特開 2023-93165 紫外線ＬＥＤ照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023093165

(43)【公開日】2023-07-04

(54)【発明の名称】紫外線ＬＥＤ照射装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/91 20060101AFI20230627BHJP

   G01J 1/00 20060101ALI20230627BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

G01N21/91 B

G01J1/00 E

H01L33/00 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021208628

(22)【出願日】2021-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】390002808

【氏名又は名称】マークテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090893

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 敏

(72)【発明者】

【氏名】松本 謙二

【テーマコード（参考）】

2G051

2G065

5F142

【Ｆターム（参考）】

2G051GC18

2G065AA03

2G065AA10

2G065AB05

2G065AB28

2G065BA01

2G065BA33

2G065BB14

2G065BB26

2G065BC21

2G065CA21

2G065DA05

2G065DA08

5F142AA13

5F142CB22

5F142CE06

5F142DB20

5F142DB22

5F142GA31

(57)【要約】

【課題】
複数の紫外線ＬＥＤから構成される紫外線ＬＥＤ照射装置による紫外線照射を、均一にする。
【解決手段】
複数の紫外線ＬＥＤ３の一つずつに、これに対応する光センサ４、温度センサ５と調光回路を配置し、個別に紫外線ＬＥＤ３の光量を調節する。紫外線ＬＥＤ照射装置１は、さらに可視光カットフィルタ６を備える。光センサ４は、対応する紫外線ＬＥＤ３の近傍の指向角外であり、可視光に十分に感度を有する。温度センサ５は光センサ４を温度補正により調整する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の紫外線ＬＥＤと、該紫外線ＬＥＤと被照射物の間に前記紫外線ＬＥＤの照射軸と直交して配置される可視光カットフィルタを有し、更に調光回路を備え、該可視光カットフィルタは前記紫外線ＬＥＤから照射された紫外線を透過させ、可視光を反射させるものである蛍光探傷検査用の紫外線ＬＥＤ照射装置において、
前記調光回路は、前記複数の紫外線ＬＥＤの照射する紫外線の強度について、前記複数の紫外線ＬＥＤを個々に調整可能であり、前記複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの前記紫外線ＬＥＤの近傍には、前記紫外線ＬＥＤに対応して組となる光センサを備え、前記光センサは対応する前記紫外線ＬＥＤから照射され、前記可視光カットフィルタにて反射した光線を直接受光できるように配置され、
前記複数の紫外線ＬＥＤは、前記調光回路により、それぞれの前記紫外線ＬＥＤに対応する前記光センサの出力に基づいて、前記紫外線ＬＥＤから出射する紫外線を任意の紫外線強度を維持して前記紫外線ＬＥＤ同士の紫外線強度を略均一になるように調整可能に構成され、
前記光センサは可視光のみに感度を有することを特徴とする紫外線ＬＥＤ照射装置。

【請求項2】

複数の紫外線ＬＥＤと、該紫外線ＬＥＤと被照射物の間に前記紫外線ＬＥＤの照射軸と直交して配置される可視光カットフィルタを有し、更に調光回路を備え、該可視光カットフィルタは前記紫外線ＬＥＤから照射された紫外線を透過させ、可視光を反射させるものである蛍光探傷検査用の紫外線ＬＥＤ照射装置において、
前記調光回路は、前記複数の紫外線ＬＥＤの照射する紫外線の強度について、前記複数の紫外線ＬＥＤを個々に調整可能であり、前記複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの前記紫外線ＬＥＤの近傍には、前記紫外線ＬＥＤに対応して組となる光センサを備え、前記光センサは対応する前記紫外線ＬＥＤから照射され、前記可視光カットフィルタにて反射した光線を直接受光できるように配置され、
前記複数の紫外線ＬＥＤは、前記調光回路により、それぞれの前記紫外線ＬＥＤに対応する前記光センサの出力に基づいて、前記紫外線ＬＥＤから出射する紫外線を任意の紫外線強度を維持して前記紫外線ＬＥＤ同士の紫外線強度を略均一になるように調整可能に構成され、
前記光センサは紫外線及び可視光の双方に十分な感度を有することを特徴とする紫外線ＬＥＤ照射装置。

