JP2004508162A

JP2004508162A - Ultraviolet light emitting diode system and method

Info

Publication number: JP2004508162A
Application number: JP2002517431A
Authority: JP
Inventors: ダウリング，ケヴィン・ジェイ; モーガン，フレデリック・エム; タルマン，マシュー・エル
Original assignee: カラー・キネティックス・インコーポレーテッド
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2004-03-18
Also published as: AU2001285398A1; WO2002012127A3; EP1501763A2; WO2002012127A2

Abstract

紫外線を生成する発光ダイオード装置である。本発明の一実施形態は浄化装置である。浄化装置は、浄化チャンバ、及び紫外線光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを備え、該少なくとも１つのＬＥＤは、チャンバの内部を照射するよう配置されている。他のＬＥＤベースの装置がまた開示されている。It is a light emitting diode device that generates ultraviolet rays. One embodiment of the present invention is a purification device. The purification device comprises a purification chamber and at least one LED that generates ultraviolet light, the at least one LED being arranged to illuminate the interior of the chamber. Other LED-based devices are also disclosed.

Description

【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０００年９月２７日に出願された仮出願シリアル番号６０／２３５，６７８「紫外線発光ダイオード装置（ＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｅｖｉｃｅ）」及び２０００年８月４日に出願された仮出願シリアル番号６０／２２２，８４７「紫外線発光ダイオード装置（ＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｅｖｉｃｅ）」に対する優先権を主張し且つこれらは本出願に援用されている。
【０００２】
［発明の背景］
１．発明の分野
本発明は発光ダイオード装置に関する。より詳細には、本発明は、紫外線光を発生する紫外線発光ダイオード・システム及び方法に関する。
【０００３】
２．関連技術の説明
紫外線光を用いる多くのシステムがある。幾つかのシステムは、蛍光発光効果のような効果を発生するよう設計されている一方、他のシステムは、対象物、液体及び蒸気の浄化のため用いられる。
【０００４】
水浄化システムは、産業、家庭、携帯及び他の使用のため大きな需要がある。これらのシステムは、消費又は他の使用のため分配する前に所定量の水を浄化するよう設計されている。水を浄化するため用いられる多くの技術及び方法がある。通常、多種多様な技術は、１個の浄化装置内で用いられている。フィルタは、一般的に、水から微粒子を除去するため用いられているのであるが、これに対して紫外線光は、水を殺菌するため用いられる。殺菌プロセスは、水を透明な管に通す一方、同時にその管に紫外線光を通すことを含み得る。紫外線照射は、大部分のバクテリア及びウイルスを除去するため用いられる。
【０００５】
米国特許Ｎｏ．６，０８０，３１３、Ｎｏ．４，８７６，０１４、Ｎｏ．５，０２４，７６６、Ｎｏ．５，１９０，６５９、Ｎｏ．５，５２９，６８９及びＮｏ．５，５７３，６６６に記載されているシステムのような水を浄化する多くの既知のシステムがある。これらのシステムの全ては、水銀蒸気放電ランプを利用して、紫外線光を生成する。これらのランプは、高強度放電ランプ、又は蛍光ランプのようなより一般的な低圧水銀放電ランプであり得る。これらのランプは、一般的に、それらの水銀輝線放射特性のため選定される。水銀の主共鳴線の１つは、紫外線の２５６ｎｍにある。ＥＰＡからのガイドライン、「代替消毒剤及び酸化剤のためのＥＰＡガイダンス・マニュアル（ＥＰＡＧｕｉｄａｎｃｅＭａｎｕａｌＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅＤｉｓｉｎｆｅｃｔａｎｔｓａｎｄＯｘｉｄａｎｔｓ）」（１９９９年４月発行）は、殺菌効果のための最適範囲は２４５ｎｍと２８５ｎｍとの間の紫外線照射であると述べている。
【０００６】
水を浄化する目的のため高強度放電（ＨＩＤ）ランプ又は低圧放電ランプを用いることに関連した幾つかの問題がある。ＨＩＤランプは、例えば、ランプを動作させるため高電圧及び高電力源を必要とする。これらのランプのための安定器は、大きく、重く、そして持ち運び可能でない。これらの制約により、ＨＩＤ源は、産業環境に対して受容できる解を与え得るが、しかし家庭用又は携帯用装置としては望ましくない。蛍光ランプと関連した問題は、ランプが薄いガラスの比較的長い管であるのでランプが壊れやすいことである。これは、携帯用装置に重大な問題を生じさせる。それは、これらの携帯用装置の多くがキャンプ又はハイキングの間で用いられ、そして携帯用装置が、破壊を防止するのに必要とされる注意で扱うことができない場合があるからである。
【０００７】
紫外線放射の生成のため低圧放電管又は高圧放電管のいずれかを使用することと関連した別の問題は、これらの光源の両方が所望の放射を生成するため著しい量の水銀を必要とすることである。水銀は、依然重大な環境及び健康問題である。多くの州政府は、ＨＩＤ及び蛍光ランプの廃棄に適用される条例を有し、そしてこれらの条例は、ランプが通常の埋立地に行くことができないことを指定している。これらのランプは、危険な廃棄物として取り扱わねばならず、又は水銀が解放されるのを防止するため適切にリサイクルされなければならない。マサチューセット州は、例えば、これらのランプを、３１０ＣＭＲ３０．０００「危険な廃棄物管理」及びマサチューセットＤＥＰ政策「水銀を含む使用済み蛍光ランプの管理のための暫定案内」の下で規制する。これらのランプは、高い水銀含有量のため危険な廃棄物として取り扱わねばならない。
【０００８】
紫外線光を発生するため放電ランプを用いる多くの他の装置が存在する。これらの装置は、インク、セメント、グルー又はエナメル（歯科医が使用する材料のようなもの）を硬化させるよう設計された装置、及び貨幣のような物品又は蛍光特性を持つ他の物品を照明し検査するよう設計された装置を含む。ある応用においては、蛍光染料が物品に塗布され、そして紫外線光源が、染料の存在を検査するため用いられる。
【０００９】
紫外線写真撮影は、多くの応用のため用いられ、さもなければ描写するのが困難である情報を提供する。対象物を紫外線の下で写真撮影する２つの主要な方法、即ち反射式写真撮影及び蛍光写真撮影がある。リクレーション用、科学用及び医療用から地質学用までの範囲にわたる紫外線写真撮影に対する多くの用途が存在する。紫外線を用いて、対象物を、検査、並びに写真撮影用照明のため照明して、対象物の外観を紫外線照射の下で実証することができる。
【００１０】
たいていの紫外線写真撮影は、写真撮影用サンプルを紫外線の３２０から４００ｎｍの長い波長でもって照射することにより行われる。長い波長の紫外線は、多くの通常のカメラ・レンズが長い紫外線波長を通すのでたいてい好ましい。より短い波長の紫外線を用いることができるが、しかし特別の紫外線透過ガラスをレンズに用いて、反射した紫外線がフィルムに到達するのを可能にしなければならない。より短い波長の紫外線と関連した別の問題は、眼及び皮膚に対する危険性である。たとえ長波長の紫外線がまた、暴露の延長期間がある場合に眼及び皮膚組織についての心配が生じる場合があるとはいえ、より短い波長を用いるとき、特別の予防措置を用いなければならない。放射された紫外線とこれらの波長を通すレンズとの間の適切な整合と共に、フィルムの適切な選択が重要である。たいていの黒白フィルムは、紫外線に対して感度がよく、そこでこれは問題でない。
【００１１】
反射式写真撮影と蛍光写真撮影との相違は、撮影されるべき対象物を照射するため用いられる方法である。通常、特別の紫外線生成燐光体を有する蛍光ランプが、対象物を照射するため用いられる。これらのランプは、紫外線そのもの以外の放射を出し、そしてこの放射は、可視スペクトルの中に存在し得る。可視放射がフィルタリングされて除かれない場合、フィルムは、可視光に反応し、そして所望の効果が達成されない場合がある。反射式の写真撮影においては、フィルタは、カメラ・レンズの前に配置されて、全ての可視エネルギを排除する一方、紫外線を通す。蛍光写真撮影においては、紫外線通過フィルタは、全ての可視エネルギを排除するため紫外線光源の前に配置され、そして別の紫外線通過フィルタは、迷光を除去するためカメラ・レンズの前に配置される。この技術は、異なる効果を提供し、そして考古学の写真撮影を含むがこれに限定されるものではない幾つかの応用に有効である。Ｅｌｉａｄｉｓ　Ｅｌｉａｓによる「紫外線写真撮影（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ）」を参照されたい。
【００１２】
紫外線写真撮影は、指紋及び動物及び人間からの体の分泌物（ｂｏｄｙ　ｓｅｃｒｅｔｉｏｎｓ）の像、蛍光発光する又は塗布された蛍光材料を有する物品の像、医療用像、自然対象物、芸術、物品に対してなされた修理、形跡又は残留物を捕捉することに限定されないがこれらのような多くの応用に用いることができる。対象物が紫外線で照射されるとき、それらは、可視光で照射されたときとは全く異なって見える。地質学者は、紫外線光を用いて、石の成分及び物質又は水貫通のレベルの特定のため石を検査する。紫外線光源は、これらの様々な品目の検査のため必要とされ、そして紫外線撮像は、像を捕捉するため必要とされる。
【００１３】
紫外線検査又は写真撮影の別の例は、昆虫の生活パターンの解析にある。昆虫は、紫外線及び短い可視光のみを見ることができ、そこでそれらが見るものを見る最良の方法は、対象物を同じ光で照射することである。照射後に、これらの像を捕捉する最良の方法は、紫外線写真撮影を用いることである。多くの写真家はまた、芸術的理由のため紫外線写真撮影技術を用いて、いずれの他の技術でもって達成することができない独特の像を捕捉する。
【００１４】
紫外線光が用いられる別の分野は光線療法である。光線療法は、多くの形態を取り得て、そして精神的、感情的、又は物理的病気又は疾患を治療するよう設計されることができる。全スペクトル照明、又は可視、紫外線又は赤外線放射の特定の波長をそのような病気又は疾患の治療の間に用いることができる。光線療法は、歴史全体を通して高く評価された医療技術であった。太陽は、全スペクトル照明の良好な光源であり、そして治療効果を与えることができる。光線療法技術の多くは、太陽光を模倣する光を与えるよう試みている。
【００１５】
幾つかの最近の研究は、全スペクトル照明に暴露されるのは重要であることを示唆している。光生物学者Ｊｏｈｎ　Ｎａｓｈ　Ｏｔｔ（名誉）理学博士（Ｄ．Ｓｃ．（ｈｏｎ．）によれば、照明が貧弱であることは健康を非常に脅かす。白熱電球や蛍光灯のような大部分の人工的照明システムは、全スペクトル光として分類されるべき被放出波長の完全な均衡を欠いている。個人の一日の９０％がこれらの種類の光源の下で過ごされたとき、それは、栄養分の身体の最適吸収に影響を及ぼす場合がある。これは、疲労から機能低下、更に物理的病気までの範囲にわたる多くの問題を招く。米国海軍は、最近、個人の職業の影響及び黒腫の成長に対する職業の影響の研究を完了した。その研究は、直感に反している、職業と黒腫との相関を示唆した。殆ど専ら室内活動を要求する職業は癌の最高の発生率を示す一方、幾らかの屋外暴露を要求する職業は最低の成長をもたらした。この研究は、ある形式の癌が全スペクトル照明に暴露されることにより治療される又は防止されることができることを示唆する。
本発明の一実施形態は、紫外線光を与える改善されたシステム及び方法を指向している。
【００１６】
［発明の概要］
本発明は、紫外線システム、及び発光ダイオードを備えるそのようなシステムを生成する方法に関する。
【００１７】
本発明の一実施形態は浄化装置である。その浄化装置は、浄化チャンバ、及び紫外線光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを備え、前記少なくとも１つのＬＥＤは、前記浄化チャンバの内部を照射するよう配置されている。
【００１８】
本発明の別の実施形態は手持形装置である。その手持形装置は、手持形ハウジング、及び紫外線を生成する少なくとも１つのＬＥＤを備え、前記少なくとも１つのＬＥＤが、前記手持形ハウジングから照射するよう配置されている。
【００１９】
本発明の更に別の実施形態は昆虫照光器である。その昆虫照光器は、昆虫を引きつけるため紫外線光生成ＬＥＤ及び青色光生成ＬＥＤのうちの少なくとも１つと、捕虫器及び殺虫装置のうちの少なくとも１つとを備え得る。
【００２０】
本発明の別の実施形態は浄化する方法である。その浄化する方法は、紫外線光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを設けるステップと、液体及び蒸気のうちの少なくとも１つを含むためのチャンバを設けるステップと、前記少なくとも１つのＬＥＤを用いて前記チャンバの内部を照射するステップとを含み得る。
【００２１】
本発明の更に別の実施形態は表面を浄化する方法である。その表面を浄化する方法は、手持形ハウジングを設けるステップと、紫外線光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを設けるステップであって、前記の少なくとも１つの紫外線ＬＥＤが、前記ハウジングと関連付けられ且つ前記ハウジングから照射するよう配置されている、前記少なくとも１つのＬＥＤを設けるステップと、ユーザに前記ハウジングを保持させ且つ浄化されるべき表面を照射させるステップとを備え得る。
【００２２】
本発明の更に別の実施形態は紫外線光を用いて対象物を照射する方法である。その紫外線光を用いて対象物を照射する方法は、手持形ハウジングを設けるステップと、紫外線光を生成する少なくとも１つのＬＥＤを設けるステップであって、前記少なくとも１つＬＥＤが、前記ハウジングと関連付けられ且つ前記ハウジングから照射するよう配置されている、前記少なくとも１つのＬＥＤを設けるステップと、ユーザに前記ハウジングを保持させ且つ対象物を照射させるステップとを備え得る。
【００２３】
本発明の別の実施形態は照明装置を指向している。その照明装置は、可視光を発生する少なくとも１つの可視ＬＥＤと、紫外線光を発生する少なくとも１つの紫外線光ＬＥＤと、前記少なくとも１つの可視ＬＥＤ及び前記少なくとも１つの紫外線光ＬＥＤを独立に制御するプロセッサと、ハウジングとを備え、前記ＬＥＤが、前記ハウジングから照射するよう収容され且つ配置されている。
【００２４】
本発明の別の実施形態は表示器を照射する方法を指向している。その表示器を照射する方法は、表示器を設けるステップと、複数の紫外線ＬＥＤを設けるステップと、前記紫外線ＬＥＤを用いて前記表示器を照射するステップとを備え得る。
【００２５】
本発明の別の実施形態は植物の成長に影響を与える方法を指向している。その植物の成長に影響を与える方法は、少なくとも１つの紫外線ＬＥＤを設けるステップと、少なくとも１つの可視ＬＥＤを設けるステップと、前記少なくとも１つの紫外線ＬＥＤ及び前記少なくとも１つの可視ＬＥＤを独立に制御するプロセッサを設けるステップと、植物を照射するよう前記少なくとも１つの紫外線ＬＥＤ及び前記少なくとも１つの可視ＬＥＤを指向させるステップと、前記プロセッサに前記ＬＥＤの出力を時間の期間にわたり変えさせるステップとを備え得る。
【００２６】
以下の図面は、本発明のある一定の例証的実施形態を図示し、類似の参照番号は類似の構成要素を示す。これらの図示された実施形態は、本発明の例証として理解されるべきであり、いずれにしても限定として理解されるべきでない。
【００２７】
［好適な実施形態の詳細な説明］
以下の説明は、本発明の幾つかの例証的実施形態に関する。本発明の多くの変形が当業者により予見され得る。そのような変形及び改良は、この開示の範囲内に入ることを意図するものである。従って、本発明の範囲は、以下の開示によりいずれにしても制限されるべきでない。
【００２８】
本発明の一実施形態は、浄化、検査及び多くの他の使用のため紫外線放射を発生する発光ダイオードの使用を指向している。これは、それが水銀なしであることを含み、従来のＵＶ光源を超えた多数の利点を提供する。
【００２９】
高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）の出現は、ＬＥＤのための多くの新しい応用を開いた。ＬＥＤは、主としてインディケータ光として用いられ、そして今や照明装置として用いられつつある。ＬＥＤの輝度は、過去３０年間にわたり指数関数的に増大した。ＬＥＤは、今は、米国特許Ｎｏ．６，０１６，０３８に記載されているもののような色変化照明装置に用いられつつある。ニチア（Ｎｉｃｈａ）、Ｌｕｍｉｌｅｄｓ、フィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）、ジーメンス（Ｓｉｅｍｅｎｓ）及びＯｓｒａｍ　ＯｐｔｏのようなＬＥＤ製造業者は、全て、高効率で高品質の白色光を生成するＬＥＤを生成することを試みている。これは、白熱、ハロゲン、及び蛍光照明を置き換えるための汎用の照明応用のためである。
【００３０】
白色ＬＥＤは一般的に、青色、紫色又は紫外線の光を生成するデバイスであり、それは燐光体を通して可視放射に変換される。燐光層が取り除かれるならば、ＬＥＤは紫外線放射源になる。ニチアはまた、最近、主放出スペクトルが３９５ｎｍと４２０ｎｍとの間の波長を有する紫色ＬＥＤを発表した。この短い波長は、水浄化の目的のため許容可能であり得る。更に一層短い波長が希望される場合、米国特許Ｎｏ．６，０８４，２５０は、３００ｎｍと３７０ｎｍとの間に中心付けされた放出を有するＬＥＤを開示する。他の紫外線生成ＬＥＤが、入手可能であり、又は異なる紫外線帯域の放射を生成するよう製造されることができる。紫外線ＬＥＤの開発における最近の傾向は、更に一層短い波長を生成する発光ダイオードがまもなく入手可能であることを示している。ダイ（ｄｉｅ）がまた、水浄化プロセスで支援するオゾンの生産のためのディープ紫外線（ｄｅｅｐ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を生成するよう開発されることができるであろう。オゾン処理は、典型的には紫外線処理とは別個のプロセスである。
【００３１】
紫外線生成ＬＥＤを用いて、水銀含有放電管方法と類似の方法で水を浄化することができる。浄化システムは１つ又はそれより多いＬＥＤを含み、紫外線放射の不可欠なレベルを与えることができる。この水浄化の新しい方法は、自立型装置として、又はフィルタ、スクラバ、他の紫外線光源、混合機及びいずれの供給システムに限定されないがこれらのような他の浄化装置と組み合わされて提供されることができる。
【００３２】
紫外線生成ＬＥＤ装置はまた、バクテリア及びウイルスを殺すため、又は表面、テーブル、調理台、壁、床、天井、器具、道具、家庭用品、貯蔵装置、食品処理装置、食料、飲み物又は任意の他の表面、滅菌することができる装置又は対象物の処置のためのような非水の応用における一般的滅菌のため設けられることができる。非水応用において装置を用いる一例は、台所の調理台が消毒を必要とする場合である。手持形ＬＥＤ装置は、スポンジを用いるのと同じ方法でその手持形ＬＥＤ装置を調理台の上でなでるように動かすことにより用いられることができる。該装置はまた、調理台全体にわたり自動的に覆う又は横切るよう設計されることができるであろう。別の応用は、装置が医療器具の引き出しと組み合わされている場合であろう。装置は、滅菌した器具を提供するため引き出しの内部を照射するよう配置されることができるであろう。この装置はまた、他の滅菌手順と関係して用いられることができ、又は当該他の滅菌手順が続く。滅菌に関する１つの重大な問題は、滅菌プロセスが完了した後に対象物を滅菌した状態に保つことである。そこで、医療器具の例においては、器具は、貯蔵トレー又は引き出しの中で紫外線照射に暴露されることができるであろうし、そしてその器具の滅菌条件を維持する方法のような任意の他の滅菌プロセスが続く。
【００３３】
ＵＶ生成ＬＥＤシステムは、多数の形式のいずれでも取ることができ、そしていずれの特定の実現に限定されるものではない。例えば、一実施形態においては、ＬＥＤシステムは、器具に配置された１つ又はそれより多いＬＥＤを有することができる。ＬＥＤは、受動又は能動回路により制御されることができる。ＬＥＤへのパワーは、電流調整、電圧調整、波形修正、又は他の調整、又は変調技術を通して制御されることができる。波形修正は、パルス幅被変調（ＰＷＭ）波形信号処理の形式を取ることができる。ＰＷＭ制御は、電源保存、又はプロセス又は他の機能の効率の最大化、最適化に限定されるものではないが、これらのような任意の数の機能を生成するため任意の数の形式を取ることができるであろう。受動的に制御されるにしろ、又は能動的に制御されるにしろ、各ＬＥＤは、独立に又はグループとして制御されることができるであろう。
【００３４】
一実施形態においては、マイクロプロセッサを用いてＬＥＤを調整することができる。マイクロプロセッサは、個々のＬＥＤを又は１群のＬＥＤを制御することができる。マイクロプロセッサは、ＬＥＤに送られることができるであろうある一定数の事前定義された制御信号を有することができるであろう。マイクロプロセッサはまた、１つ又はそれより多いプログラミング装置を有して、入力信号を与えることができるであろう。制御信号は、入力信号に応答して発生及び／又は通信されることができるであろう。プログラミング装置は、１つ又はそれより多いポテンショメータ、スイッチ、トランスデューサ、センサ又は他のデバイス、又はこれらデバイスの組み合わせに接続されることができるであろう。プログラミング装置が付勢され、又は変化され、あるいは信号を送るとき、制御器は、制御信号をＬＥＤに送ることにより応答し得る。
【００３５】
プログラミング装置を水浄化システムで用いる一例は、光学的フィードバックが希望される場合である。一般的に、水は、ある一定量のエネルギ下である一定量の時間の間暴露されるべきである。エネルギ検出器をプログラミング装置として採用して、エネルギ出力をモニタし、そして出力が変化した場合制御信号を調整することができる。エネルギがある所定の許容レベルより下に下がる場合、デバイスは問題を指示することができる。これは、複数のＬＥＤを含むＬＥＤ装置の別の利点に導く。それは、唯１個のＬＥＤの故障は、システムが動作することができなくなる状態のままにしないからである。システムは、１つ又はそれより多いＬＥＤ故障の場合に、動作し且つ浄化した水を提供し続けることができる。フィードバック・システムがまたデバイスの中で用いられる場合、残りのダイオードに対するエネルギは、システムのパワーの欠如を補償するため増大されることができるであろう。
【００３６】
一実施形態においては、異なる出力を有する幾つかのＬＥＤ（２個又はそれより多い）がまたこのシステムで用いられることができるであろう。異なるＬＥＤは、独立に制御され、又は１つのグループとして制御されることができるであろう。このシステムを用いて、水浄化プロセスを最適化することができるであろう。１つ又はそれより多いＬＥＤは、可視光を生成して、ある一定の条件の指示を行うことができるであろう。水純度センサがプログラミング手段に接続される場合、可視光ＬＥＤは、付勢されて、プロセスが完了したこと、又はプロセスがどの段階にあるか、あるいはシステムがどのモードにいるかを指示することができるであろう。２つ又はそれより多い有色のＬＥＤを用いて、異なる色の出力を生成することができるであろう。また、複数のＬＥＤの中の１つのＬＥＤを送信器として用いて、他の装置への通信を与えることができるであろう。可視ＬＥＤは、装置の動作モードの指示を与えるため、又は情報を与えるため、又は美的理由のため、付勢されて視覚的効果を生成することができるであろう。単一の又は複数のＬＥＤを組み合わせることにより生成される任意の数の照明効果があり得るであろう。これらは、色変化、固定の色、脈動する色、ストロボ状態の色（ｓｒｏｂｉｎｇ　ｃｏｌｏｒｓ）、又は任意の他の効果のような効果であろう。照明効果はまた、別のデバイスから通信手段を介して開始されることができるであろう。
【００３７】
一実施形態においては、プログラミング装置は、電磁信号受信のため他のセンサに接続されることができて、そのプログラミング装置が情報を外部源、又は浄化システムの他の構成要素から受け取るのを可能にする。他の種類の送信器がまた、水浄化システムからの通信を可能にするよう制御されることができるであろう。受信器及び送信器、又は物理的接続を有する場合、システムはネットワークの一部であることができる。そのようにして、システムは、その特定のアドレスを聞くことにより命令を聞くことができるであろうし、そしてシステムは命令に応答することができるであろう。例えば、上流の水及び下流の水の純度を分析する水モニタリング装置又はシステムがあり得るであろうし、そしてモニタリング・システムは、制御信号を変えて、照射レベルを変えることができるであろう。
【００３８】
記載されたような水浄化システムを用いて、魚タンク、池、スイミング・プール、噴水、温泉又は他の水源からの水の浄化を含む、任意の源から水を浄化することができるであろう。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態に従った浄化システムを図示する。ＬＥＤ１０２は、水を含むチャンバ１０４を一方の側から照射するよう配置されているが、ＬＥＤ１０２の配置は多くの異なる形式を取ることができるであろう。例えば、ＬＥＤ１０２は、チャンバ内に又はチャンバの外に配置され得る。ＬＥＤがチャンバの外に配置されるとき、材料は、チャンバの中に組み込まれて、紫外線光の透過を与え得る。この実施形態においては、ＬＥＤ１０２は、制御器１０８により制御されている。ＬＥＤ１０２は、外側の周辺部上に設けられる必要がなく、それらはまた、内側の周辺部上又は水の流れ部又は浴槽の内側に取り付けられることができるであろう。水は、よどんだ、撹拌された、又は混合された浴槽にあることができるであろうし、又は照射プロセスの間流れていることができるであろう。ＬＥＤは、水に対して任意の要領で配置されることができ、そして水は、その水が照射される限り任意の要領で提示されることができる。図１はチャンバ１０４が液体を含むように図示されているが、チャンバはまた、蒸気又は固体を含むように構成されることができるであろう。
【００４０】
本発明の別の実施形態は、紫外線写真撮影、検査又は検出のための紫外線ＬＥＤ装置を指向している。
【００４１】
一実施形態においては、紫外線放射装置が設けられ、そこにおいて紫外線放射の１次源、２次源、又は唯一の源はＬＥＤ装置である。この装置は、自立型装置、又は他の装置と組み合わせて、あるいはネットワーク装置であるようネットワークと組み合わされて用いられることができる。ネットワーク構成においては、制御器１０８は、アドレス可能な制御器であり得る。
【００４２】
本発明の原理に従った装置はまた、スチル・フレーム・カメラ、動画カメラ、ビデオ記録装置、又は他の記録装置に組み込まれ得る。写真撮影システムは、フィルムを記録媒体として用いることができ、又はそれらは、画像をディジタルに又は任意の他の手段により格納することができる。
【００４３】
一実施形態においては、紫外線放射装置は、検査、照射、又は検出目的のための自立型装置として用いられ得る。この装置は、紫外線照射が希望される任意の目的のため用いられることができる。そのような使用は、材料の検査、身体の分泌物、蛍光表示又は分析、又は医療の理由を含むが、これらに限定されるものではない。装置はまは、紫外線光を像形成又は制御のため用いる製造ライン及びプロセス制御のような他のシステムに組み込まれることができる。
【００４４】
一実施形態においては、装置は、異なる出力スペクトルを有する１つ又はそれより多いＬＥＤを用いて構成されて、所望の放射出力を与え得る。異なる波長特性を有する幾つかの異なるＬＥＤはまた、様々な応用に対して用いられることができるであろう。異なる波長のＬＥＤを用いる一例は、１個の紫外線放射型のＬＥＤが異なる紫外線波長の別の紫外線放射ＬＥＤと組み合わされる場合、又は可視又は赤外線（ＩＲ）ＬＥＤがシステムの中に組み合わされる場合である。可視ＬＥＤは、効果を狙って、又は撮影されるべき被写体又は対象物に放射を向けるのにユーザを支援するため組み合わされ得る。出力レベルは、一旦照明方向及びパターンが設定されると調整されることができる。装置の紫外線対可視対ＩＲの比放出特性はまた、特定の応用に適合されるよう変えられることができるであろう。
【００４５】
