JP2011502031A - 携帯型紫外可視光ランプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ＵＶＡ／ＩＳ発光ダイオード（ＵＶＡ／ＩＳ−ＬＥＤ）ユニットを有する携帯型紫外／可視光（ＵＶＡ／ＩＳ）ランプであって、上記ユニットが、ＵＶＡ／ＩＳ放射線源としての複数のＵＶＡ／ＩＳ−ＬＥＤと、ＵＶＡ／ＩＳ−ＬＥＤ電源と、冷却媒体の流れをＵＶＡ／ＩＳ−ＬＥＤへ供給するために冷却媒体リザーバに接続可能な冷却媒体供給ラインとを備える、携帯型ＵＶＡ／ＩＳランプに関する。

Description

本発明は、複数のＵＶ／ＶＩＳ発光ダイオード（ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ）をＵＶ／ＶＩＳ放射線源として有する携帯型紫外可視光（ＵＶ／ＶＩＳ）ランプに関する。本発明はまた、硬化コーティングを生成する方法に関する。

手持ち式の携帯型ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤランプは、例えばドイツのＰａｎａｃｏｌ−Ｅｌｏｓｏｌ ＧｍｂＨから或いは米国のＣｌｅａｒｓｔｏｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．から市販されている。表面コーティング材料を硬化させるための可動ＵＶ／ＶＩＳランプは、国際特許出願国際公開第２００６／０４７８６６Ａ号に記載されている。この文献は、スタンドによって支持される位置決めパネル上に装着されるＵＶ／ＶＩＳ放射線源について記載している。蛍光灯、ＬＥＤ、電子ビーム、および、レーザが適した放射線源として言及されている。蛍光灯に関連して、ブロワ、ファン、または、圧縮空気による空気冷却が言及されている。

国際公開第２００６／０４７８６６Ａ号

公知の手持ち式ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤランプの欠点は、それらが発生する限られたＵＶ／ＶＩＳ光強度、および、ＵＶ／ＶＩＳ放射線によってカバーされる限られた面積である。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤは、従来のＵＶ／ＶＩＳ放射線源、例えば蛍光灯または金属ハロゲン化物ランプよりも効率的な電気エネルギのＵＶ／ＶＩＳ放射線への変換によって特徴付けられる。しかしながら、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤにおいても、十分な割合の電気エネルギが熱へ変換される。また、ＬＥＤの最大動作温度は、一般に、従来のＵＶランプの動作温度よりも低く、約１２０℃である。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの耐久性は、それらが非常に高い温度で動作されると低下する。したがって、より多くの個々のＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤを使用することによってＵＶ／ＶＩＳ発生によってカバーされる面積およびＵＶ／ＶＩＳ光強度を増大させると、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの動作温度が高くなるという問題が起こる。そのため、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤランプの過熱を防止するために冷却手段が必要とされる。しかしながら、冷却手段、例えばブロワまたはファンは、一般に、携帯型ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ装置の複雑さ、重量、および、サイズを増大させる。

本発明は、前述した問題を軽減しようとする。特に、本発明は、高強度ＵＶ／ＶＩＳ放射線を発生させることができるとともに簡単で小型かつ軽量な冷却手段を有する携帯型ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤランプを提供しようとする。

ここで、本発明は、ＵＶ／ＶＩＳ放射線源としての複数のＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤと、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源と、冷却媒体の流れをＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤへ供給するために冷却媒体リザーバに接続可能な冷却媒体供給ラインとを備えるＵＶ／ＶＩＳ発光ダイオード（ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ）ユニットを有する携帯型紫外線（ＵＶ／ＶＩＳ）ランプを提供する。

ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの使用は、従来のＵＶ／ＶＩＳ放射線源を超える幾つかの利点を有する。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤは、柔軟性を高めるＵＶ／ＶＩＳ放射線源の瞬間的なＯＮ／ＯＦＦ切り換えを可能にする。更に、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの耐用年数は、一般に、従来のＵＶ／ＶＩＳ源の耐用年数よりもかなり長く、例えば、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの場合には、従来のＵＶ／ＶＩＳランプの場合の約１０００時間と比べて最大で５００００時間である。更に、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤは、一般に、狭い波長分布を有するとともに、ピーク波長をカスタマイズできる可能性を与える。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの適したピーク波長は２００ｎｍ〜５００ｎｍである。純粋なＵＶ光が必要とされる場合には、適したピーク波長は２００〜４００ｎｍである。ＵＶ放射線に曝される皮膚や眼に関連する健康上のリスクを減らすために、３２０〜４００ｎｍの範囲のピーク波長を有するＵＶ−ＬＥＤを使用することが好ましい場合がある。しかしながら、可視光の波長範囲、例えば４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内にピーク波長を有するＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤを使用することもできる。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの他の利点はそれらの比較的低い作動電圧であり、これは、通常のＵＶ／ＶＩＳランプのために必要とされる高い電圧と比べて塗料スプレーブース環境において好ましい。

ランプの複数のＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤは、いわゆるＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤアレイの状態にまとめてグループ化できることが適している。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤアレイ中の個々のＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの数は、必要とされるサイズ、形状、および、必要とされるＵＶ／ＶＩＳ放射線出力に応じてカスタマイズすることができる。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤアレイは、例えば、１０〜５０個、または、数百個、あるいは、更には数千個の個々のＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤを備えることができる。

ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤアレイの形状は重要ではない。アレイの形状は任意の適した形状を成してもよい。一例として、塗料スプレーガンのノズルの周囲に配置されるべき円形ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤアレイについて言及されてもよい。

ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源がバッテリパックであってもよい。１つの実施形態では、バッテリが再充電可能である。また、電力グリッドに接続される電源を使用することもできる。

冷却媒体の流れをＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤへ供給するために、冷却媒体供給ラインがＵＶ／ＶＩＳランプに接続される。冷却媒体供給ラインは、場合によっては、繊維やワイヤで補強されてもよい柔軟な材料、例えばゴムまたはプラスチックから形成されるのが適している。冷却媒体供給ラインをＵＶ／ＶＩＳランプに対して取り外し不能に取り付けることができる。あるいは、冷却媒体供給ラインを例えばバヨネット型取付具によってＵＶ／ＶＩＳランプに取り外し可能に取り付けることができる。

冷却媒体供給ラインは、冷却媒体リザーバに接続可能である。動作時には、冷却媒体供給ラインが、冷却媒体リザーバに接続される。その後、冷却媒体は、リザーバからＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤへと流れてＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤを冷却する。冷却媒体は、液状の冷却媒体であってもよく、あるいは、ガス、特に圧縮ガスであってもよい。適した液状冷却媒体の一例は水である。ガス状冷却媒体の一例は、圧縮空気である。圧縮空気は、ＵＶ／ＶＩＳランプが塗料のＵＶ／ＶＩＳ硬化のために使用されるときに冷却媒体として特に適している。これは、圧縮空気リザーバがとにかく多くの塗料スプレーショップに存在するからである。

空気または同様の無毒ガスまたはガス混合物が冷却媒体として使用される場合には、マイナスの結果を何ら伴うことなく、冷却媒体を環境内へと直接に放出することができる。更なる実施形態において、ＵＶ／ＶＩＳランプは、冷却媒体の放出のための冷却媒体放出ラインを更に備える。使用される冷却媒体のタイプに応じて、冷却媒体放出ラインを通じて冷却媒体を処分することができ、あるいは、冷却媒体を冷却媒体リザーバへとリサイクルすることができる。

携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプが手持ち式であるのが適している。ＵＶ／ＶＩＳランプは、手持ち式ＵＶ／ＶＩＳランプなどとして使用することができる。他の実施形態では、例えば、国際特許出願国際公開第２００４／０６９４２７号に記載されるように、ＵＶ／ＶＩＳランプが塗料スプレーガンの一部となることができる。ＵＶ／ＶＩＳランプを塗料スプレーガンに取り外し不能に取り付けることができる。他の実施形態において、ＵＶ／ＶＩＳランプは、ＵＶ／ＶＩＳランプを塗料スプレーガンに対して取り外し可能に取り付けるための手段を有する。この場合、ＵＶ／ＶＩＳランプは、そのようなものとして使用することができ、あるいは、塗料スプレーガンに取り付けることができる。また、ＵＶ／ＶＩＳランプの容易な操作を可能にするために、ＵＶ／ＶＩＳランプを特定のホルダと解放可能に組み合わせることもできる。