【請求項3】

前記複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの前記紫外線ＬＥＤにつき、前記紫外線ＬＥＤを中心とした場合の前記光センサの同心円上、かつ前記光センサの近傍に温度センサを配置することを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外線ＬＥＤ照射装置。

【請求項4】

前記可視光カットフィルタが、波長が３５０～３８０ｎｍの紫外線を９０パーセント以上透過し、波長が４００～７００ｎｍの可視光の透過率が５パーセント以下で透過しなかった残りの可視光は反射する特性であることを特徴とする、請求項１乃至３にのいずれか１項に記載の記載の紫外線ＬＥＤ照射装置。

【請求項5】

前記可視光カットフィルタと前記被照射物の距離Ｌ２が、前記紫外線ＬＥＤと前記可視光カットフィルタの距離Ｌ１の８倍以上であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の紫外線ＬＥＤ照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蛍光磁粉探傷試験や蛍光浸透探傷試験で使用する紫外線ＬＥＤ照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

蛍光磁粉探傷試験や蛍光浸透探傷試験の分野では、従来メタルハライドランプと反射板を組み合わせて使用されていたが、消費電力が大きいことや水銀の使用による環境影響の懸念から、紫外線ＬＥＤへの移行が進んでいる。この紫外線ＬＥＤは、近年高出力化が進んではいるが、未だに単体では強度や照射範囲が従来のメタルハライドランプに及ばないため、所定の距離に設定された照射面の範囲において所望の紫外線強度となるように複数の紫外線ＬＥＤ素子（光源）を組み合わせた紫外線ＬＥＤ照射装置が用いられている。

【0003】

メタルハライドランプと同様に、紫外線ＬＥＤ素子も使用とともに劣化し紫外線強度が低下する。紫外線強度が低下した場合には、寿命がつきた紫外線ＬＥＤ素子から交換することになる。紫外線ＬＥＤ素子の寿命には個体差があるため、すべての素子の交換を同時に行わない場合もあるが、寿命に達していない紫外線ＬＥＤ素子も劣化をしており新しく交換した紫外線ＬＥＤ素子よりも暗くなっている。この劣化した紫外線ＬＥＤ素子と新しく交換した紫外線ＬＥＤ素子では、同じ電圧や電流をかけたときでも紫外線強度は異なっており、照射面で合成された紫外線強度に明暗の差が生じて、傷が見えにくくなってしまう。特に画像処理といった用途で、特定の配光分布が得られるようにレンズ等で配光を調節している場合には、個々の紫外線ＬＥＤ素子がほぼ同一の紫外線強度を有していることを前提として配光を調節しているため、個々の紫外線ＬＥＤ素子の紫外線強度を調整して当初意図した所望の分布となるように調整する必要がある。

【0004】

そこで、従来、紫外線ＬＥＤ照射装置の使用時に、検査面に紫外線強度計を置き、測定値が規定値になるように灯具の調光をすることで、検査面での紫外線強度を一定にすることが行われていた。そして、規定値を満足していない場合には、作業者が灯具の調光を行い、作業負担が非常に大きいこととなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－７６２６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１には、ＬＥＤの寿命検知のため、内部用照度センサを持つ発明が開示されている。これは直列に接続されたＬＥＤを並列に接続した回路において、不点灯となった直列回路を照度センサで検知して遮断することで他の並列に接続されている回路が連鎖的に導通不可となることを防ぐものでる。これは、不点灯となったＬＥＤを検知するものであり、点灯してはいるが所定の明るさになっていないＬＥＤを調整するものとは異なる。

【0007】

複数のＬＥＤ光源から構成されるＬＥＤ照射装置の不良になったＬＥＤを一部だけ交換した際、交換しなかったＬＥＤも多少劣化している為、交換した新品のＬＥＤ光源が強く発光し、均一な配光分布とはならないという問題があった。この場合、全てのＬＥＤを同時に交換すれば解決するが、経済的な問題が発生した。

