(57)【要約】【課題】安定した強度の紫外線を得るこことができる紫外線ＬＥＤ駆動装置の提供。【解決手段】紫外線ＬＥＤ光源１１と、紫外線ホトダイオード１２と、差動増幅デバイス１５と、基準電圧源１４と、を備え、紫外線ホトダイオード１２が紫外線ＬＥＤ光源１１からの光出力を電気信号に変換して差動増幅デバイス１５へ供給し、差動増幅デバイス１５が、上記変換された電気信号と基準電圧源１４からの基準電圧とを比較して、紫外線ＬＥＤ光源１１からの光出力が一定になるように紫外線ＬＥＤ光源１１に駆動電流を供給するよう構成されている、紫外線ＬＥＤ駆動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線ＬＥＤ光源と、紫外線ホトダイオードと、差動増幅デバイスと、基準電圧源と、を備え、
紫外線ホトダイオードが紫外線ＬＥＤ光源からの光出力を電気信号に変換して差動増幅デバイスへ供給し、
差動増幅デバイスが、上記変換された電気信号と基準電圧源からの基準電圧とを比較して、紫外線ＬＥＤ光源からの光出力が一定になるように紫外線ＬＥＤ光源に駆動電流を供給するよう構成されている、
紫外線ＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
紫外線ＬＥＤ光源に対するサージ保護回路をさらに有する請求項１記載の紫外線ＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
紫外線ＬＥＤ光源が波長２５０〜３１０ｎｍの紫外線を出力する請求項１又は２記載の紫外線ＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
紫外線ＬＥＤ光源からの光出力が殺菌目的で使用される請求項１〜３のいずれか１項記載の紫外線ＬＥＤ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線ＬＥＤ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、紫外線の光源として紫外線ＬＥＤが提示されている。従来から紫外線の光源として用いられていた水銀ランプとの対比で、紫外線ＬＥＤは種々の利点を有する。具体的には、紫外線ＬＥＤはスペクトルの比較的狭い波長の発光が可能であり、光学フィルターを要さずとも、特定波長に限定した出射パワーを一定に制御しやすい。紫外線ＬＥＤでは、水銀ランプにとって必要な大掛かりな制御装置は不要であり、低エネルギーで駆動可能である。実使用域において、紫外線ＬＥＤでは、出力する紫外線の強度について温度依存性が小さく、強度の制御が容易である。紫外線ＬＥＤでは入力する電流と出力する紫外線の強度とが概ね比例関係にあり、所望の強度の紫外線を得ることが容易である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
紫外線ＬＥＤは上述のような優れた特性を有するが、その応用範囲を広げるためには、出力される紫外線の強度を精密に制御することが好ましい。例えば、殺菌用途に紫外線ＬＥＤを用いる場合に、紫外線の強度が安定していれば、殺菌の程度は紫外線の照射時間をコントロールすればよいことになる。そのためには、紫外線ＬＥＤへ入力する電流値を安定化させることが重要である。本発明は、安定した強度の紫外線を得るこことができる紫外線ＬＥＤ駆動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような本発明を完成した。
（１）紫外線ＬＥＤ光源と、紫外線ホトダイオードと、差動増幅デバイスと、基準電圧源と、を備え、紫外線ホトダイオードが紫外線ＬＥＤ光源からの光出力を電気信号に変換してモニタ光出力電圧として差動増幅デバイスへ供給し、差動増幅デバイスが、モニタ光出力電圧と基準電圧源からの基準電圧とを比較して、紫外線ＬＥＤ光源からの光出力が一定になるように紫外線ＬＥＤ光源に駆動電流を供給するよう構成されている、紫外線ＬＥＤ駆動装置。
（２）紫外線ＬＥＤ光源に対するサージ保護回路をさらに有する（１）の紫外線ＬＥＤ駆動装置。
（３）紫外線ＬＥＤ光源が波長２５０〜３１０ｎｍの紫外線を出力する（１）又は（２）の紫外線ＬＥＤ駆動装置。
