JP5771776B2 - UV irradiation equipment - Google Patents
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Description
本発明は、予め決められた照射対象に紫外線を照射する紫外線照射装置に関する。 The present invention relates to an ultraviolet irradiation device that irradiates a predetermined irradiation target with ultraviolet rays.
従来、ライン状の光を照射対象に照射する照射装置として、特許文献1には、複数の発光ダイオードが一列に並んで配置され、複数の発光ダイオードから放射された光の放射方向に2つの回折格子が形成された装置が開示されている。特許文献1に記載された照射装置では、2つの回折格子の一方が透明基材の表面に形成され、他方が透明基材の裏面に形成されている。特許文献1に記載された照明装置は、各発光ダイオードから放射された光を回折格子でライン方向に拡散させることによって、照射対象においてライン方向の照度分布を均一にすることができる。
Conventionally, as an irradiation device that irradiates an irradiation target with line-shaped light,
しかしながら、特許文献1に記載された照射装置には、ライン方向と直交する幅方向の配光を規定していないという問題があった。
However, the irradiation apparatus described in
本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、回折光学素子の両面に回折格子パターンが形成された構造で、照射対象にライン状に照射される紫外線の幅方向の配光を精度よく制御することができる紫外線照射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is a structure in which a diffraction grating pattern is formed on both surfaces of a diffractive optical element, and light distribution in the width direction of ultraviolet rays irradiated to the irradiation target in a line shape. An object of the present invention is to provide an ultraviolet irradiation device capable of controlling the temperature accurately.
本発明の紫外線照射装置は、予め決められた照射対象に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、一列に並んで配置され、各々に設けられたLEDが電流供給されると前記紫外線を放射する複数のLEDモジュールと、前記複数のLEDモジュールに対して当該複数のLEDモジュールから放射された前記紫外線の放射方向に設けられ、当該紫外線を回折する回折光学素子とを備え、前記回折光学素子は、前記照射対象に照射される前記紫外線が前記複数のLEDモジュールが並んでいる方向に細長くライン状になるように、前記複数のLEDモジュールから放射された前記紫外線の入射面および出射面の各面に、当該紫外線の放射方向と直交する断面において当該紫外線の幅を一定にする回折格子パターンが形成されており、前記回折格子パターンは、前記複数のLEDモジュールが並んでいる方向に沿って複数の溝が形成され、前記複数のLEDモジュールが並んでいる方向において、断面形状が同じであることを特徴とする。 The ultraviolet irradiation apparatus of the present invention is an ultraviolet irradiation apparatus that irradiates a predetermined irradiation target with ultraviolet rays, and is arranged in a line, and emits the ultraviolet rays when an LED provided in each is supplied with current. A plurality of LED modules; and a diffractive optical element that is provided in a radiation direction of the ultraviolet rays emitted from the plurality of LED modules with respect to the plurality of LED modules, and that diffracts the ultraviolet rays. The ultraviolet rays emitted from the plurality of LED modules are applied to each surface of the incident surface and the emission surface so that the ultraviolet rays applied to the irradiation target are elongated in a line shape in the direction in which the plurality of LED modules are arranged. in a cross section perpendicular to the radial direction of the ultraviolet and the diffraction grating pattern to the width of the ultraviolet light constant is formed, the diffraction grating Pattern, the plurality of along the direction in which the LED module are arranged a plurality of grooves are formed in a direction are arranged a plurality of LED modules, and wherein the cross-sectional shape is the same.
この紫外線照射装置において、前記複数のLEDモジュールは、当該複数のLEDモジュールが並んでいる方向において、2以上の前記LEDモジュールから放射された前記紫外線の少なくとも一部を重ね合わせて前記照射対象に照射するように配置されていることが好ましい。 In the ultraviolet irradiation apparatus, the plurality of LED modules irradiate the irradiation target by superimposing at least a part of the ultraviolet rays emitted from two or more LED modules in a direction in which the plurality of LED modules are arranged. It is preferable that they are arranged.
本発明によれば、回折光学素子の入射面および出射面に形成された2つの回折格子パターンを用いて、照射対象にライン状に照射される紫外線の幅方向の配光を精度よく制御することができる。 According to the present invention, by using two diffraction grating patterns formed on the incident surface and the exit surface of the diffractive optical element, it is possible to accurately control the light distribution in the width direction of the ultraviolet rays irradiated to the irradiation target in a line shape. Can do.
以下の実施形態1,2では、予め決められた照射対象に紫外線を照射する紫外線照射装置について説明する。 In the following first and second embodiments, an ultraviolet irradiation apparatus that irradiates a predetermined irradiation target with ultraviolet rays will be described.