【0008】

そこで、個々の紫外線ＬＥＤを調整するには、紫外線強度を測定する必要がある。例えば紫外線照射面において紫外線センサで紫外線強度を測りながら所望の配光が得られるまで紫外線ＬＥＤ素子（光源）を調整していくことが考えられる。複数のＬＥＤ光源がある場合、一つずつ点灯し、それぞれに対応する紫外線センサの測定値から、個別に紫外線強度を算出する方法がある。しかし、この場合、測定時と実際に使用する時とで発光するＬＥＤ光源の数が異なる為、回路全体にかかる負荷が変動してしまい、正確な光量値が得られないという問題があった。

【0009】

更に、ある紫外線ＬＥＤ素子（光源）の電流値を調整すると、その影響により調整済みの紫外線ＬＥＤ素子（光源）を再度調整しなくてはならなくなるという問題もあった。

【0010】

そこで、この回路の負荷を変動させない為に、全てのＬＥＤ光源を点灯して調節すると、複数の紫外線ＬＥＤから出力される紫外線の合成となってしまうため、どの紫外線ＬＥＤ素子（光源）をどの程度調整すればよいのかわかりにくいという問題があった。

【0011】

さらに、紫外線強度を測定する為の紫外線センサも劣化し交換が必要となるという問題があった。

【0012】

また、紫外線センサによる測定時に、紫外線ＬＥＤによる照射を紫外線センサによる測定をする際に、紫外線ＬＥＤ側から反射光を測定しようとした場合には、照射面での被照射物からの光の反射に影響され、紫外線強度が変動してしまい、適切な測定が難しいという問題があった。

【0013】

本発明は、上記課題を解決するため、複数の紫外線ＬＥＤから構成される紫外線ＬＥＤ照射装置において、個々の紫外線ＬＥＤの輝度を測定する手段を確立し、光源の劣化を検出し、さらに、個々の紫外線ＬＥＤの輝度を調整し均一な照射をする事が可能になる紫外線ＬＥＤ照射装置を提供する事を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するために、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置は、複数の紫外線ＬＥＤと、該紫外線ＬＥＤと被照射物の間に前記紫外線ＬＥＤの照射軸と直交して配置される可視光カットフィルタを有し、更に調光回路を備え、該可視光カットフィルタは前記紫外線ＬＥＤから照射された紫外線を透過させ、可視光を反射させるものである蛍光探傷検査用の紫外線ＬＥＤ照射装置において、
前記調光回路は、前記複数の紫外線ＬＥＤの照射する紫外線の強度について、前記複数の紫外線ＬＥＤを個々に調整可能であり、前記複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの前記紫外線ＬＥＤの近傍には、前記紫外線ＬＥＤに対応して組となる光センサを備え、前記光センサは対応する前記紫外線ＬＥＤから照射され、前記可視光カットフィルタにて反射した光線を直接受光できるように配置され、
前記複数の紫外線ＬＥＤは、前記調光回路により、それぞれの前記紫外線ＬＥＤに対応する前記光センサの出力に基づいて、前記紫外線ＬＥＤから出射する紫外線を任意の紫外線強度を維持して前記紫外線ＬＥＤ同士の紫外線強度を略均一になるように調整可能に構成され、
前記光センサは可視光のみに感度を有することを特徴とする。

【0015】

また、本発明によれば、複数の紫外線ＬＥＤと、該紫外線ＬＥＤと被照射物の間に前記紫外線ＬＥＤの照射軸と直交して配置される可視光カットフィルタを有し、更に調光回路を備え、該可視光カットフィルタは前記紫外線ＬＥＤから照射された紫外線を透過させ、可視光を反射させるものである蛍光探傷検査用の紫外線ＬＥＤ照射装置において、
前記調光回路は、前記複数の紫外線ＬＥＤの照射する紫外線の強度について、前記複数の紫外線ＬＥＤを個々に調整可能であり、前記複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの前記紫外線ＬＥＤの近傍には、前記紫外線ＬＥＤに対応して組となる光センサを備え、前記光センサは対応する前記紫外線ＬＥＤから照射され、前記可視光カットフィルタにて反射した光線を直接受光できるように配置され、
前記複数の紫外線ＬＥＤは、前記調光回路により、それぞれの前記紫外線ＬＥＤに対応する前記光センサの出力に基づいて、前記紫外線ＬＥＤから出射する紫外線を任意の紫外線強度を維持して前記紫外線ＬＥＤ同士の紫外線強度を略均一になるように調整可能に構成され、
前記光センサは紫外線及び可視光の双方に十分な感度を有することを特徴とする。

