JP2023042548A - 集光束ｕｖｌｅｄ紫外線走査方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法およびその装置を提供する。【解決手段】プリント回路基板２２に電源を供給し、電源を入れて集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３を発光させるとともに、回転装置１０を駆動してモーターのスピンドル上の多角形多反射面アルミニウムミラー１２を回転させる工程、集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３の紫外線は、前記回転する反射面１２１に投射され、紫外線は、前記回転する反射面１２１によって反射され、方向を変えて、ホームポジション変位走査を連続的に繰り返し、紫外線は線から扇形の面を形成し、複数の扇形の面が互いに接続されて、大きな紫外線作業領域が形成される工程を含むことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法である。【選択図】図２

Description

本発明は集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法およびその装置に関し、この方法は、主に「集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部」により高放射線量の放射強度を提供し、これを走査によって高放射線量の使用可能な面積を拡大し、さらに、反射キャバティに組み込まれ、反射キャバティにより再反射され、紫外線反射は紫外線の放射線量を高めるために再び使用され、この装置は、空気消毒、滅菌、または水中消毒、滅菌、または器具表面消毒、滅菌、または食品表面鮮度維持保存走査、植物養殖、および光医療走査に使用され、高放射線剤のＵＶ硬化およびその他の用途を提供する。

これまでのＵＶ先行技術のほとんどは水銀を含む放射線光源を使用していることが知られており、非環境的であり、また、光源の帯域幅は２５４ｎｍから可視光までで、滅菌に使用できる２５０－２８５ｎｍの波長範囲、光硬化に使用できる３５０－４０５ｎｍは少量であり、特定の波長範囲外の非常に無駄なエネルギーがある。また、ＵＶＬＥＤ（紫外線発光素子）のシングルバンドの発光でより省エネである。殺菌放射線源としてＵＶＬＥＤを使用しているものはほとんどない。そしてその放射線源部分はすべて固定された方法で配置されている、または静的な多粒子配列分布や高密度配列分布で配置されるが、ただし、放射線量の均一性が低い。たとえば、ＬＥＤ放射角度の定義として軸心輝度と光減衰５０％輝度との間の夾角は発光角度（図１を参照）であり、中間軸心輝度と側方の間の光放射の５０％以上が不均一であり、先行技術では光の均一性を達成することが困難であることがわかる。

先行技術では、長距離および大面積で高い放射線量を得ることができなかった。たとえば、１２０度の角度の２０Ｘ２０ミルの結晶粒ＵＶＬＥＤが２ｃｍの距離で投射された場合、長さが６９．７８８ｍｍとなり、面積変化が４８７０．３６ｍｍ^２になる。面積変化は次のように計算される。
２０Ｘ２０ミル＝０．２５８ｍｍ^２、０．２５８／４８７０．３６＝０．００００５３＝０．００５３％面積比である。たとえ２０Ｘ２０ミルの結晶粒の発光強度が１００ｍｗ／ｃｍ^２である場合、２ｃｍの距離の放射強度が０．００５３ｍｗ／ｃｍ^２であり、
放射強度は、距離、面積に反比例し、距離は、放射光に大きな影響を与える。
先行技術では、３５０－４０５ｎｍの光開始剤が添加されたＵＶ液体有機接着剤、次いで、対応する波長のＵＶエネルギーが投射されるが、エネルギーは距離、放出角度に関連するため、長距離の大面積放射線量は非常に低く、秒硬化や光重合硬化と呼ばれることを達成することはできない。光硬化の場合、大面積での光の均一性の角度を大きくする必要があるが、角度が大きいと放射効率エネルギーが低下し、快速硬化のために出力を上げる必要があり、その結果、放射熱によって材料がコークス化され、気化した小分子がＵＶランプビーズを汚染する。コークス化を防ぐために、距離が長くなると、その結果、光硬化が不完全になり、べたつく表面となる欠点が生じる。

先行技術におけるいわゆる反射走査法というのは、どちらも文字または画像キャプチャ入力デバイスに使用されるため、デバイスには「１．光源」と「２．光受容体（例えば、フォトカプラＣＣＤ）」の２つの素子が含まれる。走査モードの座標において、Ｘ軸とＹ軸の光ベクトルが必要であり、しかも文字または画像の全体像を表示するにはＺ軸の位置も必要であり、ほとんどの光源は、主に、複写機や目の虹彩走査などの画像処理を完了するためのレーザーである。光源と走査光は水平に配置されている。
一方、我々の走査方法は、滅菌および不活化のための紫外線エネルギーを提供するか、放射ビーム領域は直接機能するか、光重合エネルギーを供給するか、またはビタミンＤの合成を支援する。光受容体の記録も画像キャプチャ入力デバイスも必要ない。発光方向を持った光源線形ベクトル走査のみがあり、Ｘ、Ｙ軸の位置、更にＺ軸の変位機構も必要ない。そのため、光源と走査光とは、夾角があるように配置されている。

この点に鑑み、本発明の発明者らは、多くの研究開発のエネルギーと精神を投入し、新しい技術的手段で従来の使用の不足を解決することを望んで、この分野で継続的に進歩と革新を行ってきた。特にウイルスの除去と個人の保護のために、より良い製品を社会にもたらすことに加えて、それはまた、ＵＶＬＥＤ産業の発展を促進する。

