(57)【要約】【課題】  光源としてＵＶ−ＬＥＤを使用する紫外光照射装置において、作業者が紫外光の照射されている位置や、出射していることを把握できるようにすること。【解決手段】  胴部１内部に設けられたＵＶ- ＬＥＤ３から出射する紫外光は集光レンズ７で集光され、導光ファイバ２に入射し光出射端２ａから出射する。胴部１の内壁表面には紫外光を可視光に変換する蛍光材料１０が塗布されており、胴部１の内壁に照射された紫外光は可視光に変換され拡散する。この拡散した一部の光が導光ファイバ２に入射し、導光ファイバ２から紫外光と可視光が混ざり合った光が出射する。これにより、作業者は紫外光の照射されている位置を確認したり、スポット光照射装置から紫外光が出射していることを確認することができる。なお、蛍光体１０を集光レンズ７の周辺部に塗布したり、導光ファイバ２の出射端に設けられたレンズユニットの内壁などに塗布してもよい。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線発光ダイオードと、
上記紫外線発光ダイオードからの紫外光を集光して出射端に導き、該出射端から出射するスポット状の紫外光を被照射物に照射する紫外線照射装置であって、
上記紫外線発光ダイオードと上記出射端の間であって、上記紫外光が照射される面に蛍光材料が塗布されている
ことを特徴とする紫外光照射装置。
【請求項２】
上記紫外光を集光するレンズを備え、該レンズを保持する筒状部材の内面に蛍光部材を塗布した
ことを特徴とする請求項１記載の紫外光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤから放射される、例えば波長３６５ｎｍの紫外光を、被照射物にスポット状に照射して光処理する紫外光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光照射装置から出射される、３６５ｎｍを中心とした波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外光を、該波長に感度を有する接着剤、塗料、インク、レジスト等に照射して、硬化または乾燥させる、また逆に、溶融または軟化させるなど、さまざまな処理が行なわれている。
このような光処理には、光ディスク用のピックアップレンズの接着や、電子部品の基板への接着などのように、狭い領域に光を照射する場合がある。そのような場合、紫外光を、光ファイバを多数束ねて構成した導光ファイバで導いたり、集光レンズで集光したりして、スポット状の紫外光を用いて、微小域に照射する装置が知られている（例えば特許文献１等参照）。
【０００３】
従来、このような装置の紫外光を放射する光源として、キセノンランプや超高圧水銀ランプ等の放電ランプが使用されてきた。しかし、最近は、紫外光を高い出力で放射する、窒化ガリウム（ガリウムナイトライド  ＧａＮ）などを発光材料に用いた発光ダイオード（ＬＥＤ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）も開発されてきている（例えば非特許文献１参照）
そして、このような紫外光を放射するＬＥＤ（以下ＵＶ−ＬＥＤと呼ぶ）を光源として用いた紫外光照射装置も提案され始めている。例えば特許文献２には、複数のＵＶ−ＬＥＤからの光を、集光レンズによって集光し、導光ファイバに入射する紫外光照射装置が示されている。
ＬＥＤは、ランプに比べて長寿命である、点灯させる電源回路が簡単であるなどの利点がよく知られており、今後の適用が期待されている。
【特許文献１】実公平５−３２１４号公報
【特許文献２】特開２００３−２４３７２３号公報
【非特許文献１】日経エレクトロニクスに２００２年１０月２１日号Ｐ２８「発光波長は水銀灯と同じ  光出力１００ｍＷの紫外ＬＥＤ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スポット状の紫外光を用いて、微小域に照射する紫外光照射装置（以下スポット光照射装置と呼ぶ場合がある）の光源としてＵＶ−ＬＥＤを使用する場合、次のような問題がある。
ＵＶ−ＬＥＤは、発光材料に特定の波長を含む±１５ｎｍ程度の波長範囲のみの光を放射する。例えば上記非特許文献１の図１（ｂ）に示されるように、発光波長領域は約３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲である。人の目は、光の波長が３８０ｎｍ以下になると非常に見えにくくなり、さらに波長が短くなると見えなくなる。したがって、発光の中心波長が３６５ｎｍのＬＥＤが紫外光を出射していても、可視光領域の光がほとんど出射しないので、肉眼ではそれがわからない。                  