紫外線光又はディープ青色光を用いて照射されたとき蛍光発光する入手可能な多くの材料がある。本発明の一実施形態においては、これらの材料のいずれかが、ＬＥＤ光と組み合わせて標識及び表示に用いられて、独特の視覚的効果を生成することができる。材料は、コア、ロッド、チューブ及びシートのようなプラスチック材；蛍光塗料、燐光塗料、及び紫外線又は青色照射の下で現れる非可視塗料のような塗料及び染料；水溶性染料（ｗａｔｅｒ　ｄｙｅｓ）；泡状流体；及び反射し、蛍光発光し、又は燐光発光する任意の他の材料を含むが、これらに限定されるものではない。これらの材料をＬＥＤ照明と用いることができる応用は、表示、マークの識別、背景幕、舞台芸術、ボディ・ペイント、刺青、クラブ・ウエア、パーティ製品、バー製品、配膳業製作物、３Ｄグラス（３Ｄ　ｇｌａｓｓｅｓ）、フロア・タイル、映画、フィルム、テレビジョン、劇場、コンサート、イベント、会議、報道機関台（ｐｒｅｓｓ　ｌａｕｎｃｈｅｓ）における特別な効果を含むが、それらに限定されるものではない。他の応用は、クラブ、パブ、バー、映画館、カジノ、ホテル、テーマ・パーク、娯楽パーク・アトラクション、ボーリング・レーン、クエーサ・アレーナ（ｑｕａｓａｒ　ａｒｅｎａｓ）、ゲームセンタ、及び任意の他の範囲における舞台（風景）効果のためこれらの材料及びＬＥＤ照明を用いることを含むが、それらに限定されるものではない。他の応用は、販売地点で、ウィンドウ陳列、標識、広告板、展示スタンド、及び製品台（ｐｒｏｄｕｃｔ　ｌａｕｎｃｈｅｓ）及び任意の他の表示における販売促進及び宣伝広告を含むが、それらに限定されるものではない。
【００４６】
図２は、浄化、検査、紫外線写真撮影又は他の使用のため本発明の一実施形態に従って自立型ＬＥＤ装置２００を示す。この実施形態における装置２００は、１つ又はそれより多いＬＥＤ１０２及び手持形ハウジング２０２を含み得る。図２に示されるように、装置は、異なるスペクトル出力を有する２以上のＬＥＤを含み得る。図３は、２つのＬＥＤユニットを含み、その１つはカメラ３０２の前に組み合わされ、そしてもう１つはカメラの頂部に着脱可能なユニットとして配置されている別の実施形態を示す。
【００４７】
それらＬＥＤは、制御信号を印加すると殆ど瞬時に光を生成し、そしてこれは、それらをフラッシング又は脈動モードに適するようにして、異なる効果又は電源の節約を生じる。装置は、被写体が回転され又は移動される間に周期的に脈動するよう設定されることができるであろうし、又はパルスは、非常に通常のカメラ・フラッシュのように印加されることができるであろうし、そこにおいて印加又は放射は、シャッターが開く瞬間にのみ生じる。
【００４８】
前述のように、本発明の実施形態に従った装置におけるＬＥＤは、受動又は能動回路により制御されることができる。マイクロプロセッサを用いて、制御信号をＬＥＤ、又はＬＥＤのネットワークに与えることができるであろう。マイクロプロセッサはまた、プログラミング装置からの入力信号を有することができるであろう。プログラミング装置は、例えば別の装置からの入力信号を受信するため受信器を含むことができる。入力信号は、カメラから到来し、又はトランスデューサ、スイッチ、送信器又は信号を供給するための他の装置に限定されるものではないが、これらのような他の装置から到来することができるであろう。信号は、ディジタルに、又はＡ／Ｄ変換器を介したアナログ信号として受信されることができるであろう。制御器はまた、送信器又は他の出力装置に接続されて、他の装置との通信を与えることができる。ＬＥＤはまた、紫外線ＬＥＤ、可視ＬＥＤ、ＩＲのＬＥＤのいずれを用いるにせよ、通信デバイスとして動作することができる。ＰＷＭ制御信号は、同じ又は別個のＬＥＤ上に通信出力を作る間に光制御出力を変調することができる。ＬＥＤは、駆動信号に非常に迅速に応答するので、１つのＬＥＤが、通信と照明の両方を同時に与えることができる。別個のＬＥＤをまた用いて、通信を与えることができる。
【００４９】
本明細書に援用されている米国特許Ｎｏ．６，０１６，０３８に定義されているように、パルス幅被変調（ＰＷＭ）制御信号を用いて、ＬＥＤを駆動することができるであろうし、そこにおいて該制御信号は、動作のモードを変えるための入力信号に対応する。この技術を用いて、変調し、従っていずれのＬＥＤの出力を調整することができるであろう。紫外線と可視とＩＲとの組み合わせを変えて、大きな範囲の効果を得ることができる。
【００５０】
一実施形態においては、可視ＬＥＤが装置に用いられる。可視光生成ＬＥＤを、例えば、照射方向及び／又は強度のための基準として用い得る。一般的に、紫外線写真撮影技術は、所与のセッティング及び対象物に対して適切な露出時間を決定するため試行錯誤を要求する。紫外線メータをまた上記装置と用いることができるが、しかし可視光写真撮影におけるように紫外線写真撮影に対して決定された良好な相関係数がない。しかしながら、紫外線メータは、この装置と組み合わされてフィードバックを与えることができるであろう。フィードバックのための別の方法は、ＬＥＤパワー・メータ又は制御信号インディケータを介してであろう。可視ＬＥＤをまた用いて、どのくらいの紫外線放射があるかを参照することができるであろう。紫外線放射はユーザにとって見ることができないので、ユーザは、光強度に関してのフィードバックを持たない。理論的に決定されるにしろ、経験的に決定されるにしろ、相関は、可視ＬＥＤからの可視光強度と紫外線ＬＥＤのそれとの間に引かれることができるであろう。これは、ユーザが可視光の強度を調整して紫外線を設定し次いで可視光ＬＥＤをターン・オフし又はそれらの入力を低減するのを可能にするであろう。これは、ある効果を作るため要求された強度を設定し又は調整するのにユーザにとって有効であることができるであろう。
【００５１】
マイクロプロセッサは、可視光強度を紫外線光強度と等しくするルックアップ・テーブル又は関数を有することができるであろう。また、このルックアップ・テーブル又は関数は、カスタマイズされた較正解を与えるためユーザが調整可能であることができるであろう。
【００５２】
本発明の原理に従った装置はまた、写真撮影なしで対象物を視認及び検査のため用いられることができる。一実施形態においては、装置は、検査プロセスを支援するため検査光学部品を組み込んで提示される。光学部品は、拡大鏡又は顕微鏡のような任意の光学部品を含むことができるであろうが、これらに限定されるものではない。そのような装置は、様々な形式を取り、携帯型又は非携帯型であることができるであろう。この種類の装置はまた、検査のための他のシステムに組み込まれることができるであろう。装置は、視覚システムの中に組み込まれることができるであろうし、そこにおいて検査範囲内の対象物は、紫外線下でより良好に規定される。
【００５３】
図４は、拡大鏡４０２及びＬＥＤ１０２を備え、本発明の一実施形態に従った紫外線検査装置４００を図示する。図５は、本発明に従った懐中電灯型紫外線源を図示する。
【００５４】
検査及び写真撮影の応用の一部は、石の検査用器具のような岩片質のソーシング（ｌｉｔｈｉｃ　ｓｏｕｒｃｉｎｇ）、貨幣の識別、スタンプ及び染料の識別、修理された物品、グルー、接着剤、エポキシ、油、グリスの検査、動物の排出物が蛍光発光する形跡を残すげっし類動物の制御と共に、医療検査、研究所試験、蛍光液体浸透剤検出（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｌｉｑｕｉｄ　ｐｅｎｅｔｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、放火検出、紫外線スプレーの識別、指紋識別、及び紫外線の助けによって検査し且つ写真撮影するのに有用である他の表面又は物品を含むが、しかしこれらに限定されるものではない。
【００５５】
本明細書に説明されるような装置はまた、インク、セメント、エポキシ、又は紫外線放射の下で養生することができる任意の他の材料のための養生システムとして用いられ得る。装置はまた、ブラック・ライト、日焼け、ＥＰＲＯＭ消去、ウェブ・プリンティング、空気浄化、又は材料の滅菌のため用いられることができる。ＬＥＤ駆動された紫外線源を用いる養生装置、検査装置又は他の装置はまた、紫外線通過ファイバ光学部品と結合されて、局所的又は分散した紫外線放射を遠隔範囲に与えることができる。ファイバ光学部品からの出力は、光の更に分配のため他の光学部品に接続されることができる。
【００５６】
局所的日焼け、又はパターンを皮膚上に日焼けさせることはまた、本発明の原理に従ったシステムを用いることにより達成され得る。ＬＥＤ光源は、単一のＬＥＤが皮膚上をゆっくり移動して、局所的日焼けを与えることができる程コンパクトである。同様に、１群のＬＥＤは、パターンになるよう形成され、そしてパターンを用いて皮膚を照射するため用いられることができるであろう。ＬＥＤのビーム角度を変えることにより、パターンの大きさ及び定義を変えることができるであろう。１群のＬＥＤはまた、光学部品を有する照明器具の中に組み立てられて、焦点合わせ又は光のパターンを与えて、日焼けパターンを生成することができるであろう。光学部品はまた、遠隔アクセスを与えるためのファイバ光学部品を含むことができるであろう。ＬＥＤ装置は、衣服に組み込まれて、衣服を着ている間に照射を与えることができるであろう。
【００５７】
殺菌効果のための紫外線照射の１つの特別の実効的応用は、空気処理システムにおける微生物成長の制御にあった。レジオネラ症は、建物の空気処理システム又は戸外空気取り入れ口近くに見つけられるバクテリア又は菌類により発生する場合がある。特に、冷却コイル及びフィルタ組立体の紫外線への一定の暴露は、菌類の成長の制御で非常に効果的であることが分かった。ウイルスは、特に紫外線に対して抵抗力が無く、バクテリアより非常に紫外線に対して抵抗力が無い。ウイルスは、水銀放出の２５４ｎｍより上の波長に一層敏感である。空中生物工学紫外線殺菌照射（ＡｅｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＧｅｒｍｉｃｉｄａｌＩｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）、ＨＹＰＥＲＬＩＮＫ ”ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｇｒ．ｐｓｕ．ｅｄｕ／ａｅ／ｗｊｋ／ｗｊｋｕｖｇｉ．ｈｔｍｌ” ｗｗｗ．ｅｎｇｒ．ｐｓｕ．ｅｄｕ／ａｅ／ｗｊｋ／ｗｊｋｕｖｇｉ．ｈｔｍｌを参照のこと。一実施形態において、ＵＶ　ＬＥＤ装置は、空気処理システム内のエア・チャンバ及び／又は濾過システムを照射して、空気及び／又は空気処理及び／又は濾過システムを浄化するよう配置され得る。
【００５８】
一実施形態においては、ＬＥＤ照明器具は、自動車のダッシュボード照明、ミラー照明、又は自動車内外の任意の他の範囲に、又は他の標識及び表示応用のため組み込まれることができる。照明パイピング又はエッジ照明は、三価のリンを含む材料又は発光材料と組み合わされることができ、それによりそれらは、ＬＥＤが付勢されたとき蛍光発光する。発光材料は、表面照明を与えるための層として塗布されることができるであろうし、又はそれは、あるパターンで塗布されることができるであろう。
【００５９】
植物は成長するため光を必要とし、そして日光の欠乏している場所で植物を照射するよう設計されている多くの人工的光源がある。これらのシステムは、ＨＩＤ、蛍光性光源、及び白熱光源を用いて、必要な光を与える。赤色ＬＥＤのみ、又は植物の生長に幾らかの積極的な効果を示す蛍光照明と組み合わせて用いる効果の研究があった。植物の生長のための発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓｆｏｒＰｌａｎｔＧｒｏｗｔｈ）（Ｗ．Ｍ．Ｋｎｏｔｔ，Ｐｈ．Ｄ．及びＲ．Ｍ．Ｗｈｅｅｌｅｒ，Ｐｈ．Ｄ．、ＭＤ−ＲＥＳ）ｈｔｔｐ：／／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ｋｓｃ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／ＷＷＷａｃｃｅｓｓ／ｔｅｃｈｒｅｐｏｒｔｓ／９４ｒｅｐｏｒｔ／ｌｓｆ／ｌｓ０４．ｈｔｍｌを参照のこと。また、異なる波長の様々な比が植物の生長の挙動に及ぼす影響を示す研究があった。様々な放射源の植物生長への影響（ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＶａｒｉｏｕｓＲａｄｉａｎｔＳｏｕｒｃｅｓｏｎＰｌａｎｔＧｒｏｗｔｈ）（Ｓｈｉｎｊｉ　ＴＡＺＡＷＡ、光源部門、岩崎電気株式会社（ＩｗａｓａｋｉＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏ．Ｌｔｄ．）ＨＹＰＥＲＬＩＮＫ ”ｈｔｔｐ：／／ｓｓ．ｊｉｃｒａｓ．ａｆｆｉｃ．ｇｏ．ｊｐ／ｅｎｇｐａｇｅ／ｊａｒｑ／３３−３／ｔａｚａｗａ２／ｔａｚａｗａ２．ｈｔｍ” ｈｔｔｐ：／／ｓｓ．ｊｉｃｒａｓ．ａｆｆｉｃ．ｇｏ．ｊｐ／ｅｎｇｐａｇｅ／ｊａｒｑ／３３−３／ｔａｚａｗａ２／ｔａｚａｗａ２．ｈｔｍ、及び植物の生長及び開発（ＰｌａｎｔＧｒｏｗｔｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）（ＵＳＤＡ　ＮＲＩＣＧＰ　資金提供された研究の要約（ＡｂｓｔｒａｃｔｓｏｆＦｕｎｄｅｄＲｅｓｅａｒｃｈ）、ＦＹ　１９９７年）ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｅｕｓｄａ．ｇｏｖ／ｃｒｇａｍ／ｎｒｉ／ｐｕｂｓ／ａｒｃｈｉｖｅ／ａｂｓｔｒａｃｔｓ／ａｂｓｔｒａｃｔ９７／ｐｌｇｒｗｄｅｖ．ｈｔｍを参照のこと。また、照明サイクルの中断及びその開花への影響の研究があった。植物生長に影響を与える要因のレビュー（ＡＲｅｖｉｅｗｏｆＦａｃｔｏｒｓＡｆｆｅｃｔｉｎｇＰｌａｎｔＧｒｏｗｔｈ）（Ｍａｒｉａｎｎｅ　Ａｍｅｓ（卒業フェロー）、Ｗａｙｎｅ　Ｓ．Ｊｏｈｎｓｏｎ（助教授）ネバダ大学（Ｒｅｎｏ））ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｈｙｄｒｏｆａｈｍ．ｃｏｍ／ｃｏｎｔｅｎｔ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／ｆａｃｔｏｒｓ＿ｐｌａｎｔ．ｈｔｍｌを参照のこと。照明を用いて、植物の生長を遅らせる又は増大させることができる。
【００６０】
本発明に従ったシステム及び方法はまた、植物の生長の制御のため用いられ得る。この種類の照明システムは、植物生長の抑制手段又は植物生長支援手段として屋内又は屋外で用いられることができるであろう。ＬＥＤ装置は、１個の波長ＬＥＤ、又は紫外線、可視光又はＩＲをカバーする幾つかの波長ＬＥＤを用いて構成されることができる。この開示において説明される制御技術を用いることにより、光の比を容易に生成し、そして特定の使用のためカスタマイズされることができるであろう。例えば、所望の出力がより高い青色対緑色比を要求する場合、青色ＬＥＤの強度は、増大されることができるであろうし、及び／又は緑色ＬＥＤの強度は減少されることができるであろう。この種類のスペクトル操作は、このＬＥＤシステムを用いて制御されることができるであろう。照明をまたプログラムして、ＬＥＤ出力を時間又は他の入力の関数として変えることができるであろう。例えば、光電セルをプログラミング・デバイスとして用いる場合、照明装置は、その出力全体を増大して、所与の時間における日光の欠乏を補償することができるであろう。ＬＥＤベースの装置は、植物が１日の特定の時間により多くの紫外線、又はより多くのＩＲ、又は光の特定の比を、又は１日を通して循環されることを要求するならばその出力を調整するよう設計されることができるであろう。これらの動的な色及び放射変化効果は、植物生長の増強又は植物生長の低減のための多くの機会が生じることを可能にする。
【００６１】
一実施形態においては、照明装置は、日光が最小であり又は入手可能でない範囲で通常の外部照明条件をシミュレートするようプログラムされ得る。そのシミュレーションはまた、成長を増強又は低減するよう調整されることができるであろう。例えば、システムからのスペクトルは、変調され得て及び／又はサイクルの調時が変えられ得る。一実施形態においては、プログラムは、昼光のサイクルを２４時間の期間にわたりシミュレートするよう設計され得て、そしてそのプログラムは、そのサイクルを加速するよう修正され得て、それにより或る程度シミュレートされたサイクルが２４時間の期間に実行される。例えば、１日のシミュレーションを２４時間期間内で複数回循環させることにより、植物の生長が増強され得る。
【００６２】
また、本発明に従ったシステム及び方法を用いて、一般的照明、セラピー、治療、特別の照明条件、日焼け、又は全スペクトル又は選択的なスペクトル照明を希望する又は必要とする任意の他の照明状況のため全スペクトル又は部分スペクトル照明を提供し得る。これらの装置は、特別の用途又は一般的用途のため作り又は設計することができる。一般的用途のため作られた装置はまた、その装置を特定の要望に対して調製するため調整可能であることができる。ＬＥＤ装置は、幾つかの異なる波長生成ＬＥＤ又は１つの特定の波長又は波長領域を用いて作ることができるであろう。紫外線、可視又はＩＲ生成ＬＥＤを採用することができるであろうし、そしてこれらのスペクトル領域のそれぞれからの幾つかのＬＥＤを採用することができるであろう。スペクトル領域内の選択された波長又はスペクトル領域又は波長のそれぞれは、極めて多くの特定のＬＥＤ、又は所望の領域内のより大きい強度のＬＥＤを用いることにより、又は全て又は一部のＬＥＤを制御して可変出力制御を与えることにより、強度を変えることができるであろう。
【００６３】
一実施形態においては、多くのＵＶ放出ＬＥＤ照明装置又は単一の装置を、オフィス又は部屋又は屋外で全又は部分スペクトル照明並びにある範囲又は対象物の一般的照明を与える一般的目的のため用い得る。装置をまた、治療又は医療技術と一緒に治療又は医療の環境で用いることができるであろう。ディープ紫外線波長が希望されそして含められ又は強度が増大されることができるであろう応用もある。
【００６４】
一実施形態においては、応用は、オフィス環境の照明及び光の色温度、並びに１日の時間に対応する屋外条件をシミュレートするため放出変化の紫外線及び赤外線成分のため用いられるＬＥＤ装置を含み得る。これをまた用いて、人々が夜間に働いているときのような１日の不適切な時間を人工的にシミュレートすることができるであろうし、そして人々は、昼光照明条件に仕事時間中にさらされて、かれらの内部時計をかれらの仕事時間と同期状態に保つことができるであろう。早朝時間は、低い色温度を持つ比較的低い紫外線成分を有することができるであろうし、そして真昼光レベルの間の或る赤外線光は、高いレベルの紫外線を持つ一層高い色温度を有するであろう。紫外線又はいずれの他の波長は、問題を避けるため選択的に排除されることができる。例えば、紫外線スペクトルは、３つのカテゴリ、即ちＵＶＡ、ＵＶＢ及びＵＶＣに分類される。ＵＶＢ及びＵＶＣは、しばしば複数の比較的短い暴露時間内に皮膚及び眼の炎症を起こすことと関連され、そこで、これらの波長は、過剰暴露を防止するため出力で排除又は低減されることができるであろう。
【００６５】
本発明の原理に従ったＬＥＤ装置はまた、それがどの波長を放出し、そしてそれがどの程度の強度で放出するかの点で非常に融通性があることができるであろう。各エネルギ領域が選択可能で且つ調整可能あって、ユーザが特定の用途に適するよう必要な又は所望の調整をするのを可能にすることができるであろう。装置はまた、任意のサイクルを通過するようプログラムされることができる。医者は、１５分間の明るい光の治療を処方し得て、そこにおいて可視光強度は高いが、しかし紫外線光強度は低く、これに低い可視エネルギであるがしかしより高い紫外線又はＩＲの１０分の期間が続く。装置はまた、スイッチ、単一のスイッチ、トランスデューサ、受信器、検出器、又は入力信号を与えるための任意の他のデバイスを通して調整されることができるであろう。
【００６６】
全スペクトル又は部分スペクトルＬＥＤ装置をまた製品試験のため用いることができるであろう。多くの製品は、それらが様々な照明条件にさらされる屋外で用いられよう設計されている。試験条件は、多くの場合研究所で再現するのが難しく、そして特定の照明条件は、再現が困難である効果の一部である。例えば、試験は、ＬＥＤ装置を用いてネバダの夏の日をシミュレートすることを案出されることができるであろうし、そして製品は、そのシミュレートされた光の下で試験されることができるであろう。ＬＥＤ装置を他の試験構成要素と一緒に用いて、様々な条件を生成することができるであろう。例えば、照明装置は、オーブンと組み合わされて、ネバダの夏の日の熱及び照明効果をシミュレートすることができるであろう。一旦これらの条件がシミュレートされると、ユーザは、製品を、試験を加速する方法として連続的又は変化する条件を受けさせることができる。
【００６７】
これらのＬＥＤ装置をまた用いて、物理的病気を治療又は防止することができる。乾癬及び黄疸は、通常紫外線光の付与により治療される２つの医療状態である。紫外線源をまた用いて、病気、及びＨＩＶを含む他の血液で運ばれたウイルスの治療のため血液を照射する。ＬＥＤ装置はまた、同定又は治療のため医療環境において組織又は器官を照射するため用いられることができる。
【００６８】
一実施形態においては、発光ダイオード・ベースの紫外線光源は、車両の前に配置されることができるであろう。これは、道路表面上でラインを照明するのに有効であることができるであろう。高速道路のラインは、例えば、通常白色のラインであり、そして紫外線光で照射された場合蛍光発光するであろう。ペイントはまた、蛍光発光効果を最適化又は増大させるため増強されることができるであろう。この種類の照明を与えることにより、道路上のラインは、ハロゲン・ランプでもって照明された同じ道路と比較して非常にはっきりと分かるようになるであろう。車両は、自動車、カー、電動式車両、非電動式車両、自転車、オートバイ、原付自転車、トラック、バギー、又はバスのような任意の種類の車両であってよいが、これらに限定されるものではない。光学部品をまた用いて、光を設定された距離に焦点合わせすることができる。これを用いて、道路のライン上に高強度の光を与えることができるであろう。ビームは、一点に焦点合わせされ、又はある範囲に広げられることができるであろう。
【００６９】
ＬＥＤ光源は、紫外線のような単一の色のＬＥＤを装備していることができるであろうし、又はその光源は、幾つかの色の組み合わせを持つことができるであろう。青色及び紫外線の組み合わせは、光がオンであることのインディケータを与えるのに適切であり得る。青色発光体は、光が付勢されたことを示すであろう一方、紫外線発光体は、道路を照明して蛍光発光効果を起こすであろう。異なる波長発光体の任意の組み合わせを用いることができるであろう。従来から、黄色駆動光は、車の前にフォグ・ライトとして用いられてきた。それは、より長い波長の黄色光は、著しく青色の成分を生成する光より霧の中で散乱が少ないからである。黄色光を用いる他の理由は、眼の明所視の感度曲線の中心に近く、そこで黄色光がより効率的であることである。この発明を用いて、紫外線発光体は、黄色発光体と組み合わされて、可視性及び蛍光発光効果を与えることができるであろう。単一色の黄色、白色、又は他の色はまた、車両で所望の照明を与えるため用いられ得る。
【００７０】
紫外線ＬＥＤを自動車の前部上に２次照明源として用いる利点は、紫外線が他の車両又は歩行者から離れて道路上のラインに向けて指向されることができることである。これは、紫外線放射をそのような目標に直接指向させることと関連したいずれの問題を軽減するのを助けることができる。この装置は、自動車上での紫外線発生の代案と比較して比較的単純であろう。唯一の他の現実的な代案は放電光源である。これらの光源は適切な動作のため高コストの電子機器を用い、そしてそれらは一般的に広帯域発光体である。ＬＥＤ装置を用いた場合、用いられる別々の色はまた、個々に制御されて、装置の放射出力を変えることができるであろう。これは、ある一定の駆動条件のため、特定の視覚障害を持つ人々への補助として、又は車の装飾用構成要素として有効であり得る。光がまた、車をより魅力的にするため、減光され、そして色同調されることができるであろう。別の実施形態においては、ＵＶ発光体は、一旦車両が所定の速度に達したときのみ付勢され得る。
【００７１】
自動車上のＬＥＤ照明装置はまた、通信装置として用いられることができるであろう。ＬＥＤは、電力の印加に殆ど瞬時に応答し、そして優秀な通信装置として使用できる。ＩＲ　ＬＥＤは、典型的にはこれらの特性のため遠隔制御装置に用いられる。ＬＥＤ装置はまた、料金所、ガソリン・スタンド、サービス・ステーション、コンビニエンス・ストア、又は自動車の識別又は他の用途における他の発生地において用いられることができるであろう。
【００７２】
本発明に従った紫外線ＬＥＤシステムはまた、低温殺菌のため用いられることができる。一般に、熱プロセスを用いて、低温殺菌を達成するため用いられるが、しかし熱プロセス装置は、大きくそして購入するには高価である。小さいビジネス又は限定した生産をしている多くの果汁生産者及びミルク生産者がいる。これらの経営者は、より小さく、より低コスト且つ動作させ易いようにすることができるであろうＬＥＤ装置を用いることにより利益を得ることができるであろう。紫外線放射は、果汁及びシードルの中のバクテリア大腸菌（ｂａｃｔｅｒｉａ　Ｅ．ｃｏｌｉ）を低減し又は殆ど排除するための効率的な方法であることが分かった。ＨＹＰＥＲＬＩＮＫ ”ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｃｉｅｎｃｅｄａｉｌｙ．ｃｏｍ／ｒｅａｓｏｎｓｅｓ／１９９８／０１／９８０１２７０６５９１０．ｈｔｍ” ｗｗｗ．ｓｃｉｅｎｃｅｄａｉｌｙ．ｃｏｍ／ｒｅａｓｏｎｓｅｓ／１９９８／０１／９８０１２７０６５９１０．ｈｔｍ「紫外線光による低温殺菌が、新鮮なシードル及び果汁のバクテリア汚染をなくすことができるであろう（ＰａｓｔｅｕｒｉｚｅｄｖｉａＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＬｉｇｈｔＣｏｕｌｄＺａｐＢａｃｔｅｒｉａｌＣｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＦｒｅｓｈＣｉｄｅｒａｎｄＦｒｕｉｔＪｕｉｃｅｓ）」を参照のこと。
【００７３】
この種類の紫外線照射装置が殺菌装置として有効であろう応用は、飲み水、廃水、飲料水、温泉水、冷却タワー、水栽培、滝及び噴水、スイミング・プール、水治療法、プール、温泉、病院及び研究所の水、製薬、事前逆浸透（ｐｒｅ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｏｓｍｏｓｉｓ）水殺菌、食料及び飲料処理、水槽及び魚養殖場、かきの浄化、任意の光学的透明液体、ホワイト・ビネガー、リンゴ・シードル、有機切削油、温水ループ、養魚、農業、及びアクアリウムを含むが、これらに限定されるものではない。製薬プロセスにおける別の利用は、錠剤上の錠皮を硬化することである。
【００７４】
紫外線光はまた、研究所で、キレート剤の結合を切る方法として用いられる。この反応を促進するため、本発明に従ったＬＥＤ紫外線装置を設けることができる。その装置は、図６に示されるように、かき混ぜ棒に非常に似ているものであることができるであろうし、その図６においては、少なくとも１つの紫外線生成ＬＥＤ１０２は、液体に浸されたかき混ぜ棒の端部に含まれていることができるであろう。この種類の紫外線装置はまた、液体の個々の容器の浄化のため用いられることができる。紫外線放射を増大するため、又は色を液体又は容器に加えるため、幾つかのＬＥＤを含めることができるであろう。一実施形態においては、ＵＶ装置は、角氷の形状であり、又は形状が角氷のハウジングを持ち得る。本明細書に記載された全ての他の装置の場合のように、ＬＥＤは、プロセッサからの制御信号を用いて駆動されることができ、又はＬＥＤは、受動回路を用いて駆動されることができる。ＬＥＤ回路は、ＬＥＤを単純にターン・オン及びオフすることができ、又は異なるＬＥＤのパワー調整を採用することができるであろう。調整が希望される場合、それは、受動回路を通して達成される、又はパルス幅変調電流制御又は任意の他の制御方法を通して制御されることができる。
【００７５】
ＬＥＤ装置に対する別の応用は分光光度計にある。分光光度計は、物質の透過及び吸収特性を決定するため用いられる分析的ツールである。典型的な分光光度計は、２００から８００ｎｍのスペクトルを生成するであろうが、とはいえ異なる範囲も使用可能である。２００から８００ｎｍの範囲を有する分光光度計は、ＵＳ／ＶＩＳ分光光度計と呼ばれる。ＩＲ装置もある。これらの装置は、単一の光源又は幾つかの光源を有して、物質を所望の範囲の波長で放射し得る。要求される放射の全部又は一部を供給するため、ＬＥＤ光源を設けることができるであろう。ＬＥＤ光源は、紫外線及び赤外線を含む広いスペクトル範囲をカバーするＬＥＤのアレイを含むことができるであろう。様々な波長のＬＥＤは、独立に制御されて、特定の波長を試験手順の間に与えることができるであろう。この方法は、装置内の干渉量を低減し、その結果として測定エラーを低減することができる。
【００７６】