本発明の目的は、集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法及びその装置を提供することであり、その走査方法は、回転する多角形多反射面アルミニウムミラーを介して紫外線の投射方向を変え、裏返しに投射され、ホームポジション変位走査を何度も連続的に繰り返し、紫外線の光が当たる領域が線から扇形になり、ビーム領域を拡大する方法であり、製品の適用幅を広げる。
第二に、前記装置は、集光束ＵＶＬＥＤ発光部を使用して高放射線量のＵＶ光源を提供し、有効なＵＶビーム領域の走査範囲を拡大する。
さらに、本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置により、微生物およびウイルスに対し消毒殺菌すること、有機ガスに対して酸化作用を起こして脱臭すること、有機液体に対して光開始剤を有するものを重合作用を起こすこと、真菌やキノコに対してビタミンＤの合成に寄与し快速合成させること、皮膚への皮膚光医療、皮膚病変を消毒することを提供する。

ＵＶＬＥＤ紫外線滅菌は、現在最も理想的な滅菌、消毒、新鮮保存、養殖であり、且つＵＶ接着剤光硬化の最適の方法でもある。光化学の定理「ドレーパーの法則（Ｇｒｏｔｈｕｓｓ Ｄｒａｐｅｒの法則、１８１８）」によれば、化学反応はスペクトルの波長が吸収された場合にのみ発生する。病菌または微生物のＤＮＡ、ＲＮＡのピークの有効吸収帯域幅は約２５０－２８５ｎｍであり、これは滅菌および消毒に最適なバンド領域でもある。
また、放射線量は、物質の有効活性化エネルギーよりも大きくなければならない。ウイルスが致死量を超える放射線量を吸収すると、大腸菌（Ｆｅｃａｌ ｃｏｌｉｆｏｒｍ）などの結合を切断することにより、該細菌を殺すか又は消毒及び不活化することができる。
Ｋ＝致死量６６００μＷ／ｃｍ^２、
Ｋ＝Ｉ（強度μＷ／ｃｍ^２）＊ｔ（時間－秒）などの式を適用する。
Ｉは照射の放射強度である。
Ｉが数秒でバクテリアを殺すのに十分高い限り、それは実行可能であるが、放射線量が７０μＷ／ｃｍ^２未満の場合、ウイルス自体に補正機能があり、効果のない消毒となる。
したがって、効率的かつ迅速な滅菌と不活化だけでなく、二次汚染のない安全なものとするため、ＵＶＬＥＤの放射線波長領域は放射線強度に対応し、放射線強度は十分に高くなければならない。ＵＶ接着剤には通常３５０－４０５ｎｍ光開始剤（光吸収剤領域）を添加し、急速な硬化を助けるために対応する波長のＵＶ放射を使用する。また、他の２８５－３５０ｎｍは、光医療及び真菌、キノコ類の植物養殖、それらのビタミンＤの合成のために使用される。

上記の目的を達成するために、本発明は、集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法を提供する。下記の工程を含む。
プリント回路基板に電源を供給し、電源を入れて集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部を発光させるとともに、回転装置を駆動してモーターのスピンドル上の多角形多反射面アルミニウムミラーを回転させる工程、
集光束紫外線は、前記回転する多角形多反射面アルミニウムミラーに投射され、紫外線は、前記回転する多角形多反射面アルミニウムミラーによって反射され、反射光は変位を生じ、走査を開始させる工程、
反射された紫外線は所定規則をもって方向を変え、ホームポジション変位走査を連続的に繰り返し、線から扇形の面を形成し、複数の扇形の面が互いに接続されて、大きな紫外線放射ビーム領域が形成される工程を含む。
これを集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法と称することとする。

