光照射模块及光照射装置的制作方法

[0001]
本实用新型的实施方式涉及一种光照射模块及光照射装置。


背景技术：

[0002]
存在一种主要照射紫外线或红外线等可见光以外的光的光照射装置。在此种光照射装置，例如设置有准分子灯(excimer lamp)等放电灯。近年来，从长寿命化或节能化等的观点来看，使用照射紫外线的发光二极管或照射红外线的发光二极管来代替放电灯。
[0003]
此处，若使照射紫外线或红外线的发光二极管点灯，则在发光二极管中产生热而发光二极管的温度上升。另外，若设置有光照射装置的环境的温度变高，则发光二极管的温度会进一步上升。若发光二极管的温度过高，则有发光二极管不会正常运行、或者发光二极管发生故障的可能性。
[0004]
因此，提出了如下技术：在设置有发光二极管的基板设置热敏电阻器等温度传感器，并基于由温度传感器检测出的温度来对向发光二极管供给的电力进行控制。
[0005]
然而，若在基板设置温度传感器，则基板的电路结构变得复杂。另外进而，制造成本变高，基板的小型化进而设置基板的光照射模块的小型化变得困难。
[0006]
因此，期望可以简单的结构求出发光二极管的温度的技术的开发。
[0007]
[现有技术文献]
[0008]
[专利文献]
[0009]
[专利文献1]日本专利特开2017-130511号公报
[0010]
[专利文献2]日本专利特开2014-049268号公报


技术实现要素：

[0011]
[实用新型所要解决的问题]
[0012]
本实用新型所要解决的问题在于提供一种可以简单的构成求出发光二极管的温度的光照射模块及光照射装置。
[0013]
[解决问题的技术手段]
[0014]
实施方式的光照射模块包括：至少一个发光二极管；第一电路，串联连接有两个二极管，所述经串联连接的二极管的阴极侧电连接于所述发光二极管的阳极侧；第二电路，串联连接有两个所述二极管，所述经串联连接的二极管的阴极侧电连接于所述发光二极管的阳极侧；第一端子，电连接于所述第一电路的所述二极管与所述二极管之间；第二端子，电连接于所述第二电路的所述二极管与所述二极管之间；以及第三端子，电连接于所述发光二极管的阴极侧及所述第二电路的所述经串联连接的二极管的阳极侧。
[0015]
实施方式的光照射模块包括：至少一个发光二极管；二极管，阴极侧电连接于所述发光二极管的阳极侧；第四端子，电连接于所述二极管的阳极侧；第五端子，连接于所述发光二极管的阴极侧；以及第六端子，连接于所述二极管的阴极侧。
[0016]
实施方式的光照射装置包括：光照射模块；以及控制器，电连接于所述光照射模块
的第三端子、与第一端子及第二端子中的至少任一者，且所述控制器求出发光二极管的正向电压、所述发光二极管的正向电流、二极管的正向电压、及所述二极管的正向电流中的至少任一者，并根据所求出的值与所述发光二极管的温度的相关关系来求出所述发光二极管的温度。
[0017]
实施方式的光照射装置包括：光照射模块；以及控制器，电连接于所述光照射模块的第四端子、与第五端子及第六端子中的至少任一者，且所述控制器求出发光二极管的正向电压、所述发光二极管的正向电流、二极管的正向电压、及所述二极管的正向电流中的至少任一者，并根据所求出的值与所述发光二极管的温度的相关关系来求出所述发光二极管的温度。
[0018]
[实用新型的效果]
[0019]
根据本实用新型的实施方式，可提供一种可以简单的结构求出发光二极管的温度的光照射模块及光照射装置。
附图说明
[0020]
图1是用于例示本实施方式的光照射装置的示意图。
[0021]
图2的(a)、图2的(b)是用于例示整流部的作用的示意图。
[0022]
图3是用于例示另一实施方式的光照射装置的示意图。
[0023]
[符号的说明]
[0024]
1、1a：光照射模块
[0025]
10、10a：基板
[0026]
11、12：配线图案
[0027]
11a、11b、12a、12b：安装焊垫
[0028]
11c、11d、11e、12c、12d、12e：端子
[0029]
20：发光二极管
[0030]
30、30a：整流部
[0031]
31、31a1、31a2、31b1、31b2：二极管
[0032]
32a、32b：电路
[0033]
33a、33b：电流
[0034]
100、100a：光照射装置
[0035]
110：直流电源
[0036]
111：整流电路
[0037]
112：转换器
[0038]
113：开关
[0039]