本発明の原理に従った紫外線又は青色ＬＥＤ装置を、捕らえる又は電気で殺すため昆虫を引きつけるための虫用照明として用い得る。昆虫制御装置は、典型的には蛍光ランプを用いて構成され、そして一部の応用では炭酸ガス放出器も用い得る。昆虫は、青色及び紫外線光に感じやすい明所視応答曲線を有する。それらはまた、炭酸ガスに引きつけられる。その結果、今日主に用いられている２種類の殺虫装置、即ち、青色蛍光ランプ又はブラック蛍光ランプ（ｂｌａｃｋ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｌａｍｐ）及び炭酸ガス装置がある。これらの装置は、昆虫を引きつけ、次いでそれらを電気により又は物理的に捕まえることにより殺すよう設計されている。蛍光ランプは、ＬＥＤデバイスと置換されることができ、そして特定の昆虫の明所視応答、又は装置が用いられる物理的環境に対して調製されることができる。ＬＥＤは、狭い波長範囲にわたり光を放出するコヒーレント光源であり、そして可視光を与えることなしに紫外線又はディープ青色光を与えるよう配置されることができ、又は可視光が希望される場合、可視ＬＥＤを設けることができる。希望するならば、スペクトル放出を広げるため、燐光体をＬＥＤ又はＬＥＤパッケージに追加し得る。
【００７７】
鳥の明所視応答もまた近紫外線領域を含む。紫外線で見る結果、対象物は、鳥に対して極めて異なるように見えてきて、多くの対象物が蛍光発光している。鳥はまた、自身を自由に移動させるのを助けるため紫外線を用いている。鳥はまた、哺乳類及び爬虫類と同様に、ビタミンＤを生成するため紫外線光を必要とし、そして紫外線光にさらされない場合、鳥は、様々なカルシウム欠乏症に苦しむであろう。ＨＹＰＥＲＬＩＮＫ ”ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕｓｅｒｓ．ｍｉｓ．ｎｅｔ／￣ｐｔｈｒｕｓｈ／ｕｖｍｙｔｈ．ｈｔｍ” ｗｗｗ．ｕｓｅｒｓ．ｍｉｓ．ｎｅｔ／￣ｐｔｈｒｕｓｈ／ｌｉｇｈｔｉｎｇ／ｕｖｍｙｔｈ．ｈｔｍＰａｔｉｒｉｃ　Ｒ．Ｔｈｒｕｓｈによる「紫外線の神秘：照明及び適切なダイエット（ＴｈｅＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＭｙｔｈ：ＬｉｇｈｔｉｎｇａｎｄＰｒｏｐｅｒＤｉｅｔ）」（１９９９年）を参照のこと。本明細書で説明されるようにＬＥＤ光は、捕らわれ状態にある鳥の健康を助けるため与えられる、並びにそれらがある一定の範囲から出るのを止めるため用いられることができる。
【００７８】
全スペクトル照明が鳥の生活を改善するため用いられた多くの例がある。１つのそのような研究は鶏について行われた。過去において、養鶏場は、窓を持ち且つ屋外への経路を持つ小屋で成長させた。現代の鶏小屋は、今では不十分に照明された窓なし建物である。鶏は、それらの産卵量並びに有効卵生産年数により測定されるように屋外の小屋で非常に生産力があった。鶏は、通常、これらの小屋の中で５年間収益性が強く生産的であった。対照的に、新しい窓無し環境で成長した雌鶏は、１３ヶ月間継続するのみである。Ｏｔｔ博士により行われた実験は、紫外線を持つ全スペクトル照明を新しい鶏小屋で用いた場合鶏のピーク産出が３年又はそれより長く継続したことを示した。その研究はまた、鳥が５０００羽の鶏当たり１９，７００ドルより少ない飼料を食べ、８．５％より多い卵を産み、２％より少ない卵が壊れ、一方一層大きな卵を産んだことを示した。更に、鳥は、共食いが無かったので、上唇の先端を取り除く必要が無かった。これは、農場主に対して合計９１，３００ドルより多くの利益を計算した。ＨＹＰＥＲＬＩＮＫ ”ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕｓｅｒｓ．ｍｉｓ．ｎｅｔ／￣ｐｔｈｒｕｓｈ／ｌｉｇｈｔｉｎｇ／ｏｔｔ．ｈｔｍ” ｗｗｗ．ｕｓｅｒｓ．ｍｉｓ．ｎｅｔ／￣ｐｔｈｒｕｓｈ／ｌｉｇｈｔｉｎｇ／ｏｔｔ．ｈｔｍＪｏｈｎ　Ｎ．Ｏｔｔ博士による「平易な常識対科学の理論的不合理性（ＰｌａｉｎＣｏｍｍｏｎＳｅｎｓｅｖｓ．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＩｒｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ）」を参照のこと。それはまた、生物社会的研究の国際ジャーナル（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｉｏｓｏｃｉａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ）の特別主題号Ｖｏｌｕｍｅ７（１９８５年）に掲載されている。
【００７９】
Ｏｔｔ博士により行われた実験と似た実験の結果として、我々は、全スペクトル照明が人間にとって健康に良いばかりでなく鳥、爬虫類及び他の動物にとって同様に健康に良いことを知った。ＬＥＤを用いて作った全スペクトル又は部分スペクトル光は、これらの応用のため並びに人間の居住地のため与えられることができる。本発明に従った全スペクトル照明装置は、これらの応用のため用いられ得て、そして特定の色上に固定されることができ、又は色が時間又は他のインディケータに関して変わることができる。紫外線又はＩＲの量は、一日の全体にわたって変わって、自然の照明状態をシミュレートすることができる。
【００８０】
本発明の原理に従った紫外線照明システムをまた用いて、鳥がある一定の範囲で生活し且つ食べるのを防止し得る。鳥は一般的に、それらが飛行機の経路に飛び入って航空機に損傷をそして鳥に死を生じさせることができるので、空港の周りで危険であると考えられる。鳥が高速度の航空機にぶつかる衝撃は、５００ｋｔｓで飛行している航空機が大きな鳥にぶつかる場合その航空機が約２０７，０００キログラム・メートル（１，５００，０００フート・ポンド）近くのエネルギの衝撃を被ることを考えたとき劇的である。ＨＹＰＥＲＬＩＮＫ ”ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｃ．ｇｃ．ｃａ／ａｖｉａｔｉｏｎ／ａｅｒｏｄｒｍｅ／ｂｉｒｄｓｋｔｅ／ｉｎｆｏ／ｈａｚａｒｄ．ｈｔｍ” ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｃ．ｇｃ．ｃａ／ａｖｉａｔｉｏｎ／ａｅｒｏｄｒｍｅ／ｂｉｒｄｓｔｋｅ／ｉｎｆｏ／ｈａｚａｒｄ．ｈｔｍ「鳥の危険、カナダの輸送（ＢｉｒｄＨａｚａｒｄｓ，ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｏｆＣａｎａｄａ）」を参照のこと。鳥のぶつかりと関連した問題を軽減するため、調査者は、鳥が航空機から離れている状態を保つ新しい方法を探索した。１つのそのような方法は、鳥が危険である範囲に紫外線光を使用することである。
【００８１】
鳥は、紫外線光を見ることができ、そしてそれを視覚及び航行のため用いることができる。紫外線光の抑止効果はものが人工的照射の下で見える方法からであるのか、又はそれがそれらの航行システムと干渉するからであるのか分かっていない。紫外線装置は、空港に地上有効範囲照明としてセットアップされることができるであろうし、又はその照明は、航空機そのもので用いられることができるであろう。その照明は、一定の方向に照射している又は移動可能であるようにできるであろう。ビーコン構成も用いることができるであろう。パルス化又は波長シフト化は、ＬＥＤベースの照明装置を用いて容易に達成されることができ、そしてこれは、鳥を阻止する別の方法として働き得る。上記範囲の中の紫外線光のフラッシングは、鳥を悩まし得るが、しかし人間の仕事は、不可視光ショーにより気づれなく又は悩まされないであろう。照明装置はまた、オーディオ装置のような他の装置と用いられて、雑音に照明効果を与えることができるであろう。
【００８２】
別の実施形態においては、装置の中のＬＥＤ（単数又は複数）の出力は、センサ、トランスデューサ、ユーザ・インターフェース又は他の信号発生器から与えられる外部信号のような外部信号を通して制御され得る。信号発生器は、信号を、プロセッサへ、又は外部信号を受け取りそれに応答してＬＥＤ制御信号を発生及び／又は通信するよう設計された他の回路へ通信し得る。ユーザ・インターフェースは、任意の種類のもの、例えば、ボタン、スイッチ、ダイヤル、又は類似のものであってよく、又はそれは、計算装置を用いて外部信号を発生してＬＥＤの出力を制御するように制御されるソフトウエアであり得る。本発明の原理に従った、外部信号を装置に与えるため用いられる多くのユーザ・インターフェース及び他の信号発生器があることが認められるべきであり、そして、本発明は、いずれの特定の種類のユーザ・インターフェース又は信号発生器との使用に限定されるものではない。
【００８３】
本明細書に用いられているように、用語「紫外線」又は「紫外線光」は、紫外線スペクトル、及び可視スペクトルのディープ青領域を含むものである。
【００８４】
本明細書に用いられているように、用語「ＬＥＤ」は、全ての種類の発光ダイオード、発光ポリマ、電流に応答して光を生成する半導体ダイ、有機ＬＥＤ、エレクトロルミネセンス・ストリップ、及び他のそのようなシステムを含むと理解されるべきである。「ＬＥＤ」は、個々に制御される複数の半導体ダイを有する単一の発光ダイオードに言及し得る。用語「ＬＥＤ」は、パッケージ・タイプのＬＥＤを制限しないことが理解されるべきである。用語「ＬＥＤ」は、パッケージ化されたＬＥＤ、非パッケージのＬＥＤ、表面実装ＬＥＤ、チップ・オン・ボードＬＥＤ、及び全ての他の形態のＬＥＤを含む。用語「ＬＥＤ」はまた、ＬＥＤからのエネルギを異なる波長に変換し得る材料でパッケージされた又はその材料と関連したＬＥＤを含む。
【００８５】
本発明は、詳細に示され且つ説明された実施形態に関連して開示されたが、様々な均等物、変更及び改良が当業者に上記の記載から明らかであろう。そのような均等物、変更及び改良は、特許請求の範囲により含まれることを意図されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の一実施形態に従った浄化装置を図示する。
【図２】
図２は、本発明の別の実施形態に従った検査又は紫外線写真撮影のための自立型ＬＥＤを示す。
【図３】
図３は、本発明の別の実施形態に従った２つのＬＥＤ装置であって、１つはカメラの前に組み合わされ、もう１つはカメラの頂部に着脱可能な装置として配置されているものを示す。
【図４】
図４は、本発明の別の実施形態に従った、拡大鏡を備える紫外線検査装置を図示する。
【図５】
図５は、本発明の更に別の実施形態に従った懐中電灯型紫外線源を図示する。
【図６】
図６は、本発明の別の実施形態に従った紫外線光源を図示する。[0001]
[Related applications]
This application is a provisional application serial number 60 / 235,678 filed on September 27, 2000 "Ultraviolet Light Emitting Device" and a provisional application serial number filed on August 4, 2000. Claims 60 / 222,847 “Ultraviolet Light Emitting Devices” and are incorporated herein by reference.
[0002]
[Background of the invention]
1. Field of Invention
The present invention relates to a light emitting diode device. More particularly, the present invention relates to ultraviolet light emitting diode systems and methods that generate ultraviolet light.
[0003]
2. Explanation of related technology
There are many systems that use ultraviolet light. Some systems are designed to produce effects such as fluorescence effects, while others are used for the purification of objects, liquids and vapors.
[0004]
Water purification systems are in great demand for industrial, household, portable and other uses. These systems are designed to purify a quantity of water before dispensing for consumption or other use. There are many techniques and methods used to purify water. Usually, a wide variety of techniques are used in a single purification device. Filters are generally used to remove particulates from water, whereas ultraviolet light is used to sterilize water. The sterilization process can include passing water through a transparent tube while simultaneously passing ultraviolet light through the tube. Ultraviolet radiation is used to remove most bacteria and viruses.
[0005]
U.S. Pat. 6,080,313, no. 4,876,014, no. 5,024,766, no. 5, 190, 659, No. 5; 5,529,689 and There are many known systems for purifying water, such as the system described in US Pat. No. 5,573,666. All of these systems utilize mercury vapor discharge lamps to generate ultraviolet light. These lamps can be high intensity discharge lamps or more common low pressure mercury discharge lamps such as fluorescent lamps. These lamps are generally selected for their mercury emission emission characteristics. One of the main resonance lines of mercury is at 256 nm of ultraviolet light. The guideline from the EPA, “EPA Guidance Manual Alternative Distincts and Oxidants” (issued in April 1999) for alternative disinfectants and oxidants, has an optimal range of 245 nm and 285 nm for bactericidal effects. It states that it is ultraviolet irradiation during.
[0006]
There are several problems associated with using high intensity discharge (HID) lamps or low pressure discharge lamps for water purification purposes. HID lamps require, for example, a high voltage and high power source to operate the lamp. The ballast for these lamps is large, heavy and not portable. Because of these constraints, HID sources can provide an acceptable solution for the industrial environment, but are not desirable for home or portable devices. A problem associated with fluorescent lamps is that they are fragile because they are relatively long tubes of thin glass. This creates a serious problem for portable devices. This is because many of these portable devices are used during camping or hiking and the portable devices may not be able to handle with the care required to prevent destruction.
[0007]
Another problem associated with using either low-pressure or high-pressure discharge tubes for the production of ultraviolet radiation is that both of these light sources require significant amounts of mercury to produce the desired radiation. It is. Mercury remains a serious environmental and health problem. Many state governments have regulations that apply to the disposal of HID and fluorescent lamps, and these regulations specify that lamps cannot go to normal landfills. These lamps must be handled as hazardous waste or must be properly recycled to prevent mercury from being released. Massachusetts, for example, regulates these lamps under 310 CMR 30.000 “Dangerous Waste Management” and Massachusetts DEP policy “Provisional Guidance for Management of Used Fluorescent Lamps Containing Mercury”. These lamps must be handled as hazardous waste due to their high mercury content.
[0008]
There are many other devices that use discharge lamps to generate ultraviolet light. These devices illuminate equipment designed to cure ink, cement, glue or enamel (such as the materials used by dentists) and other articles with fluorescent properties or other articles with fluorescent properties. Includes equipment designed to inspect. In some applications, a fluorescent dye is applied to the article and an ultraviolet light source is used to check for the presence of the dye.
[0009]
Ultraviolet photography is used for many applications and provides information that is otherwise difficult to depict. There are two main ways to photograph an object under ultraviolet light: reflection photography and fluorescence photography. There are many applications for UV photography ranging from recreational, scientific and medical to geology. Using ultraviolet light, the object can be illuminated for inspection as well as photography illumination, and the appearance of the object can be verified under ultraviolet irradiation.
[0010]
Most ultraviolet photography is performed by irradiating a photographic sample with a long wavelength of 320 to 400 nm of ultraviolet light. Long wavelength UV radiation is often preferred because many conventional camera lenses pass long UV wavelengths. Shorter wavelength UV light can be used, but special UV transmissive glass must be used for the lens to allow the reflected UV light to reach the film. Another problem associated with shorter wavelengths of ultraviolet radiation is eye and skin hazard. Special precautions must be used when using shorter wavelengths, even though longer wavelength UV radiation may also cause concern for eyes and skin tissue if there is an extended period of exposure. With proper alignment between the emitted ultraviolet light and the lenses that pass these wavelengths, proper selection of the film is important. Most black and white films are sensitive to ultraviolet light, so this is not a problem.
[0011]
The difference between reflection photography and fluorescence photography is the method used to illuminate the object to be photographed. Usually, a fluorescent lamp with a special UV-generating phosphor is used to illuminate the object. These lamps emit radiation other than the ultraviolet radiation itself, and this radiation can be present in the visible spectrum. If visible radiation is not filtered out, the film responds to visible light and the desired effect may not be achieved. In reflective photography, a filter is placed in front of the camera lens to filter out all visible energy while passing ultraviolet light. In fluorescent photography, a UV pass filter is placed in front of the UV light source to eliminate all visible energy, and another UV pass filter is placed in front of the camera lens to remove stray light. This technique offers different effects and is useful for several applications including but not limited to archeological photography. See "Ultra Violet Photography" by Eliadis Elias.
[0012]
Ultraviolet photography can be applied to fingerprints and images of body secretions from animals and humans, images of articles that have fluorescent materials applied or fluorescent, medical images, natural objects, arts, articles. It can be used in many applications such as, but not limited to, capturing repairs, traces or residues made to them. When objects are illuminated with ultraviolet light, they appear quite different from when illuminated with visible light. Geologists use ultraviolet light to inspect the stones to identify stone components and materials or levels of water penetration. A UV light source is required for inspection of these various items, and UV imaging is required to capture the image.
[0013]
Another example of UV inspection or photography is in the analysis of insect life patterns. Insects can only see ultraviolet light and short visible light, where the best way to see what they see is to illuminate the object with the same light. The best way to capture these images after irradiation is to use ultraviolet photography. Many photographers also use UV photography techniques for artistic reasons to capture unique images that cannot be achieved with any other technique.
[0014]