【0016】

更に、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置は、前記複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの前記紫外線ＬＥＤにつき、前記紫外線ＬＥＤを中心とした場合の前記光センサの同心円上、かつ前記光センサの近傍に温度センサを配置することを特徴とする。

【0017】

更に、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置は、前記可視光カットフィルタが、波長が３５０～３８０ｎｍの紫外線を９０パーセント以上透過し、波長が４００～７００ｎｍの可視光の透過率が５パーセント以下で透過しなかった残りの可視光は反射する特性であることを特徴とする。

【0018】

更に、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置は、前記可視光カットフィルタと前記被照射物の距離Ｌ２が、前記紫外線ＬＥＤと前記可視光カットフィルタの距離Ｌ１の８倍以上であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、上記課題を解決するために、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置は、複数の紫外線ＬＥＤと、紫外線ＬＥＤと被照射物の間に紫外線ＬＥＤの照射軸と直交して配置される可視光カットフィルタを有し、更に調光回路を備え、可視光カットフィルタは紫外線ＬＥＤから照射された紫外線を透過させ、可視光を反射させるものである蛍光探傷検査用の紫外線ＬＥＤ照射装置において、
調光回路は、複数の紫外線ＬＥＤの照射する紫外線の強度について、複数の紫外線ＬＥＤを個々に調整可能であり、複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの紫外線ＬＥＤの近傍には、紫外線ＬＥＤに対応して組となる光センサを備え、光センサは対応する紫外線ＬＥＤから照射され、可視光カットフィルタにて反射した光線を直接受光できるように配置され、
複数の紫外線ＬＥＤは、調光回路により、それぞれの紫外線ＬＥＤに対応する光センサの出力に基づいて、紫外線ＬＥＤから出射する紫外線を任意の紫外線強度を維持して紫外線ＬＥＤ同士の紫外線強度を略均一になるように調整可能に構成され、
光センサは可視光のみに感度を有することを特徴とするので、複数の紫外線ＬＥＤ３の光量を個別に調整するときに、より正確な調整を自動的に行うことができ、蛍光探傷検査等に適した均一な紫外線強度の紫外線を照射することが可能になり、検査の都度の調光の際の作業負担を大幅に減らすことができる。

【0020】

また、本発明によれば複数の紫外線ＬＥＤと、紫外線ＬＥＤと被照射物の間に紫外線ＬＥＤの照射軸と直交して配置される可視光カットフィルタを有し、更に調光回路を備え、可視光カットフィルタは紫外線ＬＥＤから照射された紫外線を透過させ、可視光を反射させるものである蛍光探傷検査用の紫外線ＬＥＤ照射装置において、
調光回路は、複数の紫外線ＬＥＤの照射する紫外線の強度について、複数の紫外線ＬＥＤを個々に調整可能であり、複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの紫外線ＬＥＤの近傍には、紫外線ＬＥＤに対応して組となる光センサを備え、光センサは対応する紫外線ＬＥＤから照射され、可視光カットフィルタにて反射した光線を直接受光できるように配置され、
複数の紫外線ＬＥＤは、調光回路により、それぞれの紫外線ＬＥＤに対応する光センサの出力に基づいて、紫外線ＬＥＤから出射する紫外線を任意の紫外線強度を維持して紫外線ＬＥＤ同士の紫外線強度を略均一になるように調整可能に構成され、
光センサは紫外線及び可視光の双方に十分な感度を有することを特徴とするので、複数の紫外線ＬＥＤの光量を個別に調整するときに、より正確な調整を自動的に行うことができ、蛍光探傷検査等に適した均一な紫外線強度の紫外線を照射することが可能になり、検査の都度の調光の際の作業負担を大幅に減らすことができる。