また、上記の他の目的を達成するために、本発明は、少なくとも回転装置、集光束ＵＶＬＥＤ発光光源ユニット、および固定座を含む、集光ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置を提供する。
前記回転装置は、モーターと多角形多反射面アルミニウムミラーを含み、前記多角形多反射面アルミニウムミラーは、モーターのスピンドルに取り付けられ、前記スピンドルと多角形多反射面アルミニウムミラーとは、ホールツーホールセットまたはユニバーサルジョイントセットを介して両側の中心線のずれをなくすように取り付けられる。
前記集光束ＵＶＬＥＤ発光光源ユニットは、少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線ランプビーズとＰＣＢ（プリント回路基板）を含み、前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線ランプビーズは、前記ＰＣＢ上に固定されている。
また、前記固定座は本体と複数の固定支架を有し、前記固定座本体は構成素子を搭載するために使用され、本体と固定支架は一体成形または別体であり、
固定支架の１つに電源導入穴があり、固定座の材料は、表面に金属材料でメッキされた有機材料、無機材料金属材料又は有機材料のいずれかである。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、さらに、反射キャバティを有する。前記反射キャバティは、円形、方形、または特殊な形状にすることができ、高反射層としてアルミニウムを使用できる。走査型ＵＶＬＥＤは紫外線を投射し、紫外線は反射キャバティ内の高反射アルミニウムによって反射され、固定座に向かって折り返され、放射光がなくなるまで何度も繰り返し連続的に反射される。反射キャバティは、放射光の再利用が増加し、滅菌時間が短縮される利点があり、紫外線殺菌の欠点は、光は、まっすぐ進むため、暗い場所付きのほこりの表面に病菌が隠れると殺菌漏れになってしまうというような欠点に対し、紫外線が何度も反射した後、繰り返し向きを変えるので、抜けを防ぎ、隠れることなくウイルスやバクテリアを排除することができる。これはこの方法の特別効果である。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、さらに、サイドオープン反射キャバティを提供し、前記サイドオープン反射キャバティには片側に開口部があり、放射光は前記開口部から外向きに放射され、医療機器の表面殺菌、食品の鮮度維持または保存をし、放射の幅または面積は、前記サイドオープン反射キャバティの開口角度の大きさ及び長さによって決まる（図８）。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部は、一次封止として、伝統の２５０－４０５ｎｍＵＶＬＥＤを使用して、紫外線ランプビーズを封止し、更に高さ１．２ｍｍ－２０ｍｍの中空金属管を使って、二次封止する。高さが高いほど発光角度が小さくなり、光強度がさらに集中し、必要に応じて長さを長くすることができる。前記ＵＶＬＥＤ２５０－４０５ｎｍのランプビーズはレーザービームではなく、中空の裏金属ミラーの裏反射によって均一化され、放射光の進行方向と光の重なりを変化させ、中空金属管の直径がその光の形を拘束し、光を均一にし、これを集光光束とする。
前記中空金属管を再加工処理し、與結晶粒から放出される放射光の表面への垂直な方向、連続内側凹凸円弧アルミニウム反射ミラー（図３ｃ）、連続内側凹凸三角反射ミラー（図３ｄ）、連続内側凹凸長方形反射ミラー（図３ｅ）に形成してもよく、反射光は連続ミラーに反射して垂直な子午線平面に線を形成し、放射光線は結晶粒の表面に垂直方向に外側に投影され、結晶粒光源に平行な方向の直進的集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部を形成し、二次光学系の中空金属管の制御により、この集光光束は、光の角度と進行方向を変更して、集光光束の光の均一性を形成し、また、進行方向は前記中空金属管の直線方向と平行であり、小角度が小さいため、長距離投影走査に適しており、また、高紫外線放射線量光束を提供することができ、それらの二次封止である中空金属管は、内側方形と外側円、または、内側円と外側円、または内側円と外側方形の形をしてもよく、前記中空金属管は、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、またはアルミニウム粉末などでコーティングされた金属のいずれかであり、ＰＣＢに固定でき、本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法では、紫外線放射光源ユニットとして使用する。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、前記回転装置は、前記多角形多反射面アルミニウムミラーを駆動するための装置であり、前記多角形多反射面アルミニウムミラーシステムには、少なくとも３つ又は３つ以上の反射アルミニウム表面ミラーがあり、前記回転装置の回転動力モーターは、交流（ＡＣ）モーター、ＤＣモーター、ブラシレスモーター、サーボモーターなどのいずれかであり、前記多角形多反射面アルミニウムミラーはモーターのスピンドル上に取り付けられており、図４に示すように多角形表面と反射面の側面は夾角θを持ち、前記回転装置と多角形多反射面アルミニウムミラーとは回転装置を構成する。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、固定座は本体と複数の固定支架で構成されており、前記固定座の本体は回転装置とＵＶＬＥＤ集光束ランプビーズユニットを固定するために使用され、前記本体と前記固定支架は一体成形または別体であり、前記固定支架の１つには電源導入穴があり、前記固定支架はアルミニウム反射キャバティへの固定にも使用できる。
また、前記固定座の材料は、有機材料、無機材料、金属材料などのいずれかであり得る。前記固定座本体は、前記回転装置モーターおよびＰＣＢの固定ねじ穴を有し、前記固定座は、複数の固定支架を含む。前記ＰＣＢ基板は、ＰＣＢ（ＲＦ４有機材料）、ＭＰＣＢ（金属ＰＣＢ）、ＣＰＣＢ（セラミックＰＣＢ）のいずれかで有り得る。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部の波長は２５０－２８５ｎｍで、殺菌・不活性化の効果があり、消毒・殺菌の公式によると、病菌を殺すための放射線量Ｋ＝Ｉ（放射線強度μＷ／ｃｍ^２）×ｔ（放射線時間－秒）であり、放射線量が強いほど時間は短くなり、２つは反比例する。前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部は、高放射線量の紫外線を提供し、短時間で多数のウイルスの不活化・殺菌を処理でき、前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部の光放射強度は高く、より長い距離の紫外線を投影し、光減衰が少ない（放射角度と距離の放射強度との比較表である表１を参照）。長距離の高放射線量の往復的にホームポジション変位走査法に適しており、放射線光処理の作業領域を拡大し、しかも放射線量を均一に分散させることができ、走査作業面積に死角はないなどの利点がある。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線ランプビーズの波長は３５０－４０５ｎｍで、光重合硬化に適用される。アインシュタインの光線性同等性の法則（Ｅｉｎｓｔｅｉｎ'ｓ Ｌａｗ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ）により、当量が達成すれば、重合硬化を達成できる。前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部は、均一高放射線量の紫外線往復的に変位走査を提供でき、ワークとの距離を縮める必要がないため、放射熱は小さくなり、放射熱が低いと、ＵＶ接着剤のコークス化が生じにくく、低分子ＵＶ接着剤を気化・汚染されにくく、熱の影響による硬化完成品のコークス臭がせず、この製品には、輻射熱が低く、平坦性等が高いという利点がある。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、前記多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形表面と各反射面の側面との夾角θを形成し、多角形表面と多反射面の側面との夾角θの角度が各反射面において同じ角度θである場合、少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部は、放出した紫外線光を多角形多反射面アルミニウムミラーの反射面に投射し、光は反射面で反射されて、図に示すように均一に分布した平坦なＵＶビーム領域を形成する（図５ａ）。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、図４ａ、図４ｂ、図４ｃに示すように、前記多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形表面と反射面の側面との間の接続によって形成される夾角θは、側面ごとに異なる。前記ＰＣＢ上の少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線ランプビーズは、放射線を前記多角形多反射面アルミニウムミラーの反射面の側面に投射し、各光線が反射された後、各反射面の夾角θで反射光のＺ軸の厚さが増加するため、反射ビームは均一に分布した３次元立体的ＵＶビーム領域を形成する（図５ｂ）。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法およびその装置の効果は以下の通りである。
１．ウイルスを数秒で殺すために高放射線量の紫外線を提供する。
２．長距離にわたって放射線量を投射できる（表１を参照）。
３．大面積を均一に走査し、高い均一性と高い放射線量を投射する。
４．単位面積あたりの紫外線照射量を増やして、輻射熱を減らす。
５．死角無しで、高放射線量の左右前後変位走査ができる（図５ａ）。
６．上下左右立体式往復３Ｄ変位走査をできる（図５ｂ）。製品の幅広い応用が期待できる。