従来の、光源として超高圧水銀ランプを用いたスポット光照射装置の場合、ランプからは、紫外光以外に可視光領域の光も放射されている。したがって、ランプが点灯して導光ファイバから紫外光が出射している時、光が照射されている部分は、可視光の影響で明るく見える。
【０００５】
しかし、光源としてＵＶ−ＬＥＤを使用する場合、上記したようにＵＶ−ＬＥＤから可視光成分は出射しない。したがって、紫外光が照射されていても、肉眼では見えない。
そのため、作業者は、紫外光が、照射したい位置に正しく照射されているのか確認することが困難である。また、紫外光が出射していることに気がつかない場合も想定され、事故の原因にもなりかねない。
上記問題の対策として、例えば前記特許文献２に記載のものでは、複数のＵＶ−ＬＥＤの他に赤色ＬＥＤを設け、ＵＶ−ＬＥＤと赤色ＬＥＤを同時に点灯させている。
赤色ＬＥＤを設けることで、イメージガイド（ファイバ）には、ＵＶ−ＬＥＤからの紫外光とともに赤色ＬＥＤからの赤色光も入射する。したがって、イメージガイド（ファイバ）から出射した紫外光が照射されている部分には、赤色ＬＥＤからの赤色光も照射される。これにより、作業者は、紫外光の照射されている位置が特定でき、また紫外光が出射していることに気がつく。
【０００６】
しかし、上記特許文献２に記載の装置では、ＵＶ−ＬＥＤのほかに、紫外線処理には使用しない赤色ＬＥＤが必要となり、装置の小型化やＬＥＤ点灯電源の効率的な使用に問題が出てくる。
特に、特許文献２に記載の装置では、多数のＵＶ−ＬＥＤを使用しており、赤色ＬＥＤを１つ追加しても装置全体の大きさへの影響は少ないが、今後ＵＶ−ＬＥＤの性能が向上し、１個のＵＶ−ＬＥＤでも十分な紫外光照射量が確保できるようになれば、赤色ＬＥＤを使用せず、スポット光照射装置の小型化や、電源の高効率化を図る必要が出てくる。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであって、光源としてＵＶ−ＬＥＤを使用する紫外光照射装置において、ＵＶ−ＬＥＤ以外の光源を用いずに、作業者が、紫外光の照射されている位置や、装置から出射していることを、確実に把握することができる紫外光照射装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明においては、上記課題を解決するため、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）と、上記紫外線発光ダイオードからの紫外光を集光して出射端に導き、該出射端から出射するスポット状の紫外光を被照射物に照射する紫外線照射装置において、上記紫外線発光ダイオードと上記出射端の間であって、上記紫外光が照射される面に蛍光材料を塗布する。
具体的には、以下のように構成することができる。
（１）上記紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）から出射される紫外光を集光するレンズを保持する筒状部材の内壁、あるいは、レンズの周辺部に蛍光部材を塗布する。
例えば、一方端に紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）を有し、他方端から紫外線を出射する集光レンズを有する筒状体（胴部）の内壁、あるいは、集光レンズの周辺部に、紫外線を可視光に変換する蛍光体を塗布する。
あるいは、導光ファイバの出射端に設けられたレンズユニットや、出射する光を９０°折り返して集光するレンズユニット１２の内壁や集光レンズレンズの周辺部に蛍光体を塗布してもよい。
胴体部の内壁に照射される成分や、レンズの周辺部に照射される成分は、迷光となって、現実的には紫外線処理に利用できない。この紫外線処理に利用できない光を、上記蛍光材料により可視光に変換し、これにより出射する光を肉眼で確認できるようにする。
すなわち、上記胴体部等の内壁、または集光レンズの周辺部に照射された紫外光は、塗布されている蛍光材料の作用により可視光に変換され拡散する。変換され拡散した可視光は出射口から紫外光とともに出射する。これにより、紫外線をロスさせることなく、可視光を出射させることができる。
