JP6505677B2 - 内部偏向通気 - Google Patents

Description

発光ダイオード（ＬＥＤｓ）及びレーザダイオード等の固体発光体は、従来のアークランプよりも紫外線硬化プロセス等の硬化プロセスにおいて、いくつかの長所がある。固体発光体は一般的に消費する電力が低く、発熱が少なく、高品質な硬化を行い、従来のアークランプよりも信頼性が高い。固体発光体はアークランプよりも少ない熱を放射するが、固体発光体から放射された温度はまだ高温であり、使用中の固体発光体のオーバーヒートの原因となり、時間と共に固体発光体の構成要素にダメージを与える。オーバーヒート及び固体発光体の構成要素に対するダメージは、修理のための時間と収益の損失の原因となる。

いくつかの固体発光体は、発光するときに発生する熱を取り除く冷却システムを組み込んでいる。しばしば、それらの冷却システムは、筐体から空気を追い出すために設けられた開口部を介して、または、筐体内の熱の放出口を介して、固体発光体によって発生した熱の排熱を補助する１つまたはそれ以上のヒートシンクを含んでいる。これらの筐体内の開口部または熱の放出口は、一般的に、硬化プロセスが起こる媒体の近くに配置され、媒体上に空気が排出されることになり、硬化プロセスを妨げ、製造コストを増加させ、品質と効率を低減させる。

固体発光体から効果的に排熱し、硬化中の表面から空気の流路をそらすために外部空気導流板が使用されてきた。導流板は、筐体に固定され、気流を引き回し、筐体から排熱するように、熱の放出口のいくつかの下に広がるように位置している。しかしながら、外部の導流板により制限された気流は、固体発光体の出力に悪影響を及ぼす。導流板は熱の逃げ道を遮断するのでヒートシンクの温度を上昇させ、発光ダイオードの効率を低下させる。さらに、照明モジュールの筐体の外部に配置された導流板は、筐体を大きくし、及び／または、特定の硬化システムを助長しない不具合な形を形成する。この拡大された体裁は、集積フィッティング、または既存のシステムへの照明モジュールの統合、適合、配置に対して問題を引き起こす可能性がある。

前述の問題に少なくとも部分的に対処することができる１つの方法は、ヒートシンク及び複数の熱放出口を有する筐体に熱的及び／または電気的に結合された発光素子アレイを含む照明モジュールである。熱放出口は、ルーバー通気孔（louvered venting）に覆われていてもよい。例えば、ルーバー通気孔は、発光素子アレイが光を放出する放出光方向と反対方向に、筐体からそらすように気流及び排熱を導いてもよい。このように、照明モジュールから排出される熱による媒体の硬化プロセスの乱れは実質的に減少し、これにより、硬化プロセスの信頼性を高め、製造コストを削減させ、品質及び効率を向上させる。また、ルーバーの通気孔は、筐体を含む材料から筐体内へ押し出されてもよく、筐体の外面を超えて外側に延びていない。この方法では、付加的な構成のコスト及び製造工程は節約し、照明モジュールの形状及びサイズは実質的に不変のままである。

なお、上記の要約は、詳細な説明において、さらに記載される概念を選択したものを簡単にして導入したことが理解されるであろう。これは、詳細な説明に従った特許請求の範囲によって一意に定義された主題または本質的な特徴を特定するものではない。さらに、特許請求の範囲は、上記または以下で開示する部分で示した問題を解決する実施形態に限定されるものではない。

ルーバー通気孔を有する例示的な照明モジュールの正面斜視図である。 図1に示したルーバー通気孔を有する例示的な照明モジュールの背面斜視図である。 図1に示した例示的な照明モジュールの側面図である。 例示的なルーバー通気孔及びルーバー通気孔が設置された照明モジュールの部分的分解図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ルーバー通気孔を備える照明モジュールの筐体の上蓋の下面図である。 ヒートシンクに隣接するルーバー通気孔と熱放出口を有する例示的な照明モジュールの部分断面図を示す。 図1に示した照明モジュールを用いた硬化性ワーク片の表面に照射する例示的な方法のフローチャートである。 照明システムの例示的な概略図である。

本記載は、発光素子アレイから発生する熱を放熱するヒートシンク、及び、照明モジュールからの熱及び気流を、光の放出する放出光方向からそれた方向に放散させるルーバー通気孔を備えた照明モジュールに関する。図１及び図２は、照明モジュールからの気流及び排熱をそらすように誘導するルーバー通気孔を備えた例示的な照明モジュールの正面及び背面斜視図である。図３は、照明モジュールから出た熱せられた空気の方向をそらす照明モジュールの側面図である。図４は、本開示のルーバー通気孔を有する照明モジュールを構成する部分の分解図を示しています。図５（ａ）及び（ｂ）は、ルーバー通気孔を備える照明モジュールの筐体の上蓋を示す。図６に示すように、ルーバー通気孔は、ヒートシンクの近傍に配置されている。図４−６は、任意の適切なスケールが用いられて描かれている。照明モジュールを用いた硬化ワークの表面に照射させる方法は、図７に示されている。最後に、図８は、照明システムの例示的な概略図である。

図１及び図２は、筐体１０２、発光素子アレイ１０４及び複数の熱放出口１０６を有する照明モジュール１００を示す。筐体１０２は、この例では、直方体の箱の形状をした構造であるが、図１及び図２に例示した筐体は、これに限定されるものではない。このように、筐体１０２は、他の照明モジュールにおける任意のサイズ及び形状とすることができる。筐体１０２は、発光素子アレイ１０４を含むための保護構造であり、任意の適切な保護材料を含んでいてもよい。図１及び図２における筐体１０２は、前面１０８、背面１１０、対向する二つの側面１１２及び１１４、上面１１６、底面（図示せず）を有している。前面１０８は、発光素子アレイ１０４が光を放出する窓１１８を含んでいる。窓１１８は、発光素子からの光を透過または集光するのに適したガラス、プラスチックまたは他の材料を含んでもよい。窓１１８は、図1に示した構成以外の構成をとることができる。他の構造的な構成は、図４及び図６の実施形態で示す。