図１は、軸心輝度と光減衰５０％輝度との間の夾角である発光角度を示す関係図である。 図２は、本発明の実施例１に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の構造分解模式図である。 図３ａは、本発明における外円および内円の二次封止の中空金属管の模式図である。 図３ｂは、本発明における外方形および内方形の二次封止の中空金属管の模式図である。 図３ｃは、本発明における内円および外方形の中空金属管の模式図である。 図３ｄは、連続凹凸の円弧反射ミラーである本発明の二次封止中空金属管の内部鏡面の断面模式図である。 図３ｅは、連続内部凹凸三角反射ミラーである本発明の二次封止中空金属管の内部鏡面の断面模式図である。 図３ｆは、連続内部凹凸長方形反射ミラーである本発明の二次封止中空金属管の内部鏡面の断面模式図である。 図４ａは、本発明の多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形表面と多反射面の側面との夾θの図である。 図４ｂは、本発明の多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形表面と多反射面の側面との夾角θの図である。 図４ｃは、本発明の多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形表面と多反射面の側面との夾角θの図である。 図５ａは、本発明の多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形面と多反射面の側面との夾角θがすべて同じ場合の発光模式図である。 図５ｂは、本発明の多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形面と多反射面の側面との夾角θが反射面ごとに異なることを示す発光模式図である。 図６ａは、本発明の反射キャバティの側面図である。 図６ｂは、本発明の反射キャバティの上面図である。 図６ｃは、本発明の実施例２における反射キャバティ式集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。 図７は、本発明の実施例３に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。 図８は、本発明の実施例４に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。 図９ａは、本発明の実施例５に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。 図９ｂは、本発明の多角形特殊形状の多面柱形反射面アルミニウムミラーの模式図である。 図１０は、本発明の実施例６に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。 図１１は、本発明の実施例７に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。 図１２は、本発明の実施例８に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法のフローチャートである。

本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法および装置について、当業者が本発明の目的、特徴および効果を完全に理解することを可能にするために、以下、適切な実施例を列挙するとともに、添付の図面と併せて、本発明の技術的内容を詳細に説明する。

実施例１
本発明の実施例１に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の構造分解模式図である。（図２を参照する）