（４）紫外線ＬＥＤ光源からの光出力が殺菌目的で使用される（１）〜（３）の紫外線ＬＥＤ駆動装置。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、ＡＰＣ回路の利用により、紫外線ＬＥＤ光源から出力される紫外線の強度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置の一例の動作原理を表すブロック図である。
【図２】本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置の回路例である。
【図３】本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置の他の回路例である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を適宜参照しながら本発明を説明する。本発明は、図示された態様に限定されるわけではない。
【０００８】
図１は、本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置の一例の動作原理を表すブロック図である。本発明ではＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路とよばれる回路を用いる。紫外線ＬＥＤ光源１１から紫外線が出力される。本発明では、出力された紫外線を「光」とも記載する。紫外線の出力を図１では矢印１１１及び矢印１１２で描写している。主として、矢印１１１で表される紫外線は紫外線照射の本来の目的のために用いられる。例えば、矢印１１１で表される紫外線を殺菌対象物に照射することにより、当該対象物を殺菌することができる。本発明では、紫外線照射の目的は特に限定されない。
【０００９】
紫外線ＬＥＤ光源から出力される紫外線の一部は矢印１１２で示されるように、紫外線ホトダイオード１２へと向けられる。紫外線ホトダイオード１２は、紫外線ＬＥＤ光源１１から出力された紫外線（矢印１１２）をモニターして、その強度に応じた電気信号を得ることができる。そのようにして得られた電気信号をモニタ光出力電圧１３として用いる。
【００１０】
モニタ光出力電圧１３は、差動増幅デバイス１５に送られる。差動増幅デバイス１５には基準電圧源からの基準電圧１４が送られる。差動増幅デバイス１５ではモニタ光出力電圧１３と基準電圧１５とが比較され、所定の電流を出力して、必要に応じて増幅器１６を経て、紫外線ＬＥＤ光源１１の駆動電流として供給される。このとき、差動増幅デバイス１５は、紫外線ＬＥＤ光源からの紫外線の照射が一定になるように調整される。例えば、何らかの原因により光出力が上がった場合には、上昇した光出力を紫外線ホトダイオード１２が検知して、紫外線ＬＥＤ光源１１への駆動電流を少なくなるように構成されている。また、何らかの原因により光出力が下がった場合には、下落した光出力を紫外線ホトダイオード１２が検知して、紫外線ＬＥＤ光源１１への駆動電流を多くするように構成されている。光出力の増減は、紫外線ホトダイオード１２による光電変換を介して、モニタ光出力電圧１３の増減として表現される。差動増幅デバイス１５では、増減するモニタ光出力電圧１３と、基準となる基準電圧１４との電圧差が一定となるように動作するため、結果的に、紫外線ＬＥＤ光源１１からの光出力の変動が回路によってフィードバックされて、その変動が小さくなるように制御される。このようなフィードバックが作動することを、本発明では、「紫外線ＬＥＤ光源からの光出力が一定になるように紫外線ＬＥＤ光源に駆動電流を供給するよう構成されている」と表現している。したがって、何らかの理由で光出力が厳密な意味で一定化していないとしても、差動増幅デバイス１５によるフィードバックが作動していれ、本発明の実施がなされていると解することができる。
【００１１】
このようなＡＰＣ回路の利用により、紫外線ＬＥＤ光源１１から出力される紫外線の強度を安定させることができる。
【００１２】
紫外線ＬＥＤ光源は、好ましくは、波長２５０〜３１０ｎｍの紫外線を照射し得るものが選択される。そのような紫外線を照射し得る紫外線ＬＥＤ光源として、各種窒化物半導体などが挙げられるほか、ＬＥＤ製造技術を適宜参照することができ、さらには、市販品（例えば、日機装株式会社製、日亜化学株式会社製）などを用いることができる。