照明モジュール１００の窓１１８は、硬化性ワーク片の表面のような光硬化性材料のいくつかのタイプの媒体に向けて発光素子アレイ１０４が光を放出するように配置されている。例えば、照明モジュール１００が垂直に配置され、光を放射する窓１１８を有する照明モジュール１００の前面１０８が、紙又はプラスティックスのような基板に対向するように、照明モジュール１００の下方に配置される。窓１１８を通して光が放出されたとき、放出された光が光硬化性材料を硬化させるように、光硬化性材料のワーク片の表面は、基板上に配置される。照明モジュール１００はいくつかの構成において、媒体に対して移動可能であり、光硬化性材料を硬化させるために媒体に対して適切な方向に調整可能である。発光素子アレイ１０４は、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）を含んでもよい。これらのＬＥＤｓは、一定の波長の範囲の光を放出する。例えば、ＬＥＤは、10-400ナノメートルの間の波長範囲の可視光及び紫外光を放出する。他のタイプのデバイスは、硬化性ワーク片の表面に応じて、異なった波長範囲の光を放出する発光ダイオードとして用いられる。

硬化プロセス中に、素子が光を放出するとき、発光素子アレイ１０４はかなりの量の熱を生成し、その熱は照明モジュールにダメージを与える。図３で示されるとともに後に詳細に述べるように、照明モジュールの１つまたはそれ以上のヒートシンク１２０を含むような様々な熱制御システムは、このプロセス中に生成される熱の制御を補助するために開発されてきた。照明モジュール１００に含まれる１つまたはそれ以上のヒートシンク１２０は、しばしば筐体１０２中に生成された熱を分散させるために配置されるので、熱は、照明モジュール１００の１つまたはそれ以上の熱放出口１０６または筐体１０２の他のタイプの開口を通して排出される。例えば、ヒートシンク１２０は、熱的及び／または電気的に発光素子アレイ１０４に結合されている。このように、発光素子アレイで生成された熱は、ヒートシンク１２０を介しての伝導及びヒートシンク１２０の外部表面における周囲の空気の対流及び放射によって放散される。一例として、ヒートシンク１２０の外部表面はフィンであり、ヒートシンク１２０の外部表面から延びた１つまたはそれ以上の突出したフィン１２３（図４参照）である。フィン１２３は、シートシンクの外部への伝熱表面積を増大させ、滑らかなフィンのない表面を持ったヒートシンクの場合と比較してヒートシンク１２０からの放熱を増大させるのに役立つ。

さらに、１つまたはそれ以上の熱放出口１０６は、ヒートシンク１２０の近傍に配置し、熱放出口１０６は、筐体１０２の上面１１６に開口する開口部を備えている。いくつかの例では、シートシンク１２０によって放散された熱を含む熱せられた空気は、ファンまたは他の排出装置によって熱放出口１０６を通して排出される。他の構成では、ファン又は他のタイプの排出装置を用いずに、受動的な方法で、熱せられた空気は、熱放出口１０６を通して排出される。照明モジュール１００の筐体１０２からの熱の排出には、ファンのような積極的な熱の排出と、筐体１０２から熱を放出する補助的な装置を含まない受動的な熱の排出の両方を含んでいる。熱放出口１０６の例及びヒートシンク１２０の例は図３、図４及び図６に示される。

図１及び図２に示すように、筐体１０２の上面１１６に配置された熱放出口１０６または他の適切な開口部を通して、ヒートシンク１２０は、筐体１０２内で生成された熱または熱せられた空気を放散させる。いくつかの例では、ヒートシンク１２０は、熱放出口１０６の近傍に離れて配置され、または熱放出口１０６から分離した要素と考えられている。熱または熱せられた空気は、熱放出口１０６を通して排出される。熱放出口１０６及び偏向面１２４の組み合わせは、ルーバー通気孔１２２の列を形成してもよい。図１及び図２に示すルーバー通気孔１２２がないと、熱せられた空気は、筐体１０２から前面１０８に向かう方向であって、筐体１０２の窓１１８、すなわち硬化性の媒体に向かう方向を含む様々な方向に排出される。硬化性の媒体の方向に空気が排出されると、硬化プロセスは、乱されることになる。図１及び図２に示すルーバー通気孔１２２は、熱せられた空気を、筐体１０２から硬化性の媒体上からそらす方向に導く。これらの例では、ルーバー通気孔１２２は気流及び排熱を、放出光方向１１１上の窓１１８からそらす方向へ筐体１０２から導く。そのため、熱は、窓１１８に隣接しまたは近くに配置された媒体からそれるように排出される。図に示すように、この方法では、熱放出口１０６は前面１０８の窓１１８の近くに配置されているが、熱せられた空気による硬化性ワーク片の表面の乱れは、熱せられた空気をルーバー通気孔１２２に導くことによって実質的に減少する。

図２を参照すると、照明モジュール１００は、さらに、背面１１０に吸気口１０３を備えている。吸気口１０３は、照明モジュールの中で空気を対流させるために筐体に１つまたはそれ以上開口部を備えている。また、照明モジュール１００は、吸気カバープレート１０５を含んでもよい。吸気カバープレート１０５は、吸気を筐体１０２中に導く１つまたはそれ以上の吸気口１０３を有している。吸気カバープレート１０５は、筐体１０２の背面１１０に設けられている。例えば、吸気は、（図示しない）ファンにより積極的にまたは自然対流による受動的に筐体１０２内で対流される。

代替の実施形態では、ファンの方向が逆で、空気が照明モジュールの筐体から背面１１０を通って出ていくように対流させてもよい。筐体１０２の背面１１０はさらに電気的または他の流入方法を備えてもよい。他の実施形態では、背面１１０は、内部ファン（図示せず）への空気の通路となる開口した格子を備えていてもよい。さらに、ここで開示した範囲内において、吸気口１０３の異なる形状及び配置は可能である。

図３は、図１の例示的な照明モジュールの側面図を示す。矢印１２７に示すように、空気は、背面１１０の吸気口１０３を介して照明モジュール１００に入る。照明モジュールの内部では、空気はヒートシンク１２０上を流れる。それによって、発光素子アレイから生成された熱は放散する。ヒートシンク１２０は筐体１０２の内部に配置されているが、図３では、筐体の内部の配置は破線で示されている。熱せられた空気は熱放出口１０６を通して照明モジュールを出ていく。ルーバー通気孔１２２の偏向面１２４は、筐体１０２の内部空間の方へ打ち抜かれているが、筐体の外形は実質的に変わっておらず、筐体１０２の上面１１６は、実質的に平面である。筐体１０２のこの一般的な直方体の外形は、照明モジュール１００に既存のシステムを取り付けたり、配置させたりすることを容易にする。