図２に示されるように、集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置１は、回転装置１０、集光束ＵＶＬＥＤ発光光源ユニット２０、および、固定座３０を含む。ここで、前記回転装置１０は、モーター１１と、前記モーター１１のスピンドル１１１に取り付けられた多角形の多反射アルミニウムミラー１２と、を有する。前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２の各側面は反射面１２１を形成し、前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２の上部は多角形表面１２２を形成し、多角形表面１２２および多反射面１２１は図４ａに示すように夾角θを有する。
前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２は、前記モーター（モーター）スピンドルに直接付けるか、またはユニバーサルベアリングで間接的に付けて、多角形多反射面アルミニウムミラー１２のスピンドル中心および中心線に対する偏心を排除することができる。
次いで、前記集光束ＵＶＬＥＤ発光光源ユニット２０は、前記ＰＣＢ２２と、前記ＰＣＢ２２上に提供される少なくとも１つの前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３と、を含む。さらに、前記固定座３０は、本体３１および複数の固定支架３２を含む。前記本体３１は、前記モーター１１および前記ＰＣＢ２２などの構成素子を支えるためのプラットフォームとして使用される。前記モーター１１は、モーターベースのねじ穴１１２を介して固定座本体３１に固定される。前記ＰＣＢ２２は、ＰＣＢのねじ穴１１３を介して前記本体３１に固定されている。前記固定支架３２の１つは、電源導入穴３２１を有する。前記固定座３０は、金属アルミニウムでめっきされた有機材料、金属アルミニウム、無機材料、金属材料等のいずれかである。前記電源導入穴３２１は、少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線ランプビーズ３およびモーター１１と接続している。電源がオンになると、電源はＰＣＢ２２に入り、モーター１１および少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３が同時に始動し、前記多角形の多反射アルミニウムミラー１２も回転駆動する。また、前記ＰＣＢ２２上の前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３は、生成された光束を多角形多反射面アルミニウムミラー１２の反射面１２１に投射し、反射光は、均一に分散された扇形を形成するように作業領域に投射される。反射ビーム領域では、複数の扇形領域が接続されて、一つ大きな面積を持つビーム領域を形成する。
また、前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２は、プラスチック射出成形によって形成され、さらに金属アルミニウムに真空電気めっきされるか、またはアルミニウム、ニッケル、銅、および亜鉛のうちの１つによって直接一体的形成されてもよい。前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２は、モーター１１のスピンドル１１１にスリーブを付けて固定するために、中央にハウジングの開口部１２３を有する。前記モーター１１は、交流（ＡＣ）モーター、ＤＣモーター、ブラシレスモーター、ステッピングモーターなどのうちの１つであり得る。

図３ａは、本発明における外円および内円の中空金属管の模式図である。図３ｂは、本発明における外方形および内方形の中空金属管の模式図である。図３ｃは、本発明における内円および外方形の中空金属管の模式図である。図３ｄは、連続内側凹凸円弧反射ミラーである本発明の中空金属管の裏鏡面の断面模式図である。図３ｅは、連続内部凹凸三角反射ミラーである本発明の中空金属管の裏鏡面の断面模式図である。図３ｆは、連続内部凹凸長方形アルミニウム反射ミラーである本発明の中空金属管の裏鏡面の断面模式図である。前記二次封止は、内側方形かつ外側方形、または、内側円形かつ外側円形、または、内側円形かつ外側方形の形状の中空金属管を使用する。前記中空金属管の材料は、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、または金属被覆アルミニウム粉末のいずれかであり得る。（図３ａから図３ｆを参照する）

図３ａから図３ｆに示すように、前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３は、該ＵＶＬＥＤ発光部のリードフレーム２１２に従来の紫外線ランプビーズ２１を一次封止し、さらに、中空金属管２１１をメチルシリコーン接着剤で接着されるという二次封止て設けられるものである。放射された光は、前記中空金属管２１１内のアルミニウム反射ミラー２１１１によって前後に反射されて、均一な同心の光線を形成し、角度発散は小さく、高い放射線量を投射する。マドックスロッド（Ｍａｄｄｏｘ ｒｏｄ）の反射ミラーの原理によると前記中空金属管２１１の裏表面は、非球面の柱状の反射ミラー２１１１を形成し、該非球面の柱状の反射ミラーは、連続内側凹凸円弧柱２１１２、連続内側凹凸三角２１１３、または連続内側凹凸長方形２１１４のいずれかであってもよく、放射光は非球面の円筒面に垂直に投射され、結晶粒の表面に垂直な直進する集光束ＵＶＬＥＤ光を形成し、該直進光はさらに外側に投射され、光束はより集中し、走査方法の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線ランプビーズ３の放射光源として使用される。

図４ａから４ｃは、本発明の多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形表面１２２と多反射面の側面１２１との間の異なる夾角θである。図５ａは、多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形表面と各反射面の側面との間の夾角θがすべて同じ場合の模式図である。また、図５ｂは、多角形の表面と多反射面の側面との夾角θが反射面ごとに異なることを示す模式図である。（図４ａから図５ｂを参照する）

図２に示すように、前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２は、３つ又は３つ以上の反射面１２１を有し、前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２の反射面１２１と多角形表面１２２との間の夾角θは、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。図５ａに示すように、夾角θがすべてで同じである場合、紫外線は線から扇形の面となって、作業空間を増加する。各面間の夾角θが各面で異なる場合、扇形の面を形成するＹ軸Ｘ軸を除いて、図５ｂに示すように、Ｚ軸方向の厚みが増す。紫外線の立体的な体積が作業空間を拡大し、設計空間を大きくする高広度製品を提供する。

実施例２
図６ａは、本発明の反射キャバティの側面図である。図６ｂは、本発明の反射キャバティの上面図である。図６ｃは、本発明の実施例２における反射キャバティ式集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。（図６ａから図６ｃを参照する）