【0021】

更に、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置においては、複数の紫外線ＬＥＤのそれぞれの紫外線ＬＥＤにつき、紫外線ＬＥＤを中心とした場合の光センサの同心円上、かつ光センサの近傍に温度センサを配置することを特徴とするので、複数の紫外線ＬＥＤの光量を個別に調整するときに、より正確な調整を自動的に行うことができ、蛍光探傷検査等に適した均一な紫外線強度の紫外線を照射することが可能になり、検査の都度の調光の際の作業負担を大幅に減らすことができる。

【0022】

さらに、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置は、可視光カットフィルタが、波長が３５０～３８０ｎｍの紫外線を９０パーセント以上透過し、波長が４００～７００ｎｍの可視光の透過率が５パーセント以下で透過しなかった残りの可視光は反射する特性であることを特徴とするので、複数の紫外線ＬＥＤの光量を個別に調整するときに、より正確な調整を自動的に行うことができ、蛍光探傷検査等に適した均一な紫外線強度の紫外線を照射することが可能になり、検査の都度の調光の際の作業負担を大幅に減らすことができる。

【0023】

更に、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置は、可視光カットフィルタと被照射物の距離Ｌ２が、紫外線ＬＥＤと可視光カットフィルタの距離Ｌ１の８倍以上であることを特徴とするので、複数の紫外線ＬＥＤの光量を個別に調整するときに、より正確な調整を自動的に行うことができ、蛍光探傷検査等に適した均一な紫外線強度の紫外線を照射することが可能になり、検査の都度の調光の際の作業負担を大幅に減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施形態に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部を表した概略図である。

【図2】基板２上にある紫外線ＬＥＤ３等を図示したものである。

【図3】図１に示した紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部の、紫外線光Ｘ、Ｘ１の軌跡を示した図である。

【図4】図１に示した紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部の、可視光Ｙの軌跡を示した図である。

【図5】本実施形態に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１を示した斜視図である。

【図6】本実施形態に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１の内部及び照射状況を示した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。まず、本実施形態に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１について説明する。図１は、紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部を示した概略図である。図２は図１の紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部のうち、基板２と基板２上に設けられている紫外線ＬＥＤ３、光センサ４等を下方向からみるように図示したものである。図３は図１で示した紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部に、紫外線Ｘ、Ｘ１の軌跡を追記した概略図である。図４は、図１で示した紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部に、可視光Ｙの軌跡を追記した概略図である。図５は、図１の紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部を複数組設けて完全な紫外線ＬＥＤ照射装置１としたものの斜視図である。図６は図５の紫外線照射装置１の内部を可視化して、紫外線の照射状況も示した概略図である。なお、本開示においては、説明の便宜上、単に上、下とのみ表すときは図１においての上下を示し、左右についても同様とする。

【0026】

まず初めに本発明の概略を説明する。本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１は、主に蛍光探傷検査の際、蛍光磁粉指示模様を得る為に使用する。磁粉探傷検査法では、まず、鉄鋼などの強磁性体の被検査物の表面を清浄にする。次に、電磁石等により強磁性体を磁化する。磁化している最中に磁粉を掛ける連続法と、磁場を除いた後に検出する残留法がある。磁粉は、空気中に磁粉を散布して振り掛ける乾式法と、水や有機溶媒を用いる湿式法がある。蛍光物質が付着した磁粉を振り掛ける。磁粉を振り掛けたところに傷部があり、漏洩磁場があると、そこに磁粉がとどまる。紫外線を照射すると磁粉に付けられた蛍光物質が発光して、傷部の指示模様が得られる。傷部の判定は、目視による。あるいは、撮像装置によって画像化し、コンピューターにより自動的に判定する。傷部が検出された箇所にはマーキングを行い、印を付ける場合がある。コンピューターによる自動判定の場合、自動的にマーキングすることで効率良く傷部が確認できる。