図３の偏向方向１２９の矢印が示すように、ルーバー通気孔１２２は、熱せられた空気を窓１１８から180°離れた方向、本質的に放出光方向１１１と反対方向であって、照明モジュール１００の筐体１０２からそれるように導く。この構成は、硬化プロセスを乱す空気を最小量にする。なぜなら、空気の通路は、照明モジュール１００の前面１０８にある窓１１８を通る放出光方向１１１と反対方向に、すなわち、硬化プロセスが起こっている媒体からそれるように、空気を導くからである。しかしながら、代替の実施形態において、ルーバー通気孔１２２は、空気及び廃熱を、窓１１８を通る放出光方向１１１と少なくとも90°の角度の方向に導く。ここで開示する範囲内において、他の角度でもよい。

別の実施形態では、ルーバー通気孔１２２を通る気流は、引き込むのとは反対に空気を背面１１０に押し込むような逆方向に駆動するファンによって、背面１１０を通って排出させるようにしてもよい。このような実施形態では、ルーバー通気孔１２２を通る空気の流れの方向は、図３の矢印１２９とは反対になる。また、逆流させた場合には、吸気口１０３を通る空気の流れの方向も、矢印１２７とは反対方向となる。

ルーバー通気孔１２２は、照明モジュール１００の筐体１０２から気流を導いて、熱を排熱する適切な形を有している。照明モジュール１００の外側まで延びる偏向面を備えてもよい。換言すれば、偏向面は上面１１６から底面方向に延びており、さらに、前面１０８の方向に傾斜してもよい。ルーバー通気孔は、それぞれ偏向面１２４を備えている。偏向面は、窓１１８及びヒートシンク１２０に向かう対角線の方向に筐体１０２の上面１１６から、筐体の内部に拡がっている。上記のように、ルーバー通気孔１２２は、１つまたはそれ以上の偏向面１２４の固体材料と、矢印１２９で示した材料の欠如した部分のように、空気が照明モジュール１００から流れ出す熱放出口１０６と、の両方を含んでいる。この構成は、図３に示されている。

図１−３では、照明モジュール１００は、４つの熱放出口１０６と、それぞれの熱放出口１０６に対応し、それぞれの熱放出口１０６から熱を導く４つのルーバー通気孔１２２を含んでいる。この例では、ルーバー通気孔１２２は、各熱放出口１０６の下に拡がるように配置されている。しかしながら、代替的な構成では、ルーバー通気孔の数は変えてもよい。ルーバー通気孔は、異なる形状または寸法を含んでいてもよい。また、短い非パンチセグメントが前面１０８から背面１１０までルーバー通気孔の長さ方向に沿って延び、それらが、筐体の一方の側面１１２から他方の側面１１４まで広がっていてもよい。このような実施形態は、ルーバー通気孔を通る空気の流れを実質的に妨害することなく、照明モジュール１００の筐体１０２に付加的な支持構造を与えている。

さらに、熱放出口１０６は、任意の適切な配置で照明モジュール１００の筐体１０２のいずれかの表面に配置されてもよい。例えば、熱放出口１０６及びそれに対応するルーバー通気孔１２２は、筐体１０２の前面１０８、背面１１０、２つの対抗する側面１１２、１１４、上面１１６及び（図示しない）底面に配置されてもよい。一例として、対応するルーバー通気孔１２２と組みになった熱放出口１０６は、発光素子アレイ１０４に非常に近い位置に配置される。なぜなら、ルーバー通気孔１２２は、光の放出方向、及び、媒体または硬化性ワーク片の表面からそれるように空気及び排熱を導く手助けをする。このように、この構成は、放熱に起因する硬化性ワーク片の表面に対する乱れを低減する。また、熱放出口１０６を、発光素子アレイ１０４に近接させて配置することにより、発光素アレイから生成される熱は、より簡便に放熱される。

ルーバー通気孔１２２に沿った熱放出口１０６は、発光素子アレイ１０４が起動中に熱を生成しているとき、ヒートシンク１２０から熱を最も効率的に放散させ、かつ、筐体１０２から熱と空気を排出させるように配置される。いくつかの例では、１つのヒートシンク１２０は、筐体から生成された熱を放散させるために筐体１０２の内部に配置され、放散された熱は、発光素子アレイ１０４の起動中に、熱放出口１０６からヒートシンンク１２０を経て排出される。

図４は、上面１１６と、上面１１６が固定された照明モジュール１００にあるルーバー通気孔１２２の部分分解図を示す。上面１１６は、例えば、一枚の金属シートから形成される。上面１１６は、端の曲線が角を形成するように形成されている。それらの角部は、筐体１０２の側面１１４及び（見えない）側面１１２への付着点として機能してもよい。また、角部は、側面自体の一部として機能してもよい。さらに、ルーバー通気孔１２２は、上面１１６を形成する原材料を押し出してもよい。

窓１１８は、照明モジュール１００の筐体１０２における一方の側面１１２から反対の側面１１４まで完全に延びていてもよい。この実施形態の窓１１８によれば、継ぎ目のない細長い光源を作製するために、複数の照明モジュールの側面と側面とを合わせて配置することもできる。拡張された硬化性ワーク片の表面の一例では、そのような実施形態は有効である。他の実施形態では、逆の配置が可能である。すなわち、ルーバー通気孔１２２は、筐体１０２の両側面１１２及び１１４にあり、窓１１８は、上面１１６から底面まで完全に延ばしてもよい。延びた発光表面を形成するために、複数の照明モジュールユニットは、上面から底面まで積み重なる。

さらに、取付片１２６は、側面１１２から側面１１４まで照明モジュール１００の幅だけ延びている。取付片１２６は、筐体１０２における前面１０８と上面１１６との間に接合点を提供する。取付片１２６は、ヒートシンク１２０からの空気の対流が前面１０８と上面１１６との間の継ぎ目からワーク片の表面に対流することがないように気密シールを提供する。図４に示すように、取付片１２６は、上面１１６（一体型な角部１４０を含む）と前面１０８との間に構造的な接合を提供する様々な凹み、突起１５５、孔の形状をしている。