Another area where ultraviolet light is used is phototherapy. Phototherapy can take many forms and can be designed to treat mental, emotional, or physical illness or disease. Full spectrum illumination or specific wavelengths of visible, ultraviolet or infrared radiation can be used during the treatment of such diseases or disorders. Phototherapy has been a highly regarded medical technology throughout history. The sun is a good light source for full spectrum illumination and can provide a therapeutic effect. Many phototherapy techniques attempt to provide light that mimics sunlight.
[0015]
Several recent studies suggest that it is important to be exposed to full spectrum illumination. According to photobiologist John Nash Ott (honor) Dr. Sc. (Hon.), Poor lighting is a serious threat to health. Most artificial such as incandescent bulbs and fluorescent lamps The lighting system lacks a perfect balance of the emitted wavelengths to be classified as full-spectrum light: when 90% of an individual's day is spent under these types of light sources, This can lead to a number of problems ranging from fatigue to loss of function to physical illness.The US Navy has recently responded to the effects of personal occupation and the growth of melanoma. A study of occupational effects has been completed, which suggests a counter-intuitive correlation between occupation and melanoma, while occupations requiring almost exclusively indoor activity show the highest incidence of cancer, while Need outdoor exposure Occupation brought the lowest growth of. This study suggests that may be differentially or prevented treated by cancer some form is exposed to full spectrum lighting.
One embodiment of the present invention is directed to an improved system and method for providing ultraviolet light.
[0016]
[Summary of Invention]
The present invention relates to an ultraviolet system and a method for producing such a system comprising a light emitting diode.
[0017]
One embodiment of the present invention is a purification device. The purification device comprises a purification chamber and at least one LED that generates ultraviolet light, the at least one LED being arranged to illuminate the interior of the purification chamber.
[0018]
Another embodiment of the invention is a handheld device. The handheld device comprises a handheld housing and at least one LED that generates ultraviolet light, the at least one LED being arranged to irradiate from the handheld housing.
[0019]
Yet another embodiment of the present invention is an insect illuminator. The insect illuminator may comprise at least one of an ultraviolet light generating LED and a blue light generating LED to attract insects and at least one of an insect trap and an insecticidal device.
[0020]
Another embodiment of the invention is a method of purification. The cleaning method includes providing at least one LED that generates ultraviolet light, providing a chamber for containing at least one of liquid and vapor, and using the at least one LED to Irradiating the interior.
[0021]
Yet another embodiment of the present invention is a method of cleaning a surface. A method of cleaning the surface includes providing a hand-held housing and providing at least one LED that generates ultraviolet light, the at least one UV LED being associated with the housing and from the housing. Providing the at least one LED arranged to illuminate and allowing the user to hold the housing and illuminate the surface to be cleaned.
[0022]
Yet another embodiment of the present invention is a method of irradiating an object using ultraviolet light. The method of irradiating an object using ultraviolet light includes providing a handheld housing and providing at least one LED that generates ultraviolet light, wherein the at least one LED is associated with the housing. And providing the at least one LED arranged to irradiate from the housing and allowing the user to hold the housing and irradiate the object.
[0023]
Another embodiment of the invention is directed to a lighting device. The lighting device includes at least one visible LED that generates visible light, at least one ultraviolet light LED that generates ultraviolet light, and a processor that independently controls the at least one visible LED and the at least one ultraviolet light LED. And a housing, wherein the LED is housed and arranged to irradiate from the housing.
[0024]
Another embodiment of the invention is directed to a method of illuminating a display. The method of irradiating the display may include providing a display, providing a plurality of ultraviolet LEDs, and irradiating the display using the ultraviolet LEDs.
[0025]
Another embodiment of the invention is directed to a method of affecting plant growth. The method of influencing the growth of the plant comprises providing at least one ultraviolet LED, providing at least one visible LED, and a processor that independently controls the at least one ultraviolet LED and the at least one visible LED. , Directing the at least one ultraviolet LED and the at least one visible LED to illuminate a plant, and causing the processor to vary the output of the LED over time.
[0026]
The following drawings illustrate certain illustrative embodiments of the invention, where like reference numbers indicate like components. These illustrated embodiments are to be understood as illustrative of the invention and are not to be understood as limiting in any way.
[0027]
[Detailed Description of Preferred Embodiments]
The following description relates to some exemplary embodiments of the invention. Many variations of the invention can be envisaged by those skilled in the art. Such variations and modifications are intended to be within the scope of this disclosure. Accordingly, the scope of the invention should not be limited in any way by the following disclosure.
[0028]
One embodiment of the present invention is directed to the use of light emitting diodes that generate ultraviolet radiation for cleaning, inspection and many other uses. This includes numerous advantages over conventional UV light sources, including that it is mercury free.
[0029]
The advent of high brightness light emitting diodes (LEDs) has opened many new applications for LEDs. LEDs are mainly used as indicator light and are now being used as lighting devices. The brightness of LEDs has increased exponentially over the past 30 years. The LED is now described in US Pat. It is being used in color change lighting devices such as those described in US Pat. LED manufacturers such as Nicha, Lumileds, Philips, Siemens, and Osram Opto are all trying to produce LEDs that produce high-efficiency, high-quality white light. This is for general lighting applications to replace incandescent, halogen, and fluorescent lighting.
[0030]
White LEDs are typically devices that produce blue, violet, or ultraviolet light that is converted to visible radiation through a phosphor. If the phosphor layer is removed, the LED becomes a source of ultraviolet radiation. Nichia also recently announced a purple LED with a main emission spectrum having a wavelength between 395 nm and 420 nm. This short wavelength may be acceptable for water purification purposes. If even shorter wavelengths are desired, U.S. Pat. 6,084,250 discloses an LED having an emission centered between 300 nm and 370 nm. Other UV-generating LEDs are available or can be manufactured to generate radiation in different UV bands. Recent trends in the development of UV LEDs indicate that light emitting diodes that produce even shorter wavelengths are soon available. A die could also be developed to generate deep ultraviolet for the production of ozone to assist in the water purification process. Ozone treatment is typically a separate process from ultraviolet treatment.
[0031]
The UV-generating LED can be used to purify water in a manner similar to the mercury-containing discharge tube method. The purification system can include one or more LEDs and provide an essential level of ultraviolet radiation. This new method of water purification should be provided as a stand alone device or in combination with other purification devices such as, but not limited to, filters, scrubbers, other UV light sources, mixers and any supply system Can do.
[0032]
UV-generating LED devices are also used to kill bacteria and viruses, or on surfaces, tables, worktops, walls, floors, ceilings, utensils, tools, household items, storage devices, food processing equipment, food, drinks or any other It can be provided for general sterilization in non-water applications such as for the treatment of surfaces, devices that can be sterilized or objects. One example of using the device in non-water applications is when a kitchen worktop requires disinfection. The hand-held LED device can be used by moving the hand-held LED device on the counter in the same way as using a sponge. The device could also be designed to automatically cover or traverse the entire countertop. Another application would be when the device is combined with a medical instrument drawer. The device could be arranged to illuminate the inside of the drawer to provide a sterile instrument. The device can also be used in connection with other sterilization procedures, or the other sterilization procedures follow. One significant problem with sterilization is keeping the object sterile after the sterilization process is complete. Thus, in the example of a medical device, the device could be exposed to ultraviolet radiation in a storage tray or drawer and any other sterilization such as a method of maintaining the sterilization conditions of the device. The process continues.
[0033]
The UV-generating LED system can take any of a number of forms and is not limited to any particular implementation. For example, in one embodiment, the LED system can have one or more LEDs disposed on the instrument. The LED can be controlled by passive or active circuitry. The power to the LED can be controlled through current regulation, voltage regulation, waveform modification, or other regulation or modulation techniques. Waveform modification can take the form of pulse width modulated (PWM) waveform signal processing. PWM control is not limited to power saving or maximizing or optimizing the efficiency of a process or other function, but takes any number of forms to generate any number of functions such as these Would be able to. Whether passively controlled or actively controlled, each LED could be controlled independently or as a group.
[0034]
In one embodiment, the microprocessor can be used to tune the LEDs. The microprocessor can control individual LEDs or a group of LEDs. The microprocessor could have a certain number of predefined control signals that could be sent to the LED. The microprocessor could also have one or more programming devices to provide input signals. The control signal could be generated and / or communicated in response to the input signal. The programming device could be connected to one or more potentiometers, switches, transducers, sensors or other devices, or combinations of these devices. When the programming device is energized, changed, or sends a signal, the controller can respond by sending a control signal to the LED.
[0035]
One example of using a programming device in a water purification system is when optical feedback is desired. In general, water should be exposed for a certain amount of time under a certain amount of energy. An energy detector can be employed as a programming device to monitor the energy output and adjust the control signal if the output changes. If the energy falls below a certain acceptable level, the device can indicate a problem. This leads to another advantage of LED devices that include multiple LEDs. This is because a single LED failure does not leave the system inoperable. The system can continue to provide operational and purified water in the event of one or more LED failures. If a feedback system is also used in the device, the energy for the remaining diodes could be increased to compensate for the lack of system power.
[0036]
In one embodiment, several LEDs (two or more) with different outputs could also be used in this system. The different LEDs could be controlled independently or as a group. This system could be used to optimize the water purification process. One or more LEDs could generate visible light to indicate certain conditions. When a water purity sensor is connected to the programming means, the visible light LED can be energized to indicate when the process is complete, or what stage the process is in, or in what mode the system is in Will. Two or more colored LEDs could be used to produce different color outputs. Also, one LED of the plurality of LEDs could be used as a transmitter to provide communication to other devices. The visible LED could be energized to produce a visual effect to give an indication of the mode of operation of the device, to give information, or for aesthetic reasons. There could be any number of lighting effects produced by combining single or multiple LEDs. These may be effects such as color changes, fixed colors, pulsating colors, stroboscopic colors, or any other effect. The lighting effect could also be initiated via communication means from another device.