図６ａから図６ｃに示されるように、前記反射キャバティ式集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置２は、反射キャバティ（ｃａｖｉｔｙ、反射空洞体）４０をさらに含む。前記反射キャバティ４０は、固定支架３２の穴４０１を有する。反射キャバティ４０の裏壁は、高反射アルミニウム層である。前記電源導入孔３２１は、少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３に接続され、回転装置１０はねじでロックされる。電源を入れると、ＰＣＢ２２に電力が入り、前記モーター１１と少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３が同時に始動し、前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２を駆動する。前記ＰＣＢ２２上における少なくとも１つの前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３は、生成された光束を多角形多反射面アルミニウムミラー１２の反射面１２１に投射し、反射された光線は反射キャバティ４０に向けられ、さらに前記反射キャバティ４０を経て、再度多反射アルミニウムミラー１２の反射面１１２に戻る。前記反射キャバティ４０の裏壁は柱状の非球面パターンである。前記柱状の非球面パターンは入射光に垂直であり、前記柱状の非球面パターンは円弧、三角形、長方形のいずれかである。
マドックスロッド（Ｍａｄｄｏｘ ｒｏｄ）の反射ミラーの原理により、円柱軸方向に光が入射すると、反射光は柱軸に垂直な反射光線として現れ、そして、反射キャバティ内の光を制御して、繰り返し反射するようになり、キャバティを出ることない。反射光は柱軸に垂直な二次反射光として形成され、さらに光が減衰するまで放射光は作業領域と再び重なり、均一に分布した高放射線量の放射ビーム領域を形成し、紫外線反射光は内部放射強度を増加させる。そして、反射キャバティから漏れる外部放射が少なくなり、二次汚染が減少し、ユーザーの身体的安全が確保される。

実施例３
図７は、本発明の実施例３が本発明の実施例２に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置をセントラルエアコンに応用する模式図である。（図７を参照する）

図７に示されるように、図６ｃの反射キャバティ式集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置は、エアコン設備の通気配管４１と排気口４２との間に配設されている。その中で、集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３の波長は、ウイルスＲＮＡ、ＤＮＡの吸収係数が２５０－２８５ｎｍの間に吸収され崩壊させることができるため、殺菌ランプビーズとして選択され用いられる。循環空気が流れると（気流進行方向矢印４１１）、反射キャバティ式集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置２（図６ｃ）に空気が受動的に入ると、モーター１１を始動して回転させるとともに集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３を点灯させ、空気は、ＵＶＬＥＤ２５０－２８５ｎｍの波長の紫外線走査を受ける。高い放射線量により、病菌の迅速な殺菌と不活化、有機ガスに対して、酸化脱臭を行い、エアコン設備の空気循環によるウイルスの殺菌と不活化、空気の浄化と臭気の除去が効果的に行われる。これは、セントラルエアコン、エアコン（冷暖房機器）、船舶、飛行機、自動車、ＭＲＴ（地下鉄）、電車、などの密閉空間に適用されうる。

実施例４
図８は、本発明の実施例４に係るサイドオープン反射キャバティ集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。（図８を参照する）

図８に示すように、本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置（図２）が、サイドオープン反射キャバティ４０－１をさらに含む。前記サイドオープン反射キャバティ４０－１は、一の側面や周縁の部分的に形成された開口部を有している。前記回転装置は、前記サイドオープン反射キャバティ４０－１に配置されている。前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２は、モーター１１のスピンドル１１１に接続され、モーター１１によって駆動および回転される。固定支架３２の１つは、前記ＰＣＢ２２に接続するために電源導入穴３２１を有する。この実施例４は、医療機器の表面殺菌、食品鮮度維持または保存に使用でき、例えば、点線の立方体ボックスは、表面消毒容器である。

実施例５
図９ａは、本発明の実施例５に係る細長い形サイドオープン反射キャバティ集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。また、図９ｂは本発明の多角形特殊形状の多面柱形反射面アルミニウムミラーの模式図である。（図９ａを参照する）

図９ａおよび図９ｂに示されるように、本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置１（図２）が、側面が開いたサイドオープン反射キャバティ４０－１を有する。前記回転装置１０は、サイドオープン反射キャバティ４０－１に配置されている。多角形多反射面アルミニウムミラー１２は、多角形多面体の柱状型（錐型や裁頭錐型でもよい）反射アルミニウムミラーまたは多角形特殊形状の多面柱形反射面アルミニウムミラー（図９ｂ）である。（多角形特殊形状の多面柱形反射面アルミニウムミラー（図９ｂ）は、例えば、裁頭錐型の多面体が積み重なったような形状であってもよい。）前記多角形多反射面アルミニウムミラー１２は、モーター１１のスピンドル中心１１１に接続され、モーター１１によって駆動および回転される。
また、細長いＰＣＢ２２は、サイドオープン反射キャバティ４０－１の内部で開口部の近くに対応して配置されている。複数の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３が前記ＰＣＢ２２上に固定されている。また、固定座３０は、回転装置のモータ１１と多角形多反射面アルミニウムミラー１２とを固定するために使用される。複数の固定支架３２はサイドオープン反射キャバティ４０－１に固定するために使用され、固定支架３２の１つが、前記ＰＣＢ２２に接続するための電源導入穴３２１を有する。本実施例では、波長３５０－４０５ｎｍの紫外線発光ダイオードが使用され、多角形多反射面アルミニウムミラー１２が開口部から放射光を放出するために使用される。
放射光線は開口部から放射され、放射光線は重合と硬化のために準備されたＵＶ接着剤の表面に垂直であり、上下左右往復にスキャンして高放射線量の放射ビーム領域を形成する。大面積のＵＶ接着剤は重合硬化作用（硬化プロセス）を受け、ＵＶ接着剤の光開始剤は、高放射エネルギーによる過熱によるコークス化なしに、迅速に重合および硬化することができる。
本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法および装置によれば、放射光線は、ＵＶ接着剤の表面に垂直な開放方向に投射される。電源を入れて左右往復の変位走査を行い、大面積のＵＶ接着剤の硬化固化作用を行う。高放射エネルギーが得られ、液体ＵＶ接着剤が高速で移動するとしても、過熱によるコークス化なしで、高速重合および硬化、低放射熱、により、低分子量の気化を抑制し、ランプビーズへの汚染が少ない、ランプビーズの長寿命化を実現できる。光硬化を必要とする産業での用途に適する。