取付片１２６は、同等の通気孔が他の通気孔と対称に形成されるように、ルーバー通気孔に平行な傾斜した裏面を有している。同時に上面１１６と前面１０８との間の構造的な取付及び接続を可能にしている。取付片１２６は、ヒートシンク１２０の上面に実質的に平行になるようにヒートシンク１２０の上面に配置されている。さらに、照明モジュール１００が実際に取付片１２６を用いて組み立てられるとき、取付片は、前面１０８、上面１１６、側面１１２、側面１１４及び／またはヒートシンク１２０の上面に直接接触する。図４に見られるように、取付片１２６は、取付片１２６を筐体１０２に固定するためにいくつかの孔１５６を含んでいる。この方法では、取付片１２６は、筐体１０２への構造的な取付を提供する。また、通気孔の残りの部分に付加的なルーバー通気孔を提供するための傾斜になっていてもよい。ルーバー通気孔１２２の角度と同様の角度で、取付片１２６は、発光素子アレイ１０４により生成された熱せられた空気を筐体１０２から筐体１０２の外へ移動させるのに寄与する。

図５（ａ）を参照すると、筐体１０２の上面１１６を形成する例示的な構成要素の下面が図示されている。角部１４０は、上面１１６に対して直角（略90°）で配置されている。ルーバー通気孔１２２の偏向面１２４は、筐体１０２の内部空間の方へ延び、上面１１６は、筐体１０２の残りの部分に結合している。ルーバー通気孔の先端１２８は、偏向面１２４と同じ方向に延びている。しかし、先端は、取付片１２６を用いて気密シールを形成している（図４参照）。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部を拡大した図である。偏向面１２４の幅１２５は、熱の放出口１０６の幅１３１よりも小さいかまたは同じである。偏向面は、筐体１０２の上面１１６を形成する原材料から内側に押し出し、プレス、または他の方法で形成される。換言すれば、上面１１６は、いくつかの幾何学的な特徴を形成するように折り曲げられた金属の連続したシートから形成される。例えば、角部１４０は、実質的に上面１１６の中央部に90°になるように、もともと平面な位置から折り曲げられる。同様に、偏向面１２４は、もともと連続していた上面１１６から部分的に切断され、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような角度で折り曲げる。この方法では、偏向面１２４は、固体材料を含み、偏向面１２４を折り曲げることにより残された空間は、熱放出口１０６と呼ばれる。

先端１２８も、もともとは連続した金属のシートの一部であり、照明モジュール１００が組み立てられるときに筐体１０２の内部に飛び出るように（偏向面１２４と同様に）切断され、折り曲げられる。図５（ａ）及び（ｂ）に見られるように、各偏向面１２４は、形状及びサイズが実質的に同一であってもよい。他の構成も可能である。例えば、偏向面１２４の幅１２５は、各偏向面が先端１２８から遠ざかるにつれ、徐々に増加してもよい。また、ボルト孔１３０は、組み立てを簡単にするために、上面１１６を形成する金属シートに形成してもよい。接着、釘打ち、溶接及びリベット等、筐体１０２の構成要素を取り付ける他の方法は可能である。

図６を参照すると、照明モジュール１００の部分断面図が示されている。断面は、側面１１４から見た側面１１２及び側面１１４に平行にとられている。図６に示すように、ルーバー通気孔１２２は、少なくとも熱放出口１０６の一部を超えて延びてもよい。熱放出口１０６は、ヒートシンク１２０の近傍に配置されている。ヒートシンク１２０は、複数のフィン１２３を含み、熱的及び／または電気的に発光素子アレイ（図示せず）に結合してもよい。反射クランプ１３６は、発光素子をヒートシンク１２０に保持するために使われる。熱放出口１０６の幅１３９は、上面１１６における熱放出口を分離する部分の幅１３８と同じであってよい。

ヒートシンク１２０のフィン１２３は、フィンの畝と溝が筐体１０２の前面１０８から裏面（図示せず）まで延びるように配置されている。換言すれば、ヒートシンク１２０のフィン１２３は、筐体の側面１１２及び１１４と平行である。発光素子アレイは、放出光方向１１１に光を放出する。ルーバー通気孔１２２は、放散された熱及び／または熱せられた空気を、放出光方向１１１から少なくとも90°それた偏向方向１２９に導く。

取付片１２６は、図６にも見ることができる。取付片は、筐体１０２の構造的な支持を与える構成となっている。これは、取付片１２６の凹部及び突起１５５が、筐体１０２の内部と外部との間の気密シールとなるのと同様に、しっかりした骨格を形成するために上面１１６におけるヒレや他の形状との接触面となっている。さらに、留め具１５７は、照明モジュール１００の組み立てを保証するために、取付片１２６の孔１５６と同様に上面１１６の孔に挿入される。一例では、留め具１５７は、取付片１２６のみに通す。一方、他の例では、上面１１６及び取付片をヒートシンク１２０に固定するために留め具はヒートシンク１２０まで通す。取付片１２６の端面はヒートシンク１２０の端面と同一平面上にあってもよい。

取付片１２６は、図６に示すような断面形状を有している。すなわち、水平端１３７は実質的に上面１１６と同一平面である。また、先端１４１は、水平端１３７から上面１１６まで傾斜して延びている。先端１４１は、0°から90°の間の角度を有している。いくつかの例では、先端１４１は、図６に見られるように、偏向面１２４と実質的に平行である。換言すれば、先端１４１は、偏向面１２４と同じ角度を共有してもよい。このように、先端１４１は、熱せられた空気を、ヒートシンク１２０から偏向方向１２９に沿って筐体の外へ導く。一つの機能として、取付片１２６は、筐体１０２の構造的支持を与える補助となり、上面１１６、前面１０８、ヒートシンク１２０及び他の部品とを連結する。さらに、２つめの機能として、取付片１２６は、先端１４１を傾けることにより、他の偏向面１２４と同様の形式でルーバー通気孔１２２の偏向面として作用する。この意味で、先端１４１は、前面１０８に最も近い第１の偏向面であり、ルーバー通気孔１２２及びフィン１２３よりも前に位置している。