[0037]
In one embodiment, the programming device can be connected to other sensors for electromagnetic signal reception, allowing the programming device to receive information from an external source or other component of the purification system. To do. Other types of transmitters could also be controlled to allow communication from the water purification system. With a receiver and transmitter, or physical connection, the system can be part of a network. As such, the system will be able to hear the command by listening to that particular address, and the system will be able to respond to the command. For example, there could be a water monitoring device or system that analyzes upstream and downstream water purity, and the monitoring system could change the control signal to change the illumination level.
[0038]
A water purification system as described could be used to purify water from any source, including purification of water from fish tanks, ponds, swimming pools, fountains, hot springs or other water sources .
[0039]
FIG. 1 illustrates a purification system according to one embodiment of the present invention. Although the LED 102 is arranged to illuminate the chamber 104 containing water from one side, the arrangement of the LED 102 could take many different forms. For example, the LED 102 may be placed in the chamber or outside the chamber. When the LED is placed outside the chamber, the material can be incorporated into the chamber to provide UV light transmission. In this embodiment, the LED 102 is controlled by the controller 108. The LEDs 102 do not have to be provided on the outer periphery, they could also be mounted on the inner periphery or inside the water flow or bath. The water could be in a stagnant, agitated or mixed bath, or could be flowing during the irradiation process. The LEDs can be placed in any manner relative to the water, and the water can be presented in any manner as long as the water is illuminated. Although FIG. 1 illustrates the chamber 104 as containing a liquid, the chamber could also be configured to contain a vapor or solid.
[0040]
Another embodiment of the present invention is directed to an ultraviolet LED device for ultraviolet photography, inspection or detection.
[0041]
In one embodiment, an ultraviolet radiation device is provided, where the primary source, secondary source, or sole source of ultraviolet radiation is an LED device. This device can be used in combination with a stand-alone device, in combination with other devices, or with a network to be a network device. In a network configuration, the controller 108 can be an addressable controller.
[0042]
An apparatus according to the principles of the present invention may also be incorporated into a still frame camera, a video camera, a video recording device, or other recording device. Photography systems can use film as a recording medium, or they can store images digitally or by any other means.
[0043]
In one embodiment, the ultraviolet radiation device can be used as a free standing device for inspection, irradiation, or detection purposes. This device can be used for any purpose for which UV irradiation is desired. Such uses include, but are not limited to, examination of materials, bodily secretions, fluorescence display or analysis, or medical reasons. The apparatus can also be integrated into other systems such as production lines and process controls that use ultraviolet light for imaging or control.
[0044]
In one embodiment, the device may be configured with one or more LEDs having different output spectra to provide the desired radiation output. Several different LEDs with different wavelength characteristics could also be used for various applications. One example of using different wavelength LEDs is when one UV emitting LED is combined with another UV emitting LED of a different UV wavelength, or when a visible or infrared (IR) LED is combined in the system. . Visible LEDs can be combined to assist the user in aiming effects or directing radiation at a subject or object to be photographed. The output level can be adjusted once the illumination direction and pattern are set. The ultraviolet to visible to IR specific emission characteristics of the device could also be varied to suit specific applications.
[0045]
There are many materials available that fluoresce when irradiated using ultraviolet light or deep blue light. In one embodiment of the invention, any of these materials can be used for signage and display in combination with LED light to produce a unique visual effect. Materials include: plastic materials such as cores, rods, tubes and sheets; paints and dyes such as fluorescent paints, phosphorescent paints, and invisible paints that appear under ultraviolet or blue radiation; water-soluble dyes; foam Fluids; and any other material that reflects, fluoresces or phosphoresces, but is not limited to such. Applications that can use these materials with LED lighting include displays, mark identification, backdrops, performing arts, body paints, tattoos, club wear, party products, bar products, catering products, 3D glasses ( 3D glasses), floor tiles, movies, films, television, theatre, concerts, events, conferences, special effects in press lanches, but not limited to them. Other applications are clubs, pubs, bars, cinemas, casinos, hotels, theme parks, amusement park attractions, bowling lanes, quasar arenas, game centers, and stage in any other range Including, but not limited to, using these materials and LED lighting for (landscape) effects. Other applications include, but are not limited to, point-of-sale and promotional advertising in window displays, signs, billboards, exhibition stands, and product launches and any other display. Absent.
[0046]
FIG. 2 illustrates a self-supporting LED device 200 according to one embodiment of the present invention for purification, inspection, ultraviolet photography or other uses. The device 200 in this embodiment may include one or more LEDs 102 and a handheld housing 202. As shown in FIG. 2, the device may include two or more LEDs having different spectral outputs. FIG. 3 shows another embodiment that includes two LED units, one combined in front of the camera 302 and the other arranged as a detachable unit on the top of the camera.
[0047]
The LEDs produce light almost instantaneously when a control signal is applied, and this makes them suitable for flashing or pulsating modes, resulting in different effects or power savings. The device could be set to pulsate periodically while the subject is rotated or moved, or the pulse can be applied like a very normal camera flash. There it will be applied or emitted only at the moment the shutter opens.
[0048]
As mentioned above, the LEDs in the device according to embodiments of the present invention can be controlled by passive or active circuits. A microprocessor could be used to provide control signals to the LED or network of LEDs. The microprocessor could also have an input signal from the programming device. The programming device can include a receiver, for example, to receive an input signal from another device. The input signal may come from the camera or from other devices such as, but not limited to, transducers, switches, transmitters or other devices for providing signals. Let's go. The signal could be received digitally or as an analog signal via an A / D converter. The controller can also be connected to a transmitter or other output device to provide communication with other devices. The LED can also operate as a communication device, whether an ultraviolet LED, a visible LED, or an IR LED. The PWM control signal can modulate the light control output while creating a communication output on the same or separate LEDs. LEDs respond very quickly to drive signals, so a single LED can provide both communication and illumination simultaneously. A separate LED can also be used to provide communication.
[0049]
U.S. Pat. As defined in US Pat. No. 6,016,038, a pulse width modulated (PWM) control signal could be used to drive the LED, where the control signal changes the mode of operation. Corresponds to the input signal. Using this technique, it would be possible to modulate and thus adjust the output of any LED. By changing the combination of ultraviolet light, visible light and IR, a large range of effects can be obtained.
[0050]
In one embodiment, visible LEDs are used in the device. A visible light generating LED may be used as a reference for illumination direction and / or intensity, for example. In general, ultraviolet photography techniques require trial and error to determine an appropriate exposure time for a given setting and object. A UV meter can also be used with the above apparatus, but there is no good correlation coefficient determined for UV photography as in visible light photography. However, an ultraviolet meter could be combined with this device to provide feedback. Another method for feedback would be via an LED power meter or control signal indicator. A visible LED could also be used to see how much UV radiation is present. Since ultraviolet radiation is not visible to the user, the user has no feedback regarding the light intensity. Whether determined theoretically or empirically, a correlation could be drawn between the visible light intensity from the visible LED and that of the ultraviolet LED. This will allow the user to adjust the intensity of the visible light to set the ultraviolet light and then turn off the visible light LEDs or reduce their input. This could be useful for the user to set or adjust the required intensity to create an effect.
[0051]
The microprocessor could have a look-up table or function that makes visible light intensity equal to ultraviolet light intensity. This lookup table or function could also be adjustable by the user to provide a customized calibration solution.
[0052]
Devices in accordance with the principles of the present invention can also be used for viewing and inspecting objects without photography. In one embodiment, the device is presented incorporating inspection optics to assist the inspection process. The optical component could include any optical component such as, but not limited to, a magnifying glass or a microscope. Such a device could take various forms and could be portable or non-portable. This type of device could also be integrated into other systems for inspection. The device could be incorporated into a vision system where objects within the examination range are better defined under ultraviolet light.
[0053]
FIG. 4 illustrates a UV inspection apparatus 400 comprising a magnifying glass 402 and an LED 102 according to one embodiment of the present invention. FIG. 5 illustrates a flashlight type ultraviolet light source according to the present invention.
[0054]
Some of the inspection and photography applications include lithic sourcing such as stone inspection instruments, currency identification, stamp and dye identification, repaired articles, glues, adhesives, epoxies, Oil testing, grease testing, control of rodents leaving a trace of the animal's effluent fluorescing, as well as medical testing, laboratory testing, fluorescent liquid penetrant detection, arson detection, UV spray detection Includes, but is not limited to, identification, fingerprint identification, and other surfaces or articles that are useful for inspection and photography with the aid of ultraviolet light.
[0055]
The apparatus as described herein can also be used as a curing system for ink, cement, epoxy, or any other material that can be cured under ultraviolet radiation. The device can also be used for black light, sunburn, EPROM erase, web printing, air purification, or material sterilization. Curing devices, inspection devices or other devices that use LED-driven UV sources can also be combined with UV-passing fiber optic components to provide local or distributed UV radiation at a remote range. The output from the fiber optic can be connected to other optics for further distribution of light.
[0056]
Local tanning, or tanning the pattern on the skin, can also be achieved by using a system according to the principles of the present invention. The LED light source is so compact that a single LED can move slowly over the skin to give a local sunburn. Similarly, a group of LEDs could be formed into a pattern and used to illuminate the skin with the pattern. By changing the beam angle of the LED, the size and definition of the pattern could be changed. A group of LEDs could also be assembled into a luminaire with optical components to provide a focusing or light pattern to produce a sunburn pattern. The optical components could also include fiber optic components for providing remote access. The LED device could be incorporated into a garment to provide illumination while wearing the garment.