120：控制器
[0040]
200：交流电源
具体实施方式
[0041]
以下，参照附图对实施方式进行例示。再者，在各附图中，对同样的结构元件标注相同的符号并适当省略详细的说明。
[0042]
图1是用于例示本实施方式的光照射装置100的示意图。
[0043]
如图1所示，在光照射装置100可设置光照射模块1、直流电源110、及控制器120。
[0044]
光照射模块1可具有基板10、发光二极管20、及整流部30。
[0045]
基板10可设为板状体。基板10的平面形状并无特别限定，例如可根据发光二极管20的数量或配置、收纳光照射模块1的框体的形状等而适当变更。基板10的平面形状例如可设为四边形等多边形。
[0046]
基板10可由绝缘性材料形成。基板10可由陶瓷(例如，氧化铝或氮化铝等)等无机材料、纸酚或玻璃环氧等有机材料等形成。另外，基板10也可由绝缘性材料包覆金属板的表面。在由绝缘性材料包覆金属板的表面的情况下，绝缘性材料可包含有机材料，也可包含无机材料。
[0047]
在发光二极管20的发热量多的情况下，从散热的观点来看，优选使用热传导率高的材料来形成基板10。作为热传导率高的材料，例如可例示氧化铝或氮化铝等陶瓷、高热传导性树脂、由绝缘性材料包覆金属板的表面而成的材料等。高热传导性树脂例如可设为使包含氧化铝或碳(carbon)等的填料混合在聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，pet)或尼龙等树脂而成的树脂。
[0048]
可在基板10的其中一个面设置配线图案11。配线图案11可由铜、铝、银等低电阻金属形成。在配线图案11可设置安装焊垫11a、安装焊垫11b、端子11c(相当于第一端子的一例)、端子11d(相当于第二端子的一例)、端子11e(相当于第三端子的一例)。在安装焊垫11a，可电连接设置于整流部30的二极管31a1、二极管31a2、二极管31b1、二极管31b2。在安装焊垫11b可电连接发光二极管20。端子11c可电连接于设置在整流部30的电路32a(相当于第一电路的一例)的二极管31a1与二极管31a2之间。端子11d可电连接于设置在整流部30的电路32b(相当于第二电路的一例)的二极管31b1与二极管31b2之间。端子11e可电连接于发光二极管20的阴极侧、电路32a的二极管31a2的阳极侧、电路32b的二极管31b2的阳极侧。
[0049]
发光二极管20可设为主要照射可见光以外的光的发光二极管。例如，发光二极管20可设为照射紫外线(例如，波长为10nm～400nm)的发光二极管或照射红外线(例如，波长为0.7μm～1000μm)的发光二极管等。发光二极管20例如可设为塑料有引线芯片载体(plastic leaded chip carrier，plcc)型等表面安装型的发光二极管、炮弹型等的具有导线的发光二极管、通过板上芯片(chip on board，cob)安装的芯片状的发光二极管等。另外，可适当设置包围芯片状的发光二极管的框状的反射体(reflector)、或设置于框状的反射体的内侧并覆盖芯片状的发光二极管的密封部等。芯片状的发光二极管可为上部电极型的发光二极管、上下电极型的发光二极管、倒装芯片型的电极型的发光二极管中的任一者。
[0050]
发光二极管20可设置至少一个。在设置多个发光二极管20的情况下，如图1所示，可将多个发光二极管20串联连接。另外，也可将多个串联连接有多个发光二极管20的电路并联连接。
[0051]
此处，发光二极管20具有极性。因此，若不对发光二极管20的阳极侧施加正的电压，则不会从发光二极管20照射紫外线或红外线。光照射模块1与直流电源110例如经由配线或连接器等而电连接。光照射模块1与直流电源110的电连接不仅在制造步骤中实施，而且也在光照射装置100的设置工程或维护时的光照射模块1的更换作业等中实施。即，光照射模块1与直流电源110的电连接有时由作业熟练度低的用户侧的担当者等进行。因此，可
能产生光照射模块1(发光二极管20)以相反的极性电连接的情况。若光照射模块1(发光二极管20)以相反的极性电连接，则有不会从发光二极管20照射紫外线或红外线、或者导致发光二极管20的故障的可能性。
[0052]
因此，在光照射模块1设置有整流部30。整流部30使得在光照射模块1电连接于直流电源110时，对发光二极管20的阳极侧施加正的电压，不施加负的电压。
[0053]