(実施形態1)
実施形態1に係る紫外線照射装置は、図2に示すように、紫外線を外部に放射する複数のLEDモジュール1と、各LEDモジュール1に直流電力を供給する直流電源2と、直流電源2を制御して各LEDモジュール1への供給電力を制御する制御部3とを備えている。また、本実施形態の紫外線照射装置は、図1に示すように、各々がLEDモジュール1から放射された紫外線を回折する複数の回折光学素子(Diffractive Optical Element:DOE)4をさらに備えている。本実施形態の紫外線照射装置は、予め決められた照射対象5に紫外線を照射する。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 2, the ultraviolet irradiation device according to the first embodiment controls a plurality of
複数のLEDモジュール1は、図1のX軸方向に一列に並んで配置されている。図示しないが、各LEDモジュール1は、LEDチップと、上記LEDチップが収納される基台とを備えている。上記LEDチップは、直流電源2(図2参照)から電流が供給されると、照射対象5に向けて紫外線を放射する。なお、各LEDモジュール1は、1個のLEDチップのみを備えていてもよいし、複数個のLEDチップを備えていてもよい。
The plurality of
図2に示す直流電源2は、例えばAC−DCコンバータなどを備え、交流電源6から交流電力を受け取り、受け取った交流電力を直流電力に変換する。この直流電力は、制御部3による制御に基づいて直流電源2から各LEDモジュール1に供給される。つまり、直流電源2から各LEDモジュール1のLEDチップに電流が流れる。
The
制御部3は、例えばマイクロコンピュータなどで構成され、PWM(Pulse Width Modulation)制御によって、直流電源2から各LEDモジュール1に供給される直流電力を制御する。
The
図1に示す各回折光学素子4は、LEDモジュール1に対して紫外線の放射方向(図1のZ軸方向)に設けられ、LEDモジュール1から放射された紫外線を回折する。回折光学素子4の材料としては、主としてガラス材料、代表的なものとして合成石英ガラスやホウケイ酸クラウン光学ガラスなどがあり、用途などに応じて種々選択することができる。
Each diffractive
各回折光学素子4は、図3に示すように、紫外線の入射面41および出射面42の両面に回折格子パターンが形成されている。各回折格子パターンは、複数のLEDモジュール1が並んでいる方向と直交する方向(図3のY軸方向)の配光を制御して回折後の紫外線が帯状の紫外線71,72になるように入射面41および出射面42に形成されている。回折光学素子4で回折された紫外線は、複数のLEDモジュール1が並んでいる方向(図3のX軸方向)に細長いライン状の紫外線73となって、出射面42から照射対象5に出射される。つまり、各回折格子パターンは、照射対象5に照射される紫外線が複数のLEDモジュール1が並んでいる方向に細長くライン状になるように、紫外線の放射方向(図3のZ軸方向)と直交する断面において上記紫外線の幅(図3のY軸方向の長さ)を一定にするように入射面41および出射面42に形成されている。
As shown in FIG. 3, each diffractive
ところで、各回折光学素子4の入射面41および出射面42には、図4に示すように、回折格子パターンとして、それぞれ、複数のLEDモジュール1が並んでいる方向(図4のX軸方向)に沿って複数の溝43,44が形成されている。つまり、入射面41に形成された回折格子パターンは、複数のLEDモジュール1が並んでいる方向において、断面形状が同じである。同様に、出射面42に形成された回折格子パターンは、複数のLEDモジュール1が並んでいる方向において、断面形状が同じである。
By the way, as shown in FIG. 4, on the
上記のような回折格子パターンが回折光学素子4の入射面41および出射面42に形成されていることによって、各LEDモジュール1から放射された紫外線は、幅方向(図1のY軸方向)においては図5(a)に示すように急峻に立ち上がるように配光制御される。一方、複数のLEDモジュール1が並んでいる方向(図1のX軸方向)においては配光制御されない(図5(b)参照)。
Since the diffraction grating pattern as described above is formed on the
したがって、LEDモジュール1が1個である場合、図6に示すように細長く配光された紫外線が照射対象5に照射される。LEDモジュール1が複数個である場合、図1に示すようなライン状の紫外線が照射対象5に照射される。
Therefore, when the number of the
本実施形態の回折光学素子4では、入射面41および出射面42の両面に形成された回折格子パターンによって、配光制御を容易にする。なお、回折格子パターンが1つである場合、回折角を大きく変化させる必要があるため、配光制御が難しい。
In the diffractive
ところで、本実施形態の複数のLEDモジュール1は、図1に示すように、複数のLEDモジュール1が並んでいる方向(図1のX軸方向)において、2以上のLEDモジュール1から放射された紫外線の一部を重ね合わせて照射対象5に照射するように配置されている。
By the way, as shown in FIG. 1, the plurality of
上述した構成の紫外線照射装置は、例えば印刷機において、印刷用紙の上の印刷インクを紫外線によって定着させるために用いられる。複数のLEDモジュール1は、印刷インクが付着した印刷用紙に紫外線を照射できるように取り付けられる。
The ultraviolet irradiation device having the above-described configuration is used, for example, in a printing machine to fix printing ink on printing paper with ultraviolet rays. The plurality of
以上、本実施形態の紫外線照射装置によれば、各回折光学素子4の入射面41および出射面42に形成された2つの回折格子パターンを用いて、照射対象5にライン状に照射される紫外線の幅方向の配光を精度よく制御することができる。
As described above, according to the ultraviolet irradiation device of the present embodiment, the ultraviolet rays irradiated to the
また、本実施形態の紫外線照射装置によれば、各回折光学素子4の入射面41および出射面42において、それぞれ複数のLEDモジュール1が並んでいる方向に沿って溝43,44を形成すればよいので、各回折格子パターンの形状を簡単にすることができる。
Moreover, according to the ultraviolet irradiation device of the present embodiment, if the
さらに、本実施形態の紫外線照射装置によれば、複数のLEDモジュール1が並んでいる方向つまりライン方向において、紫外線の強度のむらを低減することができ、均一な配光分布に近づけることができる。