実施例６
図１０は、本発明の実施例６に係る排気・送風機を含む反射キャバティ式集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。（図１０を参照する）

図１０に示されるように、前記反射キャバティ式集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置２が排気・送風機４３とともに反射キャバティ４０に接続されている。前記反射キャバティ４０は、放射光線が漏れるのを防止するために使用される柱状の連続したパターンを有し、放射光が非球面の柱状ミラーに当たると、反射光は柱状ミラーの垂直方向と子午線平面の光線になり、外に漏れにくいこととなり、二次汚染を低減する。中間層の空気が排気・送風機により該走査装置に空気を流し、矢印４１１は、の気流進行方向を示し、空気を積極的に消毒殺菌するため、ホテル、展示場、学校、デパート、店舗、などの広いオープンスペースに特に適している中間層空間用の能動的滅菌および消毒装置。

実施例７
図１１は、本発明の実施例７に係る殺菌用集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置の模式図である。（図１１を参照する。）

図１１に示すように、本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置が石英ガラススリーブ４４をさらに有し、回転装置１０および集光束ＵＶＬＥＤ発光光源ユニット２０は固定座本体３１に組み付けられ、石英ガラススリーブ４４に密封されている。前記石英ガラススリーブ４４は、防水しつつ放射線光を通過させ、密閉された防水性の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置１は、水中殺菌の用途として使用できる。高い放射線量により、病菌を迅速に消滅することができ、流水または静水域の消毒殺菌は、殺菌消毒とウイルス不活化の運用として、食用水の殺菌、及びスイミングプール、水産養殖場などに利用できる。

実施例８
図１２は、本発明の実施例８に係る集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法のフローチャートである。（図１２を参照する。）

図１２に示すように、図１２は、本発明の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法フローチャートである。この方法は、以下の工程を含む。
工程１（１２－１）：ＰＣＢ２２に電源導入穴３２１を通して導入された電源を提供し、ＰＣＢ２２上の少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３を点灯させ、同時に回転装置１０を駆動し、モーター１１のスピンドル１１１上の多角形の多反射アルミニウムミラー１２を駆動して回転させる工程、
工程２（１２－２）：さらに、少なくとも１つの集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部３によって放出された紫外線を多角形多反射面アルミニウムミラー１２の反射面１２１に投射し、反射定理から、回転中に入射角が連続的に変化し、反射光の角度も規則正しく方向を変え、反射光は変位を生じ、走査を開始させる工程、
工程３（１２－３）：反射された紫外線は、所定規則をもって方向を変え、ホームポジション変位走査を連続的に繰り返し、反射光は、裏返しに投射され、外側へ行くほど、面積は大きくなる扇形の放射光面が形成され、複数の扇形の面を接続して大きな放射作業領域を形成する工程。

上記の説明は、単なる例示であり、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示された内容の教示に基づいて、当業者によって行われた同等の置換、修正または変更はすべて本発明の権利の範囲から逸脱せず、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置
２ 反射キャバティ式集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置
３ 集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部
１０ 回転装置
１１ モーター
１１１ スピンドル
１１２ モーターベースのねじ穴
１１３ ＰＣＢ（プリント回路基板）のねじ穴
１２ 多角形多反射面アルミニウムミラー
１２１ 反射面
１２２ 多角形表面
１２３ ハウジングの開口部
２０ 集光束ＵＶＬＥＤ発光光源ユニット
２１ 一次封止の紫外線ランプビーズ
２１１ 中空金属管
２１１１ アルミニウム反射ミラー
２１１２ 連続内側凹凸円弧アルミニウム反射ミラー
２１１３ 連続内側凹凸三角アルミミウム反射ミラー
２１１４ 連続内側凹凸長方形アルミミウム反射ミラー
２１２ ＵＶＬＥＤリードフレーム（
２２ ＰＣＢ（プリント回路基板）
３０ 固定座
３１ 本体
３２ 固定支架
３２１ 電源導入穴
４０ 反射キャバティ
４０－１ サイドオープン反射キャバティ
４０１ 固定支架の穴
４１ 通気配管
４１１ 気流進行方向
４２ 排気口
４３ 排気・送風機
４４ 石英ガラススリーブ
１２－１ 走査工程１
１２－２ 走査工程２
１２－３ 走査工程３
θ 多角形面と多反射面の側面との夾角

Claims (18)