整流部30具有电路32a及电路32b。在电路32a中，串联连接有两个二极管31a1、31a2，经串联连接的二极管31a1的阴极侧电连接于发光二极管20的阳极侧。在电路32b中，串联连接有两个二极管31b1、31b2，经串联连接的二极管31b1的阴极侧电连接于发光二极管20的阳极侧。
[0054]
图2的(a)、图2的(b)是用于例示整流部30的作用的示意图。
[0055]
再者，为了避免变得复杂，在图2的(a)、图2的(b)中，省略了端子11e等而进行描述。
[0056]
图2的(a)是端子11c电连接于直流电源110的正极侧，端子11d电连接于直流电源110的负极侧的情况。如图2的(a)所示，电流33a经由电路32a的其中一个二极管31a1、发光二极管20、电路32b的其中一个二极管31b2，而流入至端子11d。
[0057]
图2的(b)是端子11c电连接于直流电源110的负极侧，端子11d电连接于直流电源110的正极侧的情况。如图2的(b)所示，电流33b经由电路32b的另一个二极管31b1、发光二极管20、电路32a的另一个二极管31a2，而流入至端子11c。
[0058]
根据图2的(a)、图2的(b)可知，若设置有整流部30，则可在光照射模块1与直流电源110的电连接中，消除极性的限制。因此，在进行光照射模块1的更换等时，可抑制不会从发光二极管20照射紫外线或红外线、或者导致发光二极管20的故障的情况。
[0059]
另外进而，为了噪声的降低或电压的平滑化等，在光照射模块1，也可设置电容器。为了不使过大的电流在发光二极管20中流动，在光照射模块1，也可设置电阻。
[0060]
如图1所示，在直流电源110可设置整流电路111、转换器112、及开关113。
[0061]
整流电路111与设置于光照射装置100的外部的交流电源200电连接。整流电路111例如可对通过交流电源200施加的交流电压进行全波整流。整流电路111例如可具有二极管电桥等。
[0062]
转换器112可将通过整流电路111全波整流后的电压转换为规定的直流电压。转换器112例如可具有开关电路。转换器112例如也可具有反激式转换器(flyback converter)、或将升压斩波器与降压斩波器组合而成的电路等。
[0063]
另外，也可设为在转换器112设置定电流电路，对光照射模块1供给一定的直流电流。例如，也可设为通过对设置于开关电路的开关元件进行脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)控制，而将一定的直流电流供给至光照射模块1。在此情况下，例如，可对向光照射模块1输出的输出电流进行检测，并对pwm控制的导通时间或占空比进行控制，以使所检测出的输出电流值与目标电流值一致。
[0064]
开关113例如可基于来自控制器120的信号，来对直流电压向光照射模块1的施加及直流电压的施加的停止进行切换。开关113例如可设为晶体管等。
[0065]
此处，若使发光二极管20点灯，则在发光二极管20中产生热而发光二极管20的温度上升。另外，若设置有光照射装置100的环境的温度变高，则发光二极管20的温度会进一
步上升。若发光二极管20的温度高于最大接合部温度(最大接合温度)，则有发光二极管20不会正常运行、或者发生故障的可能性。
[0066]
在此情况下，若在基板10设置热敏电阻器等温度传感器，并基于由温度传感器检测出的温度，对向发光二极管20供给的电力进行控制，则可对发光二极管20的温度高于最大接合部温度的情况进行控制。
[0067]
然而，若如此，则需要在基板10设置热敏电阻器等温度传感器的空间、或者光照射模块1的电路结构变得复杂，因此基板10的小型化进而光照射模块1的小型化变得困难。另外，光照射模块1的制造成本也有增大的可能性。
[0068]
因此，在本实施方式的光照射装置100设置有控制器120。
[0069]
控制器120可电连接于光照射模块1的端子11e、端子11c及端子11d中的至少任一者。控制器120也可与直流电源110一体化。
[0070]
控制器120例如可对端子11e与端子11c之间的电压进行测定。若对端子11e与端子11c之间的电压进行测定，则可求出发光二极管20的正向电压vf。另外，发光二极管20的正向电压vf当温度上升时下降。因此，若预先求出发光二极管20的正向电压vf与温度的关系，则可根据所求出的发光二极管20的正向电压vf、及发光二极管20的正向电压vf与温度的关系来求出发光二极管20的温度。即，若对端子11e与端子11c之间的电压进行测定，则可求出发光二极管20的温度。另外进而，也可通过求出发光二极管20的正向电压vf来得知过电压等异常的发生。