（２）上記蛍光体は、紫外線発光ダイオードと上記出射端の間であって、上記紫外光が照射される面であれば、その他の部分に塗布してもよく、例えば、導光ファイバの出射端に筒状体を設けて、その内壁に塗布してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）以外の光源を用いることなく、紫外光照射装置から、紫外光だけでなく、蛍光材料により変換された可視光を出射させることができる。このため、作業者は、紫外光照射装置のＵＶ−ＬＥＤが点灯している、即ち装置が動作しているということだけではなく、紫外光がどの位置に照射されているのかを知ることができる。
（２）紫外光を集光するレンズを保持する筒状部材の内壁、あるいは、レンズの周辺部に蛍光部材を塗布し、実際には紫外線として処理に使用できない光の成分を可視光に変換し、紫外光とともに出射させるようにしているので、紫外光の利用効率を低下させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の第１の実施例のスポット光照射装置（紫外光照射装置）の構成を示す部分断面図であり、図１は、本発明を、集光レンズを保持する筒状体から構成される胴部の一方端に紫外線発光ダイオード（ＵＶ- ＬＥＤ）を設け、該胴部の他方端に導光ファイバを取り付けたスポット光照射装置に適用した場合の構成例を示している。
図１（ａ）において、中空の筒である胴部１の一端に紫外線発光ダイオード（ＵＶ- ＬＥＤ）３が設けられ、他端に設けられた光出射口１ａに、導光ファイバ２の光入射端２ａが取り付けられている。
ＵＶ- ＬＥＤ３は、例えば図１（ｂ）の断面図に示すように、角型のパッケージ３ｂ内に、紫外光を放射するＬＥＤ３ａを収納したものであり、パッケージ３ｂの一面はＬＥＤからの紫外光を出射する窓部３ｃであり、窓部３ｃとは反対側のパッケージ３ｂ本体は、主にＬＥＤ３ａからの発熱を放熱する役目を果たす。
上記ＵＶ- ＬＥＤ３のパッケージ３ｂには、図１（ａ）に示すように、放熱のためのヒートシンク４とマイクロ・ファン５が取り付けられている。また、ＵＶ- ＬＥＤ３には、ＬＥＤを点灯させるためのＤＣ電源６が接続されている。
胴部１内部には、ＵＶ- ＬＥＤ３からの光を、導光ファイバ２の光入射端に集光させる集光レンズ７を備えている。胴部１の内壁は、光を反射する鏡面加工、または拡散するフロスト加工が施され、胴部１の内壁表面には紫外光を可視光に変換する蛍光材料１０（蛍光体１０という）が塗布されている。
【００１０】
図１に示すスポット光照射装置の動作について説明する。
ＤＣ電源７から電力を供給しＵＶ- ＬＥＤ３を点灯する。ＵＶ- ＬＥＤ３の窓部から出射した紫外光のうち、ある成分は、図１（ａ）の点線で示すように、集光レンズ７を介して導光ファイバ２の光入射端２ａに入射する。
しかし、ＵＶ- ＬＥＤ３の窓部からは広い角度で紫外光が出射されるため、集光レンズ７に入射せず、胴部１の内壁に照射される成分も存在する。そのような光は、迷光になり、紫外線処理には利用できない。
しかし、胴部１の内壁に、紫外光を可視光に変換する蛍光体１０が塗布されていると、紫外光は可視光に変換されて拡散し、拡散した一部の光が導光ファイバ２に入射する。  導光ファイバ２に入射した光は、その出射端２ｂから出射し、例えば図１（ａ）に示すように被照射物８に照射される。この時、出射する光は、ＵＶ- ＬＥＤ３から集光レンズ７を介して直接入射した紫外光と、変換された可視光が混ざり合った光となる。可視光の量は少ないが、視感度は高いので、肉眼では良く見える（すなわち明るく見える）。
したがって、紫外光が照射されている部分は、蛍光材料により変換された可視光により、肉眼で明るく認識できる。これにより、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができる。また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１１】
図２は本発明の第１の実施例の変形例（その１）のスポット光照射装置の部分断面図であり、本実施例は、蛍光体１０を胴部１内部に設けられた集光レンズ７の周辺部に塗布したものである。その他の構成は、図１に示したものと同様であり、集光レンズ７を保持する胴部１の一方端にＵＶ- ＬＥＤ３が設けられ、該胴部１の他方端に導光ファイバ２が取り付けられている。