[0057]
One special effective application of ultraviolet radiation for bactericidal effects has been in the control of microbial growth in air treatment systems. Legionellosis can be caused by bacteria or fungi found near the building air treatment system or outdoor air intake. In particular, constant exposure of the cooling coil and filter assembly to ultraviolet light has been found to be very effective in controlling fungal growth. Viruses are not particularly resistant to ultraviolet light and are much less resistant to ultraviolet light than bacteria. Viruses are more sensitive to wavelengths above 254 nm of mercury emissions. Aerobic Engineering Ultraviolet Biomedical Irradiation, HYPERLINK "http://www.engr.psu.edu/ae/wjk/wjkuvgi.hml" engr. psu. edu / ae / wjk / wjkuvgi. See html. In one embodiment, the UV LED device may be arranged to irradiate an air chamber and / or filtration system within the air treatment system to purify the air and / or air treatment and / or filtration system.
[0058]
In one embodiment, LED luminaires can be incorporated into automotive dashboard lighting, mirror lighting, or any other range inside or outside the vehicle, or for other signage and display applications. Illumination piping or edge illumination can be combined with materials containing trivalent phosphorus or luminescent materials so that they fluoresce when the LED is energized. The luminescent material could be applied as a layer to provide surface illumination, or it could be applied in a pattern.
[0059]
Plants need light to grow, and there are many artificial light sources designed to illuminate plants in places where sunlight is lacking. These systems use HID, fluorescent light sources, and incandescent light sources to provide the necessary light. There have been studies of the effect of using red LEDs alone or in combination with fluorescent lighting that has some positive effect on plant growth. Light-Emitting Diodes for Plant Growth (WM Knott, Ph.D. and RM Wheeler, Ph.D., MD-RES) http: // technology. ksc. nasa. gov / WWWWaccess / techreports / 94report / lsf / ls04. See html. There were also studies showing the effect of different ratios of different wavelengths on the growth behavior of plants. Effects of Various Radiant Sources on Plant Growth (Shinji TAZWA, Light Source Division, Iwasaki Electric Co. Ltd./HYPERLp. .Go.jp / engpage / jarq / 33-3 / tazawa2 / tazawa2.htm "http://ss.jicras.affic.go.jp/engpage/jarq/33-3/tazawa2/tazawa2.htm, Plant Growth and Development (USDA NRICGP Funded Research Summary (Abstracts) f Funded Research), FY 1997) http://www.reeusda.gov/crgam/nri/pubs/archive/abtracts/abstract97/plgrwdev. A review of Factors Affecting Plant Growth (Marianne Ames (Graduate Fellow), Wayne S. Johnson (Assistant Professor) University of Nevada (Reno)) www.ww. See hydrofahm.com/content/articles/factors_plant.html Using lighting to slow down plant growth. It can be a cell or increased.
[0060]
The system and method according to the invention can also be used for the control of plant growth. This type of lighting system could be used indoors or outdoors as plant growth suppression means or plant growth support means. The LED device can be constructed using a single wavelength LED or several wavelength LEDs covering ultraviolet, visible or IR. By using the control techniques described in this disclosure, light ratios can be easily generated and customized for specific uses. For example, if the desired output requires a higher blue-to-green ratio, the intensity of the blue LED could be increased and / or the intensity of the green LED could be decreased. . This type of spectral manipulation could be controlled using this LED system. The lighting could also be programmed to change the LED output as a function of time or other input. For example, if a photocell is used as a programming device, the lighting device would be able to increase its overall output to compensate for the lack of sunlight at a given time. LED-based devices adjust their output if the plant requires more UV light, or more IR, or a specific ratio of light, or a specific ratio of light to be circulated throughout the day at a specific time of day Could be designed to do. These dynamic color and radiation changing effects allow many opportunities for plant growth enhancement or plant growth reduction to occur.
[0061]
In one embodiment, the lighting device can be programmed to simulate normal external lighting conditions to the extent that sunlight is minimal or not available. The simulation could also be adjusted to enhance or reduce growth. For example, the spectrum from the system can be modulated and / or the timing of the cycle can be changed. In one embodiment, the program can be designed to simulate a daylight cycle over a 24-hour period, and the program can be modified to accelerate the cycle, thereby simulating to some extent. Cycle is executed in a 24-hour period. For example, plant growth can be enhanced by circulating a daily simulation multiple times within a 24-hour period.
[0062]
Also, using the system and method according to the present invention, general lighting, therapy, treatment, special lighting conditions, tanning, or any other lighting that desires or requires full spectrum or selective spectrum lighting Depending on the situation, full spectrum or partial spectrum illumination may be provided. These devices can be made or designed for special or general use. Devices made for general use can also be adjustable to prepare the device for specific needs. An LED device could be made using several different wavelength generating LEDs or one specific wavelength or wavelength region. UV, visible or IR-generating LEDs could be employed, and several LEDs from each of these spectral regions could be employed. Each selected wavelength or spectral region or wavelength in the spectral region controls a very large number of specific LEDs, or higher intensity LEDs in the desired region, or controls all or some LEDs. By providing variable output control, the intensity could be changed.
[0063]
In one embodiment, a number of UV emitting LED lighting devices or a single device may be used for general purposes to provide full or partial spectral illumination as well as general illumination of a range or object in the office or room or outdoors. . The device could also be used in a therapeutic or medical environment together with a therapeutic or medical technique. There are also applications where deep ultraviolet wavelengths are desired and can be included or increased in intensity.
[0064]
In one embodiment, the application may include LED devices that are used for the ultraviolet and infrared components of emission changes to simulate the lighting and light color temperature of the office environment and outdoor conditions corresponding to the time of day. . This could also be used to artificially simulate inadequate times of the day, such as when people are working at night, and people can work in daylight conditions during work hours Would be able to keep their internal clock in sync with their work time. Early morning hours could have a relatively low ultraviolet component with a low color temperature, and some infrared light during the midday level would have a higher color temperature with a high level of ultraviolet light. Let's go. Ultraviolet light or any other wavelength can be selectively excluded to avoid problems. For example, the ultraviolet spectrum is divided into three categories: UVA, UVB and UVC. UVB and UVC are often associated with causing skin and eye irritation within multiple relatively short exposure times, where these wavelengths can be eliminated or reduced at the output to prevent overexposure. Will.
[0065]
An LED device according to the principles of the present invention could also be very flexible in terms of what wavelengths it emits and at what intensity it emits. Each energy region may be selectable and adjustable to allow the user to make necessary or desired adjustments to suit a particular application. The device can also be programmed to go through any cycle. The doctor can prescribe a 15 minute bright light treatment in which the visible light intensity is high, but the UV light intensity is low, which has a low visible energy but higher UV or IR 10 minutes. The period continues. The apparatus could also be adjusted through a switch, a single switch, a transducer, a receiver, a detector, or any other device for providing an input signal.
[0066]
Full spectrum or partial spectrum LED devices could also be used for product testing. Many products are designed to be used outdoors where they are exposed to various lighting conditions. Test conditions are often difficult to reproduce in the laboratory, and specific lighting conditions are some of the effects that are difficult to reproduce. For example, a test could be devised to simulate a summer day in Nevada using an LED device, and the product could be tested under that simulated light Will. The LED device could be used with other test components to generate a variety of conditions. For example, a lighting device could be combined with an oven to simulate the heat and lighting effects of a Nevada summer day. Once these conditions are simulated, the user can subject the product to continuous or changing conditions as a way to accelerate testing.
[0067]
These LED devices can also be used to treat or prevent physical illnesses. Psoriasis and jaundice are two medical conditions that are usually treated by the application of ultraviolet light. An ultraviolet light source is also used to irradiate the blood for the treatment of illness and other bloodborne viruses, including HIV. LED devices can also be used to illuminate tissue or organs in a medical environment for identification or treatment.
[0068]
In one embodiment, a light emitting diode-based ultraviolet light source could be placed in front of the vehicle. This could be effective for illuminating the line on the road surface. Highway lines are, for example, normally white lines and will fluoresce when illuminated with ultraviolet light. The paint could also be enhanced to optimize or increase the fluorescence effect. By providing this kind of lighting, the lines on the road will become very clear compared to the same road illuminated with a halogen lamp. The vehicle may be any type of vehicle such as, but not limited to, an automobile, car, electric vehicle, non-electric vehicle, bicycle, motorcycle, moped bicycle, truck, buggy, or bus. Absent. Optical components can also be used to focus light at a set distance. This could be used to provide high intensity light on the road line. The beam could be focused on a single point or spread over a range.
[0069]
The LED light source could be equipped with a single color LED, such as ultraviolet light, or the light source could have several color combinations. A combination of blue and ultraviolet light may be appropriate to provide an indicator that the light is on. A blue emitter will indicate that the light has been energized, while an ultraviolet emitter will illuminate the road and cause a fluorescent effect. Any combination of different wavelength emitters could be used. Traditionally, yellow drive light has been used as fog lights in front of cars. This is because longer wavelength yellow light is less scattered in the fog than light that produces a significantly blue component. Another reason for using yellow light is that it is near the center of the photopic sensitivity curve of the eye, where yellow light is more efficient. With this invention, an ultraviolet emitter could be combined with a yellow emitter to provide visibility and fluorescent effects. A single color yellow, white, or other color may also be used to provide the desired lighting in the vehicle.
[0070]
The advantage of using UV LEDs as a secondary illumination source on the front of the car is that UV light can be directed away from other vehicles or pedestrians and towards the line on the road. This can help alleviate any problems associated with directing UV radiation directly to such a target. This device would be relatively simple compared to an alternative to UV generation on automobiles. The only other realistic alternative is a discharge light source. These light sources use high cost electronics for proper operation, and they are generally broadband illuminators. When using LED devices, the different colors used could also be individually controlled to change the radiant output of the device. This can be useful as an aid to people with certain visual impairments or as a car decoration component due to certain driving conditions. The light could also be dimmed and color tuned to make the car more attractive. In another embodiment, the UV emitter can only be energized once the vehicle has reached a predetermined speed.
[0071]
