条件供给由温度25±5℃的冷却水构成的冷却介质。此处,各光源单元中的发热量为291.2w。然后,测定基板的表面温度,并且测定了冷却介质供给口的冷却介质的温度以及冷却介质排出口的冷却介质的温度时,基板的表面温度为59±3℃,冷却介质供给口的冷却介质的温度为37℃,冷却介质排出口的冷却介质的温度为38℃。

〔比较实验例1〕

制作了实验例1的发光元件光源模块(1)中除了散热片的冷却流路为沿散热片的长边方向延伸的直线状的形状以外与该发光元件光源模块(1)相同的构成的发光元件光源模块(以下,也称作“比较用发光元件光源模块(1)”。)。

关于比较用发光元件光源模块(1),与实验例1相同地测定了基板的表面温度、冷却介质供给口的冷却介质的温度以及冷却介质排出口的冷却介质的温度,基板的表面温度为80±16℃,冷却介质供给口的冷却介质的温度为45℃,冷却介质排出口的冷却介质的温度为48℃。

〔比较实验例2〕

制作了实验例1的发光元件光源模块(1)之中除了散热片的冷却流路为具有沿散热片的长边方向延伸的直线状的3个分支路的形状以外与该发光元件光源模块(1)相同的构成的发光元件光源模块(以下,也称作“比较用发光元件光源模块(2)”。)。

关于比较用发光元件光源模块(2),与实验例1相同地测定了基板的表面温度、冷却介质供给口的冷却介质的温度以及冷却介质排出口的冷却介质的温度,基板的表面温度为72±8℃,冷却介质供给口的冷却介质的温度为47℃,冷却介质排出口的冷却介质的温度为50℃。

从以上的实验例1、比较用实验例1以及比较用实验例2的结果确认到,根据本发明的发光元件光源模块(1),能够高效地并且以较高的均匀性将构成发光源的多个发光元件冷却。

附图标记说明

10发光元件光源模块

12罩部件

12a区域

13窗部件

17供给部

18排出部

20光源单元

21发光元件

22基板

23电连接部

26供给连通路

26a、26b供给连通路用孔

27排出连通路

27a、27b排出连通路用孔

28固定螺丝

29密封部件

31散热片

31a大径部

31b小径部

33a、33b、33c、33d区域缘

35冷却流路

35a冷却介质供给口

35b冷却介质排出口

36直线状流路部分(内侧直线状部分)

37直线状流路部分(外侧直线状部分)

38a、38b曲折流路部分(曲折部分)

39a、39b热传导性隔壁部

40冷却块

41密封部件配置用槽

42冷却介质供给流路

44冷却介质排出流路

46缓冲部

48密封部件

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