１つの実施形態では、冷却媒体流路が冷却媒体流量の制御のためのバルブを備える。冷却媒体流路は、冷却媒体供給ラインと、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤユニットの内部と、任意の冷却媒体放出ラインとを含む。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源スイッチは、冷却媒体流路中のバルブが開放するときにだけ電源をＯＮに切り換えることができるように実施されることが好ましい。これは、例えば、バルブを開放するためのトリガと電源の電気スイッチを作動させるためのボタンとを物理的に結合させることによって達成することができる。

更なる実施形態において、冷却媒体流路は、冷却媒体流量の制御のためのバルブと、冷却媒体の流量を検出するセンサとを備える。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源は、センサによって検出される冷却媒体の流量に応じてＯＮまたはＯＦＦに切り換えることができる。なお、流量センサという用語は、１つ以上の圧力センサによって感知される圧力差により流量が検出される実施形態を含む。冷却媒体流路中の流量が所定の値を超えると、センサがＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源をＯＮに切り換えることができる。検出される流量が所定の値を下回ると、センサがＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源をＯＦＦに切り換えることができる。簡略化された実施形態では、所定の流量値を０ｌ／分にすることができる。その場合には、冷却媒体の流量が０ｌ／分を超えると装置がＯＮに切り換えられ、冷却媒体の流れが無いと装置がＯＦＦに切り換えられる。冷却媒体の流れは、一般に、ユーザによって、例えばトリガを引いて冷却媒体流路中、例えば供給ライン中のバルブを開くことによって作動される。冷却媒体が流れると、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源、したがってＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤがＯＮに切り換えられ、また、冷却媒体の流れが停止すると、例えばトリガが解放されると、これらがＯＦＦに切り換えられる。そのような実施形態では、冷却媒体の十分な流れが存在する場合にだけＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤがＯＮに切り換えられることが前提とされる。したがって、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤの過熱を安全に排除できる。

携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプは、ＵＶ／ＶＩＳ硬化可能なコーティング剤および接着剤を硬化するために頻繁に使用される。コーティング材料および接着材料は、しばしば、揮発性有機化合物、例えば基体に対する塗布中及び／又は塗布後に蒸発する溶媒及び／又はモノマーを含む。これは、コーティングされた基体の近傍に爆発性雰囲気をもたらす可能性がある。したがって、防爆形ではないＵＶ／ＶＩＳランプを用いる硬化は、揮発性有機化合物を除去できる十分な曝気期間の後においてのみ開始され得る。これは、プロセス全体の遅延を引き起こすとともに、コーティングプロセスの経済性に悪影響を及ぼす可能性がある。ＵＶ／ＶＩＳ硬化プロセスは、しばしば非常に高速であることに留意すべきである。その結果、前述した曝気段階が、コーティングおよびＵＶ／ＶＩＳ硬化のためのプロセス速度を最適化するのに障害となる場合がある。したがって、コーティングおよび接着産業においては、爆発性環境でコーティング層または接着層の塗布直後に安全に使用できる携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプの必要性がある。

本発明の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプは、爆発性環境での安全な使用に容易に適合させることができる。これは、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源と冷却媒体の流量を検出するためのセンサとをＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤユニットから空間的に分離することによって非常に容易に行なうことができる。冷却媒体の流量を検出するためのセンサおよびＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源は、非爆発性雰囲気を伴う領域内に位置づけられるのが適切である。ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤユニットは、通常の動作中に爆発を引き起こすことができない。これは、点火または爆発を引き起こす可能性がある全ての電気部品を爆発性雰囲気の領域の外側に位置づけ可能であるからである。起こり得る故障、例えば機械的な損傷の場合に爆発の危険を最小限に抑えるため、更なる手段を講じることができる。そのような更なる手段の一例は、ＬＥＤチャンバ内に過度の圧力を形成して自動的に監視することである。過度な圧力の障害時には、装置が自動的にＯＦＦに切り換えられる。冷却媒体供給ライン中または冷却媒体放出ライン中のバルブを開くための機械的なトリガをＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤユニットの近傍に位置づけ可能である。そのような実施形態では、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤユニットの近傍の機械的なトリガを作動させるオペレータによってＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤランプをＯＮまたはＯＦＦに切り換えることができる。爆発性雰囲気で機械的なトリガを引くと、冷却媒体供給ライン中または冷却媒体放出ライン中のバルブが開く。これにより、爆発性雰囲気の外側の流量センサによって検出される冷却媒体の流れが始まる。検出される流量に応じて、流量センサにより、同様に爆発性雰囲気の外側に位置づけられるＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源がＯＮに切り換えられる。