図６に見られるように、４つのルーバー通気孔１２２は、上面１１６に含まれている。各ルーバー通気孔は、４つの熱放出口１０６及び４つの偏向面１２４を含んでいる。このように、ルーバー通気孔１２２は、前面１０８から遠く離れたヒートシンク１２０の端を超えるまでは延びていない。具体的には、前面１０８から４番目の偏向面１２４は、フィン１２３の先端に接近している。換言すれば、ルーバー通気孔１２２の最も後方のものは、ヒートシンク１２０の後端部と実質的に位置が合っている偏向面１２４を有している。この位置合わせは、ヒートシンク１２０によって通気された熱せられた空気を、熱放出口１０６から逃がすのを可能にする。いくつかの構成では、ルーバー通気孔１２２は、ヒートシンク１２０の後端部よりも背面の方向へ延びていない。偏向面１２４とヒートシンク１２０との間のこのような配置では、筐体１０２に流入した空気は、ルーバー通気孔１２２を通して筐体から出ていく前にヒートシンク１２０の方へ導かれる。もし、フィン１２３を超えて延びた追加のルーバー通気孔１２２があると、筐体１０２に流入した空気はヒートシンク１２０から熱を伝達される前に出ていくことになり、熱交換性能が低下する。

図６に示す本構成では、実質的に吸気空気のすべては、シートシンク１２０と反応する前にルーバー通気孔１２２を通って逃げずに、フィン１２３を通るように導かれる。これにより、熱交換効率を向上させている。さらに、偏向面とフィンとの間に小さなギャップがあるように、偏向面１２４は、フィン１２３に近接している。このように、吸気空気はフィン１２３を通って流れ、ヒートシンク１２０を通って再循環しないように直接熱放出口１０６を通って出ていく。この方法では、吸気空気とヒートシンク１２０との間の熱交換は、照明モジュール１００の全体的な性能を向上させるために最適化されている。もし、フィン１２３と偏向面１２４との間に大きな空間がある場合には、空気は、フィン１２３の頂部に沿って流れ、前面１０８から離れたところを再循環する。この空気流は、熱交換性能及び照明モジュールの効率を低下させる。

また、図６には、硬化性ワーク片表面６１０の一例を示す。照明モジュール１００は、窓１１８が硬化性ワーク片表面６１０に対向するように配置されている。このように、発光素子アレイから放出光方向１１１へ放出された光は、硬化性ワーク片表面６１０を照射する。

図７を参照して、前図で示された照明モジュール１００を用いた硬化性ワーク片表面を照射する例示的な方法を示す。理解を容易にするために、図１−６で符号付けされた構成について説明する。方法７００は、７１０で始まる。すなわち、照明モジュールを硬化性ワーク片表面に対向させて配置する。例えば、照明モジュール１００は、窓１１８が硬化性ワーク片表面に対向するように配置される。図６で示すように、７４０では、ワーク片表面を照射するために、発光素子アレイから光を方向１１１へ放出させる。次に、７５０では、図３の方向１２７に見られるように、空気を、吸気口１０３を通って能動的または受動的に対流させる。次に、７６０において、筐体中及び１つまたはそれ以上のヒートシンク１２０にわたって空気を対流させる。発光素子アレイ１０４から生成された熱は、ヒートシンク１２０への伝導を介して放散され、さらに、ヒートシンク１２０の外部表面にわたって対流した空気への伝導及び放射により放散される。もし、ヒートシンク１２０がフィンである場合には、熱伝導面積及び熱伝導放散率は、ヒートシンク１２０がフィンでない場合に比べて増加する。

次に、方法７００は、７７０に続き、熱及び／または熱せられた空気を、熱放出口１０６から出ていくように対流させる。７８０では、筐体１０２が少なくとも部分的に熱放出口１０６にわたって延びるルーバー通気孔１２２を備えている場合には、放出光方向１１１からそれるように熱せられた空気を偏向方向１２９に偏向する（図３参照）。例えば、偏向方向１２９は、放出光の方向から少なくとも90°離れている。７８０が完了すると、方法７００は終了する。

図８には、照明モジュール１００の照明システム８００における構成例のためのブロック図が示されている。一例では、照明システム８００は、発光サブシステム８１２、コントローラ８１４、電源８１６及び冷却サブシステム８１８を備えた照明モジュール１００を備えている。発光サブシステム８１２は、複数の半導体デバイス８１９を備えている。複数の半導体デバイス８１９は、例えば、線形または２次元のＬＥＤデバイスアレイのような発光素子の線形アレイ８２０であってもよい。複数の半導体デバイス８１９は、図８の矢印に示されているような放射出力８２４を提供している。放射出力８２４は、照明システム８００から固定された面に配置されたワーク片８２６への放出光方向１１１に導かれている。

放射出力８２４は、結合光学８３０を介してワーク片８２６に向けられる。結合光学８３０は、使用される場合、様々に実施される。一例として、結合光学８３０は、放射出力８２４をワーク片８２６の表面に向かわせるために半導体デバイス８１９と窓８６４との間に介在する１つまたはそれ以上の層、材料または他の構造を含んでいる。一例として、結合光学８３０は、放射出力８２４の集光、凝集、コリメーションを向上させる。さもなければ、放射出力の品質または有効な量まで向上させるマイクロレンズアレイを含んでもよい。別の例としては、結合光学８３０は、マイクロ反射鏡アレイを含んでいてもよい。このようなマイクロ反射鏡アレイを使用するためには、放射出力８２４を提供する各半導体デバイス８１９は、一対一で各マイクロ反射鏡内に配置されていてもよい。

結合光学８３０の各層、各材料、または他の構造は、選択された屈折率を有している。屈折率を適切に選ぶことにより、放射出力８２４の経路内における層、材料及びその他の構造の間の界面での反射を選択的に制御することができる。一例として、半導体デバイス８１９とワーク片８２６との間に配置された選択された界面、例えば窓８６４において、屈折率の違いを制御することにより、その界面における反射は、減少または増加される。それにより、ワーク片８２６への最終段階での放射出力８２４の伝播を促進させる。例えば、結合光学は、二色性の反射鏡、つまり、入射光における特定の波長は吸収され、一方で、他の波長は反射され、ワーク片８２６の表面に集束されるような反射鏡を含む。

結合光学は、様々な目的に使用される。目的には、例えば、半導体デバイス８１９を保護するため、冷却サブシステム８１８に関連した冷却流体を保持するため、放射出力８２４を凝集及び／またはコリメートするため、または、その他の単独の目的、または組み合わせた目的が含まれる。さらなる例として、照明システム８００は、ワーク片８２６に特に伝播されるように、放射出力８２４の効果的な品質、均一性、または、量を向上させるための結合光学８３０を使用する。