LED lighting devices on automobiles could also be used as communication devices. LEDs respond almost instantaneously to the application of power and can be used as excellent communication devices. IR LEDs are typically used in remote controls due to these characteristics. LED devices could also be used in toll booths, gas stations, service stations, convenience stores, or other locations in the identification or other applications of automobiles.
[0072]
The UV LED system according to the present invention can also be used for pasteurization. Generally, it is used to achieve pasteurization using a thermal process, but thermal process equipment is large and expensive to purchase. There are many fruit producers and milk producers with small business or limited production. These managers could benefit from using LED devices that could be smaller, cheaper and easier to operate. Ultraviolet radiation has been found to be an efficient way to reduce or almost eliminate bacterial E. coli in juice and cider. HYPERLINK "http://www.scientedairy.com/reasonses/1998/01/980127065910.htm" www. science cairy. com / reasonses / 1998/01/980127065910. htm "Pasteurization by Ultraviolet Light will be able to eliminate bacterial contamination of fresh cider and fruit juice (see Pasteurized via Ultraviolet Light Capped Bacterial Conjugation of Fresh Cider and Fruit").
[0073]
Applications where this type of UV irradiation device would be effective as a sterilizer include drinking water, waste water, drinking water, hot spring water, cooling towers, hydroponics, waterfalls and fountains, swimming pools, hydrotherapy, pools, hot springs, hospitals And laboratory water, pharmaceuticals, pre reverse osmosis water sterilization, food and beverage processing, aquarium and fish farm, oyster purification, optional optically clear liquid, white vinegar, apple cider, organic Including but not limited to cutting oil, hot water loop, fish farming, agriculture, and aquarium. Another use in the pharmaceutical process is to harden the tablet skin on tablets.
[0074]
Ultraviolet light is also used in laboratories as a method of breaking chelator bonds. To facilitate this reaction, an LED UV device according to the present invention can be provided. The device could be very similar to a stir bar, as shown in FIG. 6, in which at least one UV generating LED 102 is stirred in a liquid. It could be included at the end of the bar. This type of UV device can also be used for cleaning individual containers of liquid. Several LEDs could be included to increase UV radiation or add color to the liquid or container. In one embodiment, the UV device is in the form of ice cubes or may have a housing of ice cubes in shape. As with all other devices described herein, the LEDs can be driven using control signals from the processor, or the LEDs can be driven using passive circuitry. it can. The LED circuit could simply turn the LED on and off, or could employ different LED power adjustments. If regulation is desired, it can be achieved through a passive circuit, or controlled through pulse width modulated current control or any other control method.
[0075]
Another application for LED devices is in spectrophotometers. A spectrophotometer is an analytical tool used to determine the transmission and absorption properties of a substance. A typical spectrophotometer will produce a spectrum from 200 to 800 nm, although a different range could be used. A spectrophotometer having a range of 200 to 800 nm is called a US / VIS spectrophotometer. There is also an IR device. These devices can have a single light source or several light sources to emit material at a desired range of wavelengths. An LED light source could be provided to provide all or part of the required radiation. The LED light source could include an array of LEDs covering a wide spectral range including ultraviolet and infrared. Various wavelength LEDs could be controlled independently to provide specific wavelengths during the test procedure. This method can reduce the amount of interference in the device and consequently reduce measurement errors.
[0076]
Ultraviolet or blue LED devices according to the principles of the present invention may be used as insect lighting to attract insects to catch or kill with electricity. Insect control devices are typically constructed using fluorescent lamps, and in some applications may also use a carbon dioxide discharger. Insects have photopic response curves that are sensitive to blue and ultraviolet light. They are also attracted to carbon dioxide. As a result, there are two types of insecticidal devices that are mainly used today: a blue fluorescent lamp or a black fluorescent lamp and a carbon dioxide device. These devices are designed to attract insects and then kill them by electricity or physically catching them. Fluorescent lamps can be replaced with LED devices and can be tailored to the specific insect photopic response, or the physical environment in which the device is used. An LED is a coherent light source that emits light over a narrow wavelength range and can be arranged to provide ultraviolet or deep blue light without providing visible light, or a visible LED if visible light is desired. Can be provided. If desired, phosphors can be added to the LED or LED package to broaden the spectral emission.
[0077]
Bird photopic response also includes the near UV region. As a result of viewing with ultraviolet rays, the object appears to be very different from the bird, and many objects are fluorescent. Birds also use ultraviolet light to help them move freely. Birds also, like mammals and reptiles, require ultraviolet light to produce vitamin D, and if not exposed to ultraviolet light, birds will suffer from various calcium deficiencies. HYPERLINK “http://www.users.mis.net/￣ptrush/uvmyth.html” www. users. mis. net / ￣ptrush / lighting / uvmyth. htmpatic R.M. See "The Ultraviolet Myth: Lighting and Proper Diet" (1999) by Thrush. As described herein, LED light can be provided to help the health of birds in captivity, as well as to stop them from leaving a certain range.
[0078]
There are many examples where full spectrum lighting has been used to improve bird life. One such study was conducted on chickens. In the past, chicken farms have been grown in sheds with windows and routes to the outdoors. Modern henhouses are now poorly lit windowless buildings. Chickens were very productive in outdoor sheds as measured by their egg production as well as the number of years of effective egg production. Chickens were usually profitable and productive for five years in these sheds. In contrast, hens grown in a new windowless environment only last for 13 months. Experiments conducted by Dr. Ott showed that peak production of chickens continued for 3 years or longer when full spectrum illumination with ultraviolet light was used in a new henhouse. The study also showed that birds ate less than $ 19,700 per 5,000 chickens, laid more than 8.5% eggs, less than 2% broken eggs, and laid larger eggs. It was. Furthermore, the birds did not have cannibalism, so it was not necessary to remove the tip of the upper lip. This calculated a total profit of more than $ 91,300 for the farmer. HYPERLINK “http://www.users.mis.net/￣ptrush/lighting/ott.htm” www. users. mis. net / ￣ptrush / lighting / ott. htmJohn N.H. See "Plain Common Sense vs. Scientific Theoremical Relationality" by Dr. Ott. It is also published in the Special Theme Volume 7 (1985) of the International Journal of Biosocial Research (International Journal of Biosocial Research).
[0079]
As a result of experiments similar to those performed by Dr. Ott, we have found that full-spectrum illumination is not only healthy for humans, but is equally good for birds, reptiles and other animals. Full or partial spectrum light made using LEDs can be provided for these applications as well as for human settlements. The full spectrum illuminator according to the invention can be used for these applications and can be fixed on a specific color, or the color can vary with respect to time or other indicators. The amount of UV or IR can vary throughout the day to simulate natural lighting conditions.
[0080]
An ultraviolet illumination system according to the principles of the present invention may also be used to prevent birds from living and eating in certain areas. Birds are generally considered dangerous around airports because they can jump into the plane path and damage the aircraft and cause the bird to die. The impact of a bird hitting a high-speed aircraft is that if an aircraft flying at 500kts hits a large bird, the aircraft will have an energy impact of about 207,000 kilogram meters (1,500,000 foot pounds). It's dramatic when you think about wearing. HYPERLINK "http://www.tc.gc.ca/aviation/aerodrme/birdskte/info/hazard.htm" http: // www. tc. gc. ca / aviation / aerodrme / birdstke / info / hazard. See htm "Bird Hazards, Transportation of Canada". To alleviate the problems associated with bird strikes, investigators have sought new ways to keep birds away from the aircraft. One such method is to use ultraviolet light in areas where birds are dangerous.
[0081]
Birds can see ultraviolet light and can use it for vision and navigation. It is not known whether the deterrent effect of ultraviolet light is from the way things are seen under artificial illumination or because it interferes with their navigation system. The UV device could be set up as ground coverage lighting at the airport, or that lighting could be used on the aircraft itself. The illumination could be illuminated in a certain direction or movable. A beacon configuration could also be used. Pulsing or wavelength shifting can easily be achieved using LED-based lighting devices, and this can serve as another way of blocking birds. Ultraviolet light flashing within the above range can bother birds, but human work will not be noticed or bothered by invisible light shows. The lighting device could also be used with other devices such as audio devices to give lighting effects to noise.
[0082]
In another embodiment, the output of the LED (s) in the device can be controlled through an external signal, such as an external signal provided from a sensor, transducer, user interface or other signal generator. The signal generator may communicate the signal to the processor or to other circuitry designed to receive and respond to external signals to generate and / or communicate LED control signals. The user interface may be of any kind, such as buttons, switches, dials, or the like, or it uses a computing device to generate an external signal to control the LED output. It can be software to be controlled. It should be appreciated that there are many user interfaces and other signal generators that can be used to provide an external signal to a device in accordance with the principles of the present invention, and the present invention is not limited to any particular type. It is not limited to use with a user interface or signal generator.
[0083]
As used herein, the term “ultraviolet light” or “ultraviolet light” is intended to include the ultraviolet spectrum and the deep blue region of the visible spectrum.
[0084]
As used herein, the term “LED” refers to all types of light emitting diodes, light emitting polymers, semiconductor dies that produce light in response to current, organic LEDs, electroluminescent strips, and others. It should be understood to include such systems. “LED” may refer to a single light emitting diode having a plurality of individually controlled semiconductor dies. It should be understood that the term “LED” does not limit package-type LEDs. The term “LED” includes packaged LEDs, unpackaged LEDs, surface mount LEDs, chip-on-board LEDs, and all other forms of LEDs. The term “LED” also includes LEDs packaged with or associated with materials that can convert energy from the LEDs to different wavelengths.
[0085]
While the invention has been disclosed in connection with the embodiments shown and described in detail, various equivalents, modifications and improvements will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description. Such equivalents, changes, and improvements are intended to be encompassed by the following claims.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]
FIG. 1 illustrates a purification device according to one embodiment of the present invention.
[Figure 2]
FIG. 2 shows a free standing LED for inspection or UV photography according to another embodiment of the present invention.
[Fig. 3]
FIG. 3 shows two LED devices according to another embodiment of the invention, one combined in front of the camera and the other arranged as a detachable device on the top of the camera. Indicates.
[Fig. 4]
FIG. 4 illustrates a UV inspection apparatus with a magnifying glass, according to another embodiment of the present invention.
[Figure 5]
FIG. 5 illustrates a flashlight ultraviolet source according to yet another embodiment of the present invention.
[Fig. 6]
FIG. 6 illustrates an ultraviolet light source according to another embodiment of the present invention.