[0071]
控制器120例如可对端子11e与端子11d之间的电压进行测定。若对端子11e与端子11d之间的电压进行测定，则可求出二极管31b2的正向电压vf。另外，二极管31b2的正向电压vf当温度上升时下降。因此，若预先求出二极管31b2的正向电压vf与温度的关系，则可根据所求出的二极管31的正向电压vf、及二极管31b2的正向电压vf与温度的关系来求出二极管31b2的温度。另外，二极管31b2设置于发光二极管20附近，经由使用热传导率高的金属的配线图案11而连接。因此，在二极管31b2的温度与发光二极管20的温度之间存在正的相关关系。因此，若预先求出二极管31b2的温度与发光二极管20的温度之间的相关关系，则可根据所求出的二极管31b2的温度、二极管31的温度与发光二极管20的温度的关系来求出发光二极管20的温度。即，若对端子11e与端子11d之间的电压进行测定，则可间接地求出发光二极管20的温度。
[0072]
对二极管31b2的情况进行了说明，但对二极管31a1、二极管31a2、二极管31b1，也可使用同样的方法来计算二极管31a1、二极管31a2、二极管31b1的温度或发光二极管20的温度。
[0073]
在所求出的发光二极管20的温度超过规定的值(例如，最大接合部温度)的情况下，控制器120对开关113进行控制而使电压向发光二极管20的施加停止。再者，控制器120还可对转换器112等进行控制来降低施加至发光二极管20的电压。
[0074]
若设为本实施方式的光照射模块1，则即使不设置热敏电阻器等温度传感器，也可求出发光二极管20的温度。另外，可仅在设置于基板10的配线图案11设置端子11e。因此，可以简单的结构求出发光二极管20的温度。另外，容易实现基板10的小型化、进而光照射模块1的小型化。另外，光照射模块1的制造成本也不会增大。
[0075]
在以上内容中，对如下情况进行了说明：控制器120求出发光二极管20及二极管
31b2(31a1、31a2、31b1)中的至少任一者的正向电压vf，并基于所求出的正向电压vf来求出发光二极管20的温度。在此情况下，控制器120还可求出发光二极管20及二极管31b2(31a1、31a2、31b1)中的至少任一者的正向电流if，并基于所求出的正向电流if来求出发光二极管20的温度。再者，基于正向电流if来求出发光二极管20的温度的顺序可设为与基于正向电压vf来求出发光二极管20的温度的顺序相同，因此省略详细的说明。
[0076]
即，控制器120可求出发光二极管20的正向电压、发光二极管20的正向电流、二极管31a1、二极管31a2、二极管31b1、二极管31b2的正向电压、及二极管31a1、二极管31a2、二极管31b1、二极管31b2的正向电流中的至少任一者，并根据所求出的值与发光二极管20的温度的相关关系来求出发光二极管20的温度。
[0077]
图3是用于例示另一实施方式的光照射装置100a的示意图。
[0078]
如图3所示，在光照射装置100a，可设置光照射模块1a、直流电源110、及控制器120。
[0079]
光照射模块1a可具有基板10a、发光二极管20、及整流部30a。
[0080]
基板10a可设为与上文所述的基板10相同。在基板10a的其中一个面设置有配线图案12。配线图案12可由铜、铝、银等低电阻金属形成。在配线图案12可设置安装焊垫12a、安装焊垫12b、端子12c(相当于第四端子的一例)、端子12d(相当于第五端子的一例)、端子12e(相当于第六端子的一例)。
[0081]
可将二极管31电连接于安装焊垫12a。可将发光二极管20电连接于安装焊垫12b。端子12c可电连接于二极管31的阳极侧。端子12d可电连接于发光二极管20的阴极侧。端子12e可电连接于二极管31的阴极侧。
[0082]
与上文所述的光照射模块1同样地，发光二极管20可设置至少一个。在设置多个发光二极管20的情况下，如图3所示，可将多个发光二极管20串联连接。另外，也可将多个串联连接有多个发光二极管20的电路并联连接。
[0083]
在上文所述的光照射模块1，设置有串联连接有两个二极管31a1、31a2的电路32a、及串联连接有两个二极管31b1、31b2的电路32b来作为整流部30，但在本实施方式的整流部30a设置一个二极管31。
[0084]