複数の半導体デバイス８１９のいくつか、または全ては、コントローラ８１４にデータを提供するために結合エレクトロニクス８２２を介してコントローラ８１４に結合されてもよい。さらに以下に説明するように、コントローラ８１４は、例えば、結合エレクトロニクス８２２を介してデータを供給している半導体デバイス８１９を制御するために用いられてもよい。コントローラ８１４はまた、電源８１６及び冷却サブシステム８１８に接続され、これらを制御するために用いられてもよい。例えば、コントローラ８１４は、線形アレイ８２０の中央に分布された発光素子に大きな駆動電流を供給してもよいし、ワーク片８２６に照射される光の有効な幅を拡げるために、線形アレイ８２０の端部に分布された発光素子に小さな駆動電流を供給してもよい。また、コントローラ８１４は、電源８１６及び冷却サブシステム８１８からデータを受け取ってもよい。一例では、ワーク片８２６の表面の１つまたはそれ以上の位置における照度は、センサーによって検出され、フィードバック制御方式でコントローラ８１４に送信される。さらなる例において、コントローラ８１４は、他の照明システム（図８には図示されない）との両方を調整するために、他の照明システムのコントローラと通信してもよい。例えば、複数の照明システムのコントローラ８１４は、マスタースレーブカスケード制御アルゴリズムで動作する。ここで、コントローラのうちの一つの設定値は、他のコントローラの出力によって設定される。別の照明システムと連動して照明システム８００の動作のための他の制御方式を用いてもよい。別の例として、平行に配置された複数の照明システムのコントローラ８１４は、複数の照明システムを横切る照射光の均一性を増加させるために同じ方法で、照明システムを制御してもよい。

電源８１６、冷却サブシステム８１８及び発光サブシステム８１２に加えて、コントローラ８１４は、内部構成要素８３２及び外部構成要素８３４を制御するために接続されて使用されてもよい。構成要素８３２は、照明システム８００の内部にあってもよいし、構成要素８３４は、照明システム８００の外部にあってもよいが、ワーク片８２６（例えば、取扱い装置、冷却装置、他の外部装置）と関連づけられているか、または、さもなければ、照明システム８００がサポートする光反応（例えば、硬化）に関係してもよい。

１つまたはそれ以上の電源８１６、冷却サブシステム８１８、発光サブシステム８１２及び／または構成要素８３２及び８３４からコントローラが受け取ったデータは、様々な種類のものである。一例として、データは、半導体デバイス８１９に結合付けられた１つまたはそれ以上の特徴を代表している。他の例では、データは、データを提供する各発光サブシステム８１２、電源８１６、冷却サブシステム８１８、内部構成要素８３２及び外部構成要素８３４に関連付けられた特徴を代表している。さらに、別の例として、データは、ワーク片８２６（例えば、放射出力エネルギーまたはワーク片に向けられた特別な構成要素）に関連した１つまたはそれ以上の特徴を代表している。また、データは、これらの特徴のいくつかの組み合わせを代表している。

コントローラ８１４は、そのようなデータの受信に対して、そのデータに応答するように用いられる。例えば、そのような構成要素からのデータに応じて、コントローラ８１４は１つまたはそれ以上の電源８１６、冷却サブシステム８１８、（１つまたはそれ以上の半導体デバイスが結合した）発光サブシステム８１２、及び／または構成要素８３２及び８３４を制御する。一例として、ワーク片８２６に関連した１つまたはそれ以上のポイントで光エネルギーが不十分であることを示す発光サブシステム８１２からのデータに応じて、コントローラ８１４は、（ａ）１つまたはそれ以上の半導体デバイス８１９への電源供給を増加させる、（ｂ）（例えば、冷却すれば、特定の照明デバイスが増大させた放射出力を供給するならば）冷却システム８１８を介して発光サブシステムの冷却を増加させる、（ｃ）そのようなデバイスに電源を供給する時間を増加させる、（ｄ）上記を組み合わせる。

発光サブシステム８１２の個々の半導体デバイス８１９（例えば、ＬＥＤデバイス）は、コントローラ８１４によって独立に制御されてもよい。例えば、コントローラ８１４は、第１の強度及び波長等の光を放出する１つまたはそれ以上の個々のＬＥＤデバイスの第１のグループを制御し、一方で、異なる強度及び波長等の光を放出する１つまたはそれ以上の個々のＬＥＤの第２のグループを制御する。１つまたはそれ以上の個々のＬＥＤデバイスの第１のグループは、半導体デバイスの同じ線形アレイ８２０中にあってもよいし、複数の照明システム８００の半導体デバイス８１９の１つ以上の線形アレイのものであってもよい。半導体デバイス８１９の線形アレイ８２０は、また、他の照明システムにおける半導体デバイスの他の線形アレイのコントローラ８１４によって独立に制御されてもよい。例えば、第１の線形アレイの半導体デバイスは、第１の強度及び波長の光を放出するように制御されてもよいし、同様に、他の照明システムにおける第２の線形アレイの半導体デバイスは、第２の強度及び波長の光を放出するように制御されてもよい。

さらなる例として、第１の条件のセット（例えば、特定のワーク片、光反応、及び／または、動作条件）のもとで、コントローラ８１４は、第１の制御方式を実施するために照明システム８００を動作させる一方で、第２の条件のセット（例えば、特定のワーク片、光反応、及び／または、動作条件）のもとで、コントローラ８１４は、第２の制御方式を実施するために照明システム８００を動作させる。上述のように、第１の制御方式は、第１の強度及び波長等の光を放出するために、１つまたはそれ以上の個々の半導体デバイス（例えば、ＬＥＤデバイス）の第１のグループを動作させることを含み、一方、第２の制御方式は、第２の強度及び波長等の光を放出するために、１つまたはそれ以上の個々の半導体デバイス（例えば、ＬＥＤデバイス）の第２のグループを動作させることを含んでいる。ＬＥＤデバイスの第１のグループは、第２のグループと同じＬＥＤデバイスのグループであり、１つまたはそれ以上のＬＥＤアレイに跨っているか、または第２のグループと異なるＬＥＤデバイスの異なるグループであり、ＬＥＤデバイスの異なるグループは、１つまたはそれ以上のＬＥＤデバイスのサブセットを含んでいる。