Claims

A purification chamber;
And at least one LED that generates ultraviolet light,
A purification device, wherein the at least one LED is arranged to illuminate the inside of the purification chamber

The apparatus of claim 1, wherein the purification chamber is configured to include at least one of a vapor and a liquid.

The apparatus of claim 1, wherein the at least one LED is located in the purification chamber.

The apparatus of claim 1, wherein the purification chamber further comprises a material that allows transmission of ultraviolet light.

The apparatus of claim 4, wherein the at least one LED is arranged to illuminate the interior of the purification chamber through the material.

A hand-held housing;
The apparatus of claim 1, wherein the at least one LED and the purification chamber are substantially enclosed.

A hand-held housing;
And at least one LED that generates ultraviolet light,
The handheld device, wherein the at least one LED is arranged to irradiate from the housing.

8. The apparatus of claim 7, wherein the handheld housing is configured for use as inspection light.

8. The apparatus of claim 7, wherein the handheld housing is configured for use as a portable purifier.

The apparatus of claim 1 or 7, further comprising a processor for controlling the at least one LED.

Further comprising at least one second LED;
The apparatus of claim 10, wherein the second LED generates at least one of visible light and infrared light.

The apparatus of claim 11, wherein the processor independently controls at least one LED and the at least one second LED.

A sensor,
The sensor is associated with the processor;
The apparatus of claim 10, wherein the processor controls an output of the at least one LED in response to the sensor.

The apparatus of claim 1 or 7, further comprising a user interface for adjusting an output of the at least one LED.

The user interface is associated with a processor;
The apparatus of claim 14, wherein the processor controls the output of the at least one LED in response to the user interface.

The apparatus of claim 15, wherein the processor controls the at least one LED using a pulse width modulated control signal.

The apparatus of claim 15, wherein the processor controls the at least one LED using at least one of voltage amplitude control and current amplitude control.

A filter,
The filter is inside the purification chamber;
The apparatus of claim 1, wherein the at least one LED is arranged to illuminate the filter.

The apparatus of claim 18, wherein the filter is an air filter.

At least one of an ultraviolet light generating LED and a blue light generating LED for attracting insects;
Insect illuminator comprising at least one of an insect trap and an insecticidal device

Further comprising at least one second LED;
21. The insect illuminator of claim 20, wherein the at least one second LED generates at least one of visible light and infrared light.

A processor,
The insect illuminator of claim 21, wherein the processor controls at least one of an ultraviolet LED and at least one second LED.

Providing at least one LED for generating ultraviolet light;
Providing a chamber for containing at least one of a liquid and a vapor;
Irradiating the interior of the chamber with the at least one LED.

Further comprising providing a sensor;
The sensor is associated with a processor;
24. The method of claim 23, wherein the processor changes the output of the at least one LED in response to a signal provided by the sensor.

Providing a filter in the chamber;
24. The method of claim 23, wherein the at least one ultraviolet LED is arranged to illuminate the filter.

Providing a hand-held housing;
Providing at least one LED for generating ultraviolet light, the at least one LED being associated with the housing and arranged to emit from the housing; When,
Allowing the user to hold the housing and irradiate the surface to be cleaned.

Providing a hand-held housing;
Providing at least one LED for generating ultraviolet light, the at least one LED being associated with the housing and arranged to irradiate from the housing;
A method of irradiating an object using ultraviolet light, comprising: allowing a user to hold the housing and irradiating the object.

28. The method of claim 27, wherein the object has fluorescent properties.

28. The method of claim 27, wherein the object is at least one of human tissue and human skin.

28. A method according to any one of claims 23, 26 and 27, further comprising providing a processor for controlling the at least one LED.

Further comprising at least one visible LED for generating visible light;
32. The method of claim 30, wherein the processor also controls the at least one visible LED.

28. A method according to any one of claims 23, 26 and 27, further comprising a user interface for changing the output of the at least one LED that generates ultraviolet light.

The user interface is associated with a processor;
35. The method of claim 32, wherein the processor controls the output of the at least one LED that generates ultraviolet light in response to the user interface.

At least one visible LED that generates visible light;
At least one UV LED that generates UV light;
A processor that independently controls the at least one visible LED and the at least one ultraviolet LED;
A housing, and
A lighting device, wherein the LED is housed and arranged to irradiate from the housing.

35. The lighting device of claim 34, wherein the at least one visible LED comprises at least two differently colored LEDs.

36. The lighting device of claim 35, wherein the at least one visible LED comprises at least red, green and blue colors.

35. The lighting device of claim 34, wherein the processor is a controller capable of addressing a network.

Providing an indicator;
Providing a plurality of ultraviolet LEDs for generating ultraviolet light;
Irradiating the display using the ultraviolet LED.

Providing a plurality of visible LEDs;
39. The method of claim 38, further comprising providing a processor for independently controlling the plurality of visible LEDs and the plurality of ultraviolet LEDs.

40. The method of claim 39, wherein the processor is a network addressable controller.

40. The method of claim 39, wherein the indicator comprises at least one of a retail display, a sign, an advertisement, a logo, an image, a graphic image, and a poster.

40. The method of claim 39, wherein the processor is instructed to vary the intensities of the plurality of visible LEDs and the plurality of ultraviolet LEDs over time to produce an apparent change effect in the display.

Providing at least one ultraviolet LED;
Providing at least one visible LED;
Providing a processor for independently controlling the at least one ultraviolet LED and the at least one visible LED;
Directing the at least one ultraviolet LED and the at least one ultraviolet LED to illuminate a plant;
Causing the processor to vary the output of the LED over a period of time.

44. The method of claim 43, wherein the step of changing the output of the LED over time periods simulates outdoor conditions over time periods.

The at least one visible LED comprises at least two differently colored LEDs;
44. The method of claim 43, wherein the processor also independently controls the at least two different color LEDs.

Further comprising at least one infrared generating LED;
44. The method of claim 43, wherein the processor also controls the at least one infrared generating LED.

44. The method of claim 43, wherein the processor comprises a controller capable of addressing a network.

44. The method of claim 43, wherein the growth of the plant is enhanced.