二极管31的阳极侧电连接于端子12c，二极管31的阴极侧电连接于发光二极管20的阳极侧。若设置有如上所述那样连接的二极管31，则可使得在光照射模块1a电连接于直流电源110时，对发光二极管20的阳极侧施加正的电压，不施加负的电压。
[0085]
在此情况下，在端子12c电连接于直流电源110的正极侧，端子12d电连接于直流电源110的负极侧的情况下，在发光二极管20中流动电流。另一方面，在端子12c电连接于直流电源110的负极侧，端子12d电连接于直流电源110的正极侧的情况下，在发光二极管20中不流动电流。因此，与上文所述的整流部30的情况不同，在光照射模块1a与直流电源110的电连接中产生极性的限制。
[0086]
在此情况下，极性的限制能够通过在基板10a与直流电源110标注对准标记、或者使光照射模块1a无法反向地插入至设置于直流电源110的插座来应对。然而，若设置有上文所述的整流部30，则可在将光照射模块1电连接时消除极性的限制，因此可抑制误组装。
[0087]
根据本实施方式，由于只要设置一个二极管31作为整流部30a即可，因此容易实现基板10a的小型化、进而光照射模块1a的小型化。另外，可实现光照射模块1a的制造成本的
降低。
[0088]
控制器120可电连接于光照射模块1a的端子12c、端子12d及端子12e中的至少任一者。控制器120也可与直流电源110一体化。
[0089]
控制器120例如可对端子12c与端子12d之间的电压进行测定。若对端子12c与端子12d之间的电压进行测定，则可求出发光二极管20的正向电压vf。与上文所述的情况同样地，可根据所求出的发光二极管20的正向电压vf、及发光二极管20的正向电压vf与温度的关系来求出发光二极管20的温度。即，若对端子12c与端子12d之间的电压进行测定，则可求出发光二极管20的温度。另外进而，也可通过求出发光二极管20的正向电压vf来得知过电压等异常的发生。
[0090]
控制器120例如可对端子12c与端子12e之间的电压进行测定。若对端子12c与端子12e之间的电压进行测定，则可求出二极管31的正向电压vf。与上文所述的情况同样地，可根据所求出的二极管31的正向电压vf、及二极管31的正向电压vf与温度的关系来求出二极管31的温度。如上文所述，在二极管31的温度与发光二极管20的温度之间存在正的相关关系。因此，与上文所述的情况同样地，可根据所求出的二极管31的温度来求出发光二极管20的温度。即，若对端子12c与端子12e之间的电压进行测定，则可间接地求出发光二极管20的温度。
[0091]
在所求出的发光二极管20的温度超过规定的值(例如，最大接合部温度)的情况下，控制器120可对开关113进行控制而使电压向发光二极管20的施加停止。再者，控制器120还可对转换器112等进行控制来降低施加至发光二极管20的电压。
[0092]
若设为本实施方式的光照射模块1a，则即使不设置热敏电阻器等温度传感器，也可求出发光二极管20的温度。另外，可仅在设置于基板10a的配线图案12设置端子12e。因此，可以简单的结构对发光二极管20的温度进行检测。另外，容易实现基板10a的小型化、进而光照射模块1a的小型化。另外，光照射模块1a的制造成本也不会增大。
[0093]
在以上内容中，对如下情况进行了说明：控制器120求出发光二极管20及二极管31中的至少任一者的正向电压vf，并基于所求出的正向电压vf来求出发光二极管20的温度。在此情况下，控制器120还可求出发光二极管20及二极管31中的至少任一者的正向电流if，并基于所求出的正向电流if来求出发光二极管20的温度。再者，基于正向电流if来求出发光二极管20的温度的顺序可设为与基于正向电压vf来求出发光二极管20的温度的顺序相同，因此省略详细的说明。
[0094]
即，控制器120可求出发光二极管20的正向电压、发光二极管20的正向电流、二极管31的正向电压、及二极管31的正向电流中的至少任一者，并根据所求出的值与发光二极管20的温度的相关关系来求出发光二极管20的温度。
[0095]
以上，对本实用新型的若干个实施方式进行了说明，但这些实施方式仅为例示，并不意图限定实用新型的范围。这些新颖的实施方式能够以其他各种形态来实施，可在不脱离实用新型主旨的范围内进行各种省略、替换、变更等。这些实施方式或其变形例包含在实用新型的范围或主旨中，并且包含在权利要求所记载的实用新型及其均等的范围内。另外，所述各实施方式可相互组合来实施。