1. 集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法であって、下記の工程を含む。
   工程１：プリント回路基板に電源を供給し、電源を入れて集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部を発光させるとともに、回転装置を駆動してモーターのスピンドル上の多角形多反射面アルミニウムミラーを回転させる工程、
   工程２：集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部の紫外線は、前記回転する多角形多反射面アルミニウムミラーに投射され、紫外線は、前記回転する多角形多反射面アルミニウムミラーによって反射され、反射光は変位を生じ、走査を開始させる工程、
   工程３：反射された紫外線は、裏返しに投射され、所定規則をもって方向を変え、ホームポジション変位走査を連続的に繰り返し、線から扇形の面を形成し、複数の扇形の面が互いに接続されて、大きな紫外線放射ビーム領域が形成される工程 ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査方法。
2. 集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置であって、
   少なくともモーターと、モーターのスピンドルに取り付けられている多角形多反射面アルミニウムミラーと、を有する回転装置と、
   少なくとも集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部と、集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部を搭載するプリント回路基板と、を有する集光束ＵＶＬＥＤ発光光源ユニットと、
   構成素子を支えるためのプラットフォームとして使用される本体と、複数の固定支架と、を有する固定座と、を備える
   ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
3. 前記請求項２に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
   さらに、反射キャバティを有し、
   前記固定座は前記反射キャバティに固定され、
   前記反射キャバティの裏壁は、高反射金属アルミニウム層であり、
   前記反射キャバティの裏壁には、細長い柱状の非球面のパターンがあり、
   前記柱状の非球面のパターンは、入射光に垂直であり、
   前記柱状の非球面のパターンは、円弧、三角形、または長方形のいずれかである
   ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
4. 前記請求項２に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
   石英ガラススリーブをさらに有し、
   前記石英ガラススリーブは、シリコーンで前記固定座の本体に接着されている
   ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
5. 前記請求項２に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
   前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部は、
   ２５０－４０５ｎｍの波長のＵＶＬＥＤを使用して、紫外線ランプビーズを一次封止し、さらに中空金属管をシリコーン接着剤で取り付けらる二次封止されたものであり、
   前記中空金属管の高さは１．２ｍｍ～２０ｍｍである
   ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
6. 前記請求項５に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
   前記二次封止は、内側方形かつ外側方形、または、内側円形かつ外側円形、または、内側円形かつ外側方形の形状の中空金属管によって形成され、
   前記中空金属管の材料は、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、または金属被覆アルミニウム粉末のいずれかである
   ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
7. 前記請求項６に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
   前記二次封止の中空金属管の裏表面は、連続内側凹凸円弧反射ミラー、連続内側凹凸三角反射ミラー、または連続内側凹凸長方形反射ミラーとして形成され、
   連続した凹凸方向は、光の射出方向に垂直であり、
   前記中空金属管の材料は、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、または金属被覆アルミニウム粉末のいずれかである
   ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
8. 前記請求項２から請求項４のいずれかに記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
   前記多角形多反射面アルミニウムミラーは、３つ又は３つ以上の反射面を持ち、
   前記多角形多反射面アルミニウムミラーは、プラスチック射出成形によって形成され、さらに真空めっきによって金属アルミニウムをめっきするか、または、直接にアルミニウムを金属加工成形によって形成され、
   前記多角形多反射面アルミニウムミラーの多角形表面が各反射面と夾角θを形成し、前記夾角θの角度は、すべての反射面で同じθ角であるか、または、反射面ごとに異なるのいずれかであることを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
9. 前記請求項２から請求項４のいずれかに記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
   前記モーターは、交流（ＡＣ）モーター、直流（ＤＣ）モーター、ブラシレスモーター、ステッピングモーターのいずれかである
   ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
10. 前記請求項２から請求項４のいずれかに記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    前記集光束ＵＶＬＥＤ発光光源ユニットに使用されるプリント回路基板は、ポリマー、金属あるいはセラミックのいずれかである
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
11. 請求項２に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    前記固定座本体と前記複数の固定支架は、一体成形または別体として形成されたものであり、
    前記固定支架の一つには電源入口孔があり、
    前記固定座の材料は、固定シートの材料は、表面に金属アルミニウムでめっきされた有機材料、無機材料および金属材料のいずれかである
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
12. 前記請求項３に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    さらに、排気口と通気配管とを有し、
    前記排気口と前記通気配管とはそれぞれ前記反射キャバティの両側に配置されている
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
13. 前記請求項３に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    さらに、排気・送風機を有し、
    前記排気・送風機は前記反射キャバティに取り付けられている
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
14. 請求項２に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    さらに、サイドオープン型の反射キャバティを有し、
    前記サイドオープン反射キャバティの側面には開口部があり、
    前記開口部から放射光が放射される
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
15. 前記請求項１４に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    前記多角形多反射面アルミニウムミラーは、
    多角形多面体の柱状型反射面アルミニウムミラー、
    または、
    多角形特殊形状多面の柱形反射面アルミニウムミラーのいずれかである
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
16. 前記請求項２から請求項４のいずれかに記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部からの光の波長は２５０－２８５ｎｍであり、殺菌に用いられる
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
17. 前記請求項１４または請求項１５に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部からの光の波長は２８５－３５０ｎｍであり、真菌、キノコ類の栽培及び光医療に使用される
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。
18. 前記請求項１４または請求項１５に記載の集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置において、
    前記集光束ＵＶＬＥＤ紫外線発光部からの光の波長は３５０－４０５ｎｍであり、ＵＶ接着剤の光重合硬化に使用される
    ことを特徴とする集光束ＵＶＬＥＤ紫外線走査装置。

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