集光レンズ７の周辺部に入射した光は、レンズの収差の問題により、現実的には利用できない。そこで、本実施例においては、上記のように、集光レンズ７の周辺部に蛍光材料を塗布し、この光を可視光に変換する。これにより、図１に示した実施例と同様、紫外光と可視光が混ざり合った光を出射させることができる。このため、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができ、また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１２】
図３も第１の実施例の変形例（その２）のスポット光照射装置の部分断面図である。本実施例は、導光ファイバ２の出射端２ｂに、筒状体２ｃを設け、該筒状体２ｃの内壁に蛍光体１０を塗布したものであり、その他の構成は、図１に示したものと同様である。
上記のように、導光ファイバ２の出射端２ｂに設けた筒状体２ｃの内壁に蛍光体１０を塗布することで、導光ファイバ２の出射端２ｂから出射する紫外光の一部が、可視光に変換される。
これにより、図１に示した実施例と同様、紫外光と可視光が混ざり合った光を出射させることができる。このため、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができ、また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１３】
図４は本発明の第２の実施例のスポット光照射装置の部分断面図であり、本実施例は、本発明を、導光ファイバ２の出射端２ｂにレンズユニット１１を設けたスポット光照射装置に適用した場合の構成例を示している。その他の構成は、図１に示したものと同様であり、集光レンズ７を保持する胴部１の一方端にＵＶ- ＬＥＤ３が設けられ、該胴部１の他方端に導光ファイバ２が取り付けられている。
図４に示すように、本実施例のスポット光照射装置は、より小さな照射領域に紫外光を照射するため、導光ファイバ２の出射端２ｂに、中空の筒状体１１ａ内に集光レンズ１１ｂを有するレンズユニット１１が設けられている。そして、該レンズユニット１１の筒状体１１ａの内壁に蛍光体１０が塗布されている。
上記のように筒状体１１ａの内壁に蛍光材料が塗布されていると、前記第１の実施例とと同様、筒状体１１ａの内壁に照射された紫外光は可視光に変換され、レンズユニット１１から出射する光は、紫外光と変換された可視光が混ざり合った光となる。これにより、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができ、また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１４】
図５は、第２の実施例の変形例のスポット光照射装置の部分断面図であり、本実施例は、蛍光体１０を上記レンズユニット１１に設けられた集光レンズ１１ｂの周辺部に塗布したものである。その他の構成は、図４に示したものと同様である。
前記第１の実施例の変形例（その１）と同様、集光レンズ１１ｂの周辺部に入射した光が、上記蛍光体１０により可視光に変換され、集光レンズユニット１１から、紫外光と可視光が混ざり合った光が出射する。このため、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができ、また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１５】
ところで、紫外光照射装置を被照射物の近くに配置し、比較的広い領域に紫外光を照射する場合、導光ファイバを使用しないことがある。
図６は本発明の第３の実施例のスポット光照射装置の断面図であり、本実施例は、本発明を、上記導光ファイバを使用しないスポット光照射装置に適用した場合の構成例を示している。
導光ファイバを有しない点を除き、その他の構成は、図１に示したものと同様であり、集光レンズ７を保持する胴部１の一方端にＵＶ- ＬＥＤ３が設けられ、該胴部１の他方端から紫外光を出射する。
本実施例においては、胴部１の内壁表面には紫外光を可視光に変換する蛍光体１０が塗布されているため、第１の実施例と同様、ＵＶ- ＬＥＤ３から出射する紫外光の一部が、可視光に変換されてスポット光照射装置から出射する。
これにより、図１に示した実施例と同様、紫外光と可視光が混ざり合った光を出射させることができ、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができ、また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１６】
図７は本発明の第３の実施例の変形例のスポット光照射装置の断面図であり、本実施例は、蛍光体１０を胴部１内部に設けられた集光レンズ７の周辺部に塗布したものである。その他の構成は、図６に示したものと同様である。