Furthermore, according to the ultraviolet irradiation device of the present embodiment, unevenness in the intensity of ultraviolet rays can be reduced in the direction in which the plurality of
(実施形態2)
実施形態2に係る紫外線照射装置は、実施形態1の回折格子パターンとは異なる回折格子パターンが回折光学素子4に形成されている点で、実施形態1に係る紫外線照射装置と相違する。以下、本実施形態の紫外線照射装置について図7,8を用いて説明する。なお、実施形態1の紫外線照射装置と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
The ultraviolet irradiation device according to the second embodiment is different from the ultraviolet irradiation device according to the first embodiment in that a diffraction grating pattern different from the diffraction grating pattern of the first embodiment is formed on the diffractive
本実施形態の回折光学素子4は、図7に示すような回折格子パターンが入射面41および出射面42に形成されている。なお、実施形態1の回折光学素子4(図4参照)と同様の機能については説明を省略する。
In the diffractive
本実施形態の回折光学素子4では、図8(a)に示すように、入射面41および出射面42の両面に形成された回折格子パターンによって、配光制御を容易にする。これに対して、図8(b)に示すように回折格子パターンが1つである場合、回折角θを大きく変化させる必要があるため、配光制御が難しい。
In the diffractive
以上、本実施形態の紫外線照射装置においても、各回折光学素子4の入射面41および出射面42に形成された2つの回折格子パターンを用いて、照射対象5にライン状に照射される紫外線の幅方向の配光を精度よく制御することができる。
As described above, also in the ultraviolet irradiation device according to the present embodiment, the ultraviolet rays irradiated to the
また、本実施形態の紫外線照射装置においても、各回折光学素子4の入射面41および出射面42において、それぞれ複数のLEDモジュール1が並んでいる方向に沿って溝43,44を形成すればよいので、各回折格子パターンの形状を簡単にすることができる。
Also in the ultraviolet irradiation device of the present embodiment, the
なお、各実施形態での回折光学素子4の回折格子パターンの形状は一例であり、回折光学素子4の回折格子パターンは、各実施形態での形状には限定されない。
In addition, the shape of the diffraction grating pattern of the diffractive
1 LEDモジュール
4 回折光学素子
41 入射面
42 出射面
43,44 溝
5 照射対象
DESCRIPTION OF
Claims (2)
一列に並んで配置され、各々に設けられたLEDが電流供給されると前記紫外線を放射する複数のLEDモジュールと、
前記複数のLEDモジュールに対して当該複数のLEDモジュールから放射された前記紫外線の放射方向に設けられ、当該紫外線を回折する回折光学素子とを備え、
前記回折光学素子は、前記照射対象に照射される前記紫外線が前記複数のLEDモジュールが並んでいる方向に細長くライン状になるように、前記複数のLEDモジュールから放射された前記紫外線の入射面および出射面の各面に、当該紫外線の放射方向と直交する断面において当該紫外線の幅を一定にする回折格子パターンが形成されており、前記回折格子パターンは、前記複数のLEDモジュールが並んでいる方向に沿って複数の溝が形成され、前記複数のLEDモジュールが並んでいる方向において、断面形状が同じである
ことを特徴とする紫外線照射装置。 An ultraviolet irradiation device for irradiating ultraviolet rays to a predetermined irradiation object,
A plurality of LED modules arranged in a line and emitting the ultraviolet rays when the LEDs provided in each are supplied with current;
A diffractive optical element provided in the radiation direction of the ultraviolet rays emitted from the plurality of LED modules with respect to the plurality of LED modules, and diffracting the ultraviolet rays,
The diffractive optical element includes an incident surface of the ultraviolet rays emitted from the plurality of LED modules such that the ultraviolet rays applied to the irradiation target are elongated and linear in a direction in which the plurality of LED modules are arranged. A diffraction grating pattern that makes the width of the ultraviolet ray constant in a cross section orthogonal to the radiation direction of the ultraviolet ray is formed on each surface of the emission surface, and the diffraction grating pattern is a direction in which the plurality of LED modules are arranged. A plurality of grooves are formed along the line, and the cross-sectional shape is the same in the direction in which the plurality of LED modules are arranged .
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