本発明のＵＶ／ＶＩＳランプは、ＵＶ／ＶＩＳ放射線が必要とされる全ての目的のために使用することができる。ＵＶ／ＶＩＳランプは、ＵＶ／ＶＩＳ放射線硬化可能なコーティング剤および接着剤を硬化するのに特に適している。したがって、本発明は、硬化コーティングを生成する方法であって、ＵＶ／ＶＩＳ硬化可能なコーティング組成物を基体に塗布して、ＵＶ／ＶＩＳ放射線を用いた放射によってコーティングを硬化することを含み、ＵＶ／ＶＩＳ放射線が本発明に係る携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプによって供給される方法にも関する。基体は、例えば、自動車または大型輸送車両、例えば列車、バス、トラック、または、航空機であってもよい。該方法は、自動車および輸送車両の修復コーティングのために実施することもできる。該方法は、基体の一部だけ、例えば個々のボディパネルまたは損傷箇所に修復コーティングが設けられる修復目的のために特に適している。

Claims (13)

1. ＵＶ／ＶＩＳ発光ダイオード（ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ）ユニットを有する携帯型紫外／可視光（ＵＶ／ＶＩＳ）ランプであって、前記ユニットが、ＵＶ／ＶＩＳ放射線源としての複数のＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤと、ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源と、冷却媒体の流れをＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤへ供給するために冷却媒体リザーバに接続可能な冷却媒体供給ラインとを備える、携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
2. 冷却媒体放出ラインを更に備える、請求項１に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
3. 前記冷却媒体流路が、冷却媒体の流量の制御のためのバルブと、冷却媒体の流量を検出するセンサとを備え、前記ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源は、前記センサによって検出される冷却媒体の流量に応じてＯＮまたはＯＦＦに切り換えられる、請求項１または２に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
4. 前記ＵＶ／ＶＩＳランプが手持ち式ＵＶ／ＶＩＳランプである、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
5. 前記ＵＶ／ＶＩＳランプが塗料スプレーガンの一部である、請求項１から４のいずれか一項に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
6. 前記ＵＶ／ＶＩＳランプは、前記ランプを塗料スプレーガンまたはホルダに対して取り外し可能に取り付けるための手段を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
7. 前記冷却媒体供給ラインが圧縮ガスを含む冷却媒体リザーバに接続される、請求項１から６のいずれか一項に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
8. 前記圧縮ガスが圧縮空気である、請求項７に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
9. 前記ＵＶ／ＶＩＳランプが爆発性雰囲気中で動作するように構成される、請求項３に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
10. 前記冷却媒体の流量を検出するためのセンサと前記ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源とが前記ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤユニットから空間的に分離される、請求項９に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
11. 前記冷却媒体の流量を検出するためのセンサと前記ＵＶ／ＶＩＳ−ＬＥＤ電源とが非爆発性雰囲気を伴う領域内に位置づけられる、請求項１０に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプ。
12. 硬化コーティングの生成方法であって、ＵＶ／ＶＩＳ硬化可能なコーティング組成物を基体に塗布する工程と、ＵＶ／ＶＩＳ放射線を用いた放射によって前記コーティングを硬化する工程とを含み、前記ＵＶ／ＶＩＳ放射線が請求項１から１１のいずれか一項に記載の携帯型ＵＶ／ＶＩＳランプによって供給される、前記生成方法。
13. 前記基体が自動車または大型輸送車両である、請求項１２に記載の方法。