本実施例においても、集光レンズ７の周辺部に蛍光体１０が塗布されているため、第１の実施例の変形例（その１）と同様、集光レンズ７の周辺部に塗布した蛍光体１０により紫外光の一部を可視光に変換し、紫外光と可視光が混ざり合った光をスポット光照射装置から出射させることができ、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができ、また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１７】
図８は本発明の第４の実施例のスポット光照射装置の断面図であり、本実施例は、本発明を、出射する光を９０°折り返して集光するレンズユニット１２を設けたスポット光照射装置に適用した場合の構成例を示している。
レンズユニット１２は、反射ミラー１２ａと、集光レンズ１２ｂ保持する筒状体１２ｃから構成されており、本実施例では、上記筒状体１２ｃの内壁に蛍光体１２を塗布している。その他の構成は前記第３の実施例と同様である。
本実施例においても、集光レンズ１２ｂ保持する筒状体１２ｃの内壁に、紫外光を可視光に変換する蛍光体１０が塗布されているため、前記したように、スポット光照射装置から紫外光と可視光が混ざり合った光を出射させることができる。このため、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができ、また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１８】
図９は、第４の実施例の変形例のスポット光照射装置の断面図であり、本実施例は、レンズユニット１２の集光レンズ１２ｂの周辺部に、紫外光を可視光に変換する蛍光体１０を塗布したものであり、その他の構成は図８と同様である。
本実施例においても、集光レンズ１２ｂの周辺部に蛍光体１０が塗布されているため、前記したように、スポット光照射装置から紫外光と可視光が混ざり合った光を出射させることができ、作業者は紫外光の照射されている位置を確認することができ、また、スポット光照射装置から紫外光が出射していることも確認することができる。
【００１９】
なお、上記実施例では、蛍光体１０を、集光レンズを保持する筒状体、集光レンズ周辺部等のいずれか一箇所に塗布する場合について説明したが、これらを組み合わせてもよい。例えば、前記図１において、図２に示すように集光レンズ７の周辺部にも蛍光体を塗布したり、さらに、図３に示すように、導光ファイバの出射端２ｂに筒状体２ｃを設け、該筒状体２ｃの内壁に蛍光体１０を塗布するなど、種々の変形をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】第１の実施例の変形例（その１）を示す図である。
【図３】第１の実施例の変形例（その２）を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
【図５】第２の実施例の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。
【図７】第３の実施例の変形例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例の構成を示す図である。
【図９】第４の実施例の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    胴部
２    導光ファイバ
３    紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）
４    ヒートシンク
５    マイクロ・ファン
６    ＤＣ電源
７    集光レンズ
８    被照射物
１０  蛍光体
１１  レンズユニット
１２  レンズユニット
【図１】
2005277299.tif 000003
【図２】
2005277299.tif 000004
【図３】
2005277299.tif 000005
【図４】
2005277299.tif 000006
【図５】
2005277299.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005277299.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005277299.tif 000011