冷却サブシステム８１８は、発光サブシステム８１２の温度挙動を管理するために用いられる。例えば、冷却サブシステム８１８は、発光サブシステム８１２、より具体的には、半導体デバイス８１９に冷却を提供する。例えば、冷却サブシステム８１８は、空気または他の流体（例えば、水）の冷却システムを備えてもよい。冷却サブシステム８１８は、半導体デバイス８１９、それらの線形アレイ８２０、または、結合光学８３０に付着した冷却フィンのような冷却要素を含んでもよい。例えば、冷却サブシステムは、結合光学８３０にわたって冷却空気の送風を含んでもよく、結合光学８３０は、熱伝導を向上させるために、外部フィンが装備される。冷却サブシステムはさらに、１つまたはそれ以上のルーバー通気孔１２２及び／または吸気口１０３を備えてもよい。上記のように、ルーバー通気孔１２２は、放散された熱及び／または、熱せられた空気を、放出光方向１１１から少なくとも90°それた偏向方向１２９に導く補助をする。上述したように、吸気口１０３は、空気を筐体１０２の中へ導く補助をしてもよい。ここで、吸気された空気は、続けて、放出光方向１１１及び硬化性ワーク片またはワーク片８２６からそれるように偏向方向１２９に導かれる。

照明システム８００は、種々の用途に使用される。例えば、以下に限定されないが、インク印刷からＤＶＤの製作及びリソグラフィまでのアプリケーションを含む。照明システム８００が用いられるアプリケーションは、動作パラメータに関連付けられてもよい。つまり、そのアプリケーションは、次のような動作パラメータ、すなわち、１つまたはそれ以上のレベルの放射パワーの規定、１つまたはそれ以上の波長、１つまたはそれ以上の時間間隔に関連付けられる。そのアプリケーションに関連付けられた光反応を適切に達成するために、光パワーは、前もって決まられた１つまたは複数のパラメータ（特定の時間、回数、または時間間隔）で、ワーク片８２６またはワーク片の近くに伝播される。

意図されたアプリケーションのパラメータに追随させるために、放射出力８２４を提供する半導体デバイス８１９は、温度、スペクトラム分布及び放射出力のようなパラメータに関した特定の特徴に応じて動作させてもよい。それと同時に、半導体デバイス８１９は、半導体デバイスの製造に関した特定の動作仕様を有し、故障や不良を未然に防ぐようになっていてもよい。照明システム８００の他の要素は、動作仕様に関連付けられていてもよい。これらの仕様は、他のパラメータ仕様の中で、動作温度および適用電力（例えば、最大値と最小値）の範囲を含んでいてもよい。

したがって、照明システム８００は、アプリケーションのパラメータの監視をサポートする。また、照明システム８００は、それぞれの特性や仕様など、半導体デバイス８１９の監視を提供する。さらに、照明システム８００は、その特性や仕様を含む照明システム８００の選択された他のコンポーネントの監視を提供する。

そのような監視の提供は、照明システム８００が信頼できると評価できるようなシステムの適切な動作の検証を可能にする。例えば、照明システム８００は、１つまたはそれ以上のアプリケーションパラメータ（温度、スペクトラム分布、放射パワー等）、パラメータに関連付けられた任意の要素の特性、及び／または、任意の要素の動作仕様に関して不適切に動作されるかもしれない。監視の供給は、１つまたはそれ以上のシステムの構成要素からコントローラ８１４が受け取ったデータに応じて応答及び実行される。

監視は、システムの動作の制御をサポートしてもよい。例えば、制御方式は、１つまたはそれ以上のシステムの構成要素からのデータを受け取り、かつ応答するコントローラ８１４を介して実施される。上述のように、この制御方式は、直接（例えば、構成要素の動作に関するデータに基づいた構成要素に対する制御信号を通して構成要素を制御することにより）実施されるか、または、間接的（他の構成要素の適合した動作に対する制御信号を通して構成要素を制御することにより）実施される。一例として、半導体デバイスの放射出力は、発光サブシステム８１２に印加される発光出力を調整する電源に対する制御信号を通して、及び／または、発光サブシステム８１２に適用される冷却を調整する冷却サブシステム８１８に対する制御信号を通して、間接的に調整される。

制御方式は、システムの適切な動作及び／または応用の実行を可能及び／または向上させるために用いられる。より具体的な例では、例えば、半導体デバイス８１９を仕様以上に加熱することを阻止するため、または、光反応を行わせるために十分な放射エネルギーをワーク片８２６に向けさせるために、線形アレイ放射出力と、その動作温度とのバランスを可能及び／または向上させるために制御は実施される。

いくつかのアプリケーションでは、高放射電力は、ワーク片８２６に伝播される。したがって、発光サブシステム８１２は、半導体デバイス８１９の線形アレイ８２０を用いながら実施される。例えば、発光サブシステム８１２は、高密度の発光ダイオードを用いながら実施される。ＬＥＤアレイは、本明細書に詳細に記載されているが、当然のことながら、半導体デバイス８１９及び線形アレイ８２０は、本発明の原理から逸脱することなく、例えば、有機発光ダイオード、レーザダイオード、他の半導体レーザを含む他の発光技術を用いながら実施されてもよい。

上記に開示された様々な照明モジュール及び他の特徴、機能、またはそれらの代替は、多くの他の異なったシステム、方法または応用に組み合わされることが理解できよう。例えば、照明モジュールから空気または熱を導く方法は、上記に開示されたルーバー通気孔を使用してもよい。また、種々の現在予見できないまたは予期しない代替物、修正、変形、または改良は、以下に続く特許請求の範囲によって包含されることを意図した当業者によってなされてもよい。このように、ルーバー通気孔をもった照明モジュールのための方法及び装置の特定の実施形態について説明したが、これらの具体的な参照は、以下の特許請求の範囲に記載された発明の範囲を限定するものとしてみなされることは意図されていない。

様々な範囲の代替が所望される。例えば、照明モジュールは、モジュールの縦軸に垂直な表面であって、複数の横に延びたルーバー通気孔を含む表面を有する筐体と、平らな基板上に配列し、平らな窓の後方に配置された発光素子のアレイ、必要に応じて１つまたはそれ以上のレンズまたは他の光修正機能を含み、筐体の最も幅の広い部分と少なくとも同じ幅に拡がり、筐体の幅まで完全にまたがった窓、発光素子アレイと熱的に結合したヒートシンクであって、相互間に垂直方向の空間を有した縦に拡がる複数のフィンを含んだヒートシンク、必要に応じて、縦に拡がる複数のフィンの上方には、複数のルーバー通気孔が配置されている。