【００１３】
水銀ランプとは異なり、紫外線ＬＥＤは、ウォーミングアップの時間を要さずに低い動作電圧で作動し、点灯と消灯との切替えを瞬時に行うことができ、長寿命である。紫外線ＬＥＤ光源は、水銀ランプとは異なり、実使用温度域、例えば、マイナス１０℃から６０℃程度の温度域において、照射される紫外線強度の温度依存性が小さいので、照射の総量を見積もることが容易である。具体的には、照射時間を設定することにより、照射される紫外線の総量が精度よく算出されるので、例えば、殺菌用途に用いる場合には照射時間を管理すればよいことになる。その際に、本発明の技術を適用して、出射光量を一定に保つことが重要となる。
【００１４】
紫外線ホトダイオードは、紫外線ＬＥＤ光源から得ようとする波長の紫外線を受光して光電変換し得るデバイスである。典型的には、各種窒化物半導体などが挙げられるほか、ホトダイオード製造技術を適宜参照することができ、さらには、市販品（例えば、日機装株式会社製、日亜化学株式会社製）などを用いることができる。
【００１５】
ＡＰＣ回路の具体的構成は従来技術を適宜参照することができる。図２は、本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置の回路例である。紫外線ＬＥＤ光源２１からの出力光の一部が紫外線ホトダイオード２２で光電変換され、モニタ光出力電圧として差動増幅デバイス２５へ送られる。符号２３は紫外線ホトダイオード２２における光電変換及びモニタ光出力電圧を生成する回路である。差動増幅デバイス２５へは、符号２４の回路で生成された基準電圧も送られる。差動増幅デバイス２５では、モニタ光出力電圧と基準電圧とが比較され、紫外線ＬＥＤ光源２１からの紫外線の照射が一定になるように、紫外線ＬＥＤ光源２１へと駆動電流が出力される。
【００１６】
図２の形態では、差動増幅デバイス２５はトランジスタを用いて構成されている。差動増幅デバイスはオペアンプ等を用いたＩＣ化によって実現してもよい。差動増幅デバイスの具体的な構成については、電気回路の制御技術を適宜参照することができる。
【００１７】
符号２６は紫外線ＬＥＤ光源への駆動電流を供給する回路である。符号２６の回路には、コンデンサとコイルを利用するサージ保護回路も含まれている。紫外線ＬＥＤ光源は静電気に対して非常に敏感であり、また、１ＧＨｚ以上の高速応答性をもつ。紫外線ＬＥＤ光源の動作電圧は低く、６〜７Ｖ程度である。これらのことから、紫外線ＬＥＤ光源はサージ電流に対して弱いので、符号２６の回路のように、サージ電流防止のためのサージ保護回路が含まれることが好ましい。当該サージ保護回路はＥＳＤ（静電）対策としても役立つ。
【００１８】
図３は、本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置の他の回路例である。図２の回路と対比すると、図３の回路ではサージ保護回路が省略されている。このような回路の使用もまた本発明の実施の一形態である。
【００１９】
本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置の用途は特に限定は無く、紫外線を適用する各種分野への応用が可能である。例えば、紫外線を殺菌のために用いる際に、本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置を用いてもよい。具体的には、例えば、本発明の紫外線ＬＥＤ駆動装置を箱等に格納し、当該箱にて殺菌対象物に紫外線を照射することが提案される。本発明では、細菌等の微生物を死滅させる意味で「殺菌」の語を用いるが、対象とする微生物の種類や死滅の程度は特に限定しない。殺菌対象物は特に限定は無く、具体例としては、例えば、医療や介護の現場で用いる各種器具、例えば、医療器具や介護用品などが挙げられる。
【符号の説明】
【００２０】
１１・２１・３１  紫外線ＬＥＤ光源、
１２・２２・３２  紫外線ホトダイオード、
１３  モニタ光出力電圧、１４  基準電圧、１５・２５  差動増幅デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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