照明モジュールはさらに、フィンの直背後であって、窓に面する位置に配置され、最も後方のルーバー通気孔の後ろに垂直に配置されたファンを備えてもよい。照明モジュールはさらに、ファンの背後に配置されたパワーエレクトロニクスを備えてもよい。照明モジュールはさらに筐体の内部への拡張を含むルーバー通気孔を有してもよい。照明モジュールはさらにＬＥＤの線形アレイである発光素子アレイを有してもよい。照明モジュールはさらにヒートシンクのフィンの上面とルーバー通気孔との間に構成要素を有していなくてもよい。照明モジュールはさらに、基板とヒートシンクとの間に構成要素がないように、ヒートシンクに直接取り付けられ、パワーエレクトロニクスによって電源供給された基板を有してもよい。照明モジュールはさらにプリンタ、または、滅菌システム、ファイバー硬化システムのようなインク硬化システムに配置されたモジュールを有してもよい。例えば、照明モジュールは、モジュールによる硬化用の紫外光を通す光ファイバーケーブルに近接して配置されてもよい。別の例として、照明モジュールは、血液容器等の滅菌させる構成要素に近接させて配置されてもよい。

Claims (16)

1. 発光素子アレイと、
   前記発光素子アレイに熱的に結合したヒートシンクと、
   前記発光素子アレイを含む筐体と、
   前記筐体の上面に設けられ、前記ヒートシンクの近傍に開口する複数の熱放出口と、
   前記筐体内へ押し出され、複数の前記熱放出口の下方に拡がり、光が放射される放出光方向からそれた偏向方向に複数の前記熱放出口から熱を導くような形状をした複数のルーバー通気孔と、
   前記筐体における前面と前記上面との間の接合点を提供する取付片と、
   を備え、
   前記発光素子アレイは、前記筐体の前記前面の平らな窓の後方に配置され、
   前記窓は、前記筐体の最も幅の広い部分と少なくとも同じ幅に拡がり、前記筐体の幅まで完全に拡がり、
   複数の前記ルーバー通気孔は、前記筐体の前記上面から内側に押し出された偏向面を備え、
   前記取付片は、前記偏向面と実質的に平行な裏面を有する照明モジュール。
2. 前記発光素子アレイは、前記筐体の前面の前記窓の近傍に位置し、前記筐体の前記前面の窓に面し、前記放出光方向に前記前面の窓を通して前記光を放出する請求項１に記載の照明モジュール。
3. 前記偏向方向は、前記放出光方向と反対方向を含む請求項１に記載の照明モジュール。
4. 前記上面は、前記窓を含む前記筐体の前面と異なる前記筐体の面を含む請求項１に記載の照明モジュール。
5. 発光素子アレイと、
   前記発光素子アレイに熱的に結合したヒートシンクと、
   筐体の前面の平らな窓を通して放出光方向に光を放出する前記発光素子アレイを含む前記筐体と、
   前記筐体に設けられ、前記ヒートシンクの近傍に開口する複数の熱放出口と、
   複数の前記熱放出口に対応し、前記筐体内へ押し出され、複数の前記熱放出口から前記筐体の内側に拡がり、複数の前記熱放出口から偏向方向にそれるように熱を導く形状及び角度をした複数のルーバー通気孔と、
   前記筐体における前記前面と上面との間の接合点を提供する取付片と、
   を備え、
   前記窓は、前記筐体の最も幅の広い部分と少なくとも同じ幅に拡がり、前記筐体の幅まで完全に拡がり、
   複数の前記ルーバー通気孔は、前記筐体の前記上面から内側に押し出された偏向面を備え、
   前記取付片は、前記偏向面と実質的に平行な裏面を有する照明モジュール。
6. 前記筐体の前記上面は実質上平面である請求項５に記載の照明モジュール。
7. モジュールの縦軸に垂直な上面であって複数の横に延びたルーバー通気孔を含む前記上面を有する筐体と、
   平らな基板上に配列し、前記筐体の前面の平らな窓の後方に配置された発光素子アレイと、
   前記発光素子アレイと熱的に結合したヒートシンクと、
   前記筐体における前記前面と前記上面との間の接合点を提供する取付片と、
   を備え、
   前記窓は、前記筐体の最も幅の広い部分と少なくとも同じ幅に拡がり、前記筐体の幅まで完全に拡がり、
   前記ヒートシンクは、相互間に垂直方向の空間を有した縦に拡がる複数のフィンを含み、縦に拡がる複数の前記フィンの上方には、複数の前記ルーバー通気孔が配置され、
   複数の前記ルーバー通気孔は、前記筐体内へ押し出され、前記上面に設けられた複数の熱放出口の下方に拡がり、光が放射される放出光方向からそれた偏向方向に複数の前記熱放出口から熱を導くような形状をし、
   複数の前記ルーバー通気孔は、前記筐体の前記上面から内側に押し出された偏向面を備え、
   前記取付片は、前記偏向面と実質的に平行な裏面を有する照明モジュール。
8. 前記フィンの直背後に配置され、前記窓に面し、最も後方の前記ルーバー通気孔の後ろに垂直に配置されたファンをさらに有する請求項７に記載の照明モジュール。
9. ファンの背後に配置されたパワーエレクトロニクスをさらに備えた請求項７に記載の照明モジュール。
10. 前記ルーバー通気孔は前記筐体の内部への拡張を含む請求項７に記載の照明モジュール。
11. 前記発光素子アレイは、発光ダイオード（LEDs）の単一の線形アレイを含む請求項７に記載の照明モジュール。
12. 前記ヒートシンクの前記フィンの上面と前記ルーバー通気孔との間に構成要素を有していない請求項７に記載の照明モジュール。
13. 前記基板は、前記基板と前記ヒートシンクとの間に構成要素がないように、前記ヒートシンクに直接取り付けられ、パワーエレクトロニクスにより給電された請求項７に記載の照明モジュール。
14. 前記モジュールは、インク硬化システム、殺菌システム、または、ファイバー硬化システムに配置される請求項７に記載の照明モジュール。
15. 前記取付片は、前記筐体における前記前面と前記上面との間の構造的な接合を提供する様々な凹み、突起、孔を含む請求項７に記載の照明モジュール。
16. コントローラ、電源、冷却サブシステムをさらに備える請求項７に記載の照明モジュール。

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