【0027】

本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１は、複数の紫外線ＬＥＤ３から構成される。蛍光磁粉探傷検査法では、正確に蛍光磁粉指示模様を得るために、ある程度の範囲で、均一な紫外線光量分布が必要である。紫外線強度の均一度は例えば１５パーセントが要求される。紫外線ＬＥＤ３は、単一のＬＥＤ（発光ダイオード）または複数のＬＥＤから構成される。そして、各紫外線ＬＥＤ３ごとに光センサ４と図示しない調光用回路が設置されている。図１はひとつの紫外線ＬＥＤ３と光センサ４から構成される、紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部である。紫外線ＬＥＤ３と光センサ４を一組として、複数組これを備えるのが、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１である。図３，４が示す様に、紫外線ＬＥＤ３は指向性がある。この紫外線ＬＥＤ３は可視光カットフィルタ６を通して被照射物７を照射する。光センサ４は紫外線ＬＥＤ３の指向角外に設置されているため、光センサ４に紫外線及び可視光が直接入射しない。しかし、図３が示す様に、可視光カットフィルタ６において反射した光が光センサ４に到達する。この様に、紫外線ＬＥＤ３の紫外線光量の測定は、可視光カットフィルタ６で反射した光を、対応する紫外線ＬＥＤ３の指向角外に設けられた光センサ４で測定するので、紫外線照射を妨げる事がなく、個別に、正確に紫外線光量を測定する事が可能であり、照射面における紫外線の均一な光量分布を得ることができる。

【0028】

次に、図１を示しながら本発明の構成につき詳述する。図１に示されるように、本発明に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部は、基板２上に紫外線ＬＥＤ３と光センサ４を有し、紫外線ＬＥＤ３の照射軸αと直交するように、可視光カットフィルタ６を備える。この可視光カットフィルタは、好ましくは波長３８０ｎｍ以下の紫外線光を９０パーセント以上透過し、波長４００～７００ｎｍの可視光の透過率を５パーセント以下とすることが好ましい。このような可視光カットフィルタ６とすることで、暗闇でも可視光に邪魔されずに蛍光探傷試験が行えるとともに、可視光を上方に効果的に反射することとなる。

【0029】

また、図１に示す紫外線ＬＥＤ３から可視光カットフィルタ６までの距離Ｌ１と、可視光カットフィルタ６から被照射物７までの距離Ｌ２の関係について詳述する。可視光カットフィルタ６から被照射物７までの距離Ｌ２は、紫外線ＬＥＤ３から可視光カットフィルタ６までの距離Ｌ１の８倍以上であることが好ましい。このように構成することにより、後述するが、図３の紫外線光Ｘ１の反射して上方にむかって伸びている光線が、十分に減衰することとなり、光センサ４への紫外線光Ｘ１の影響が少なくなり、好ましい。

【0030】

図２は、基板２を図１において下方向からみたものを図示している。基板２の上には、中央に紫外線ＬＥＤ３が、その近傍に光センサ４が、光センサ４の近傍に温度センサ５が設けられている。各々の紫外線ＬＥＤ３は、図示しないが、それぞれ光量を調整するための調光回路に接続されている。調光回路はＬＥＤの駆動電圧と電流を制御して、ＬＥＤの光量を調節する。調光回路と光センサ４はコントロールユニットに接続されており、各々の紫外線ＬＥＤ３の光量を調節するように制御して、照射面における紫外線強度を一定にすることが可能である。

【0031】

また、光センサ４の受光感度には温度特性があり、光センサ４の温度で出力が変化する。このため、安定した光センサ４の出力により制御を行うためには、光センサ４の温度を測定し、温度補正を行って光センサ４を使用しなければならない。この温度係数は光の波長によって変化するが、波長が一定の紫外線ＬＥＤ３を用いることで、温度係数は常数とすることができる。熱の拡散量が同心円上では同じ程度であることから、図２に示すように、温度センサ５は光センサ４と、紫外線ＬＥＤ３を中心とした同心円上に配置することが好ましい。

【0032】

次に、図３を示しながら、本実施形態に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部につき、照射される紫外線Ｘ、Ｘ１の軌跡を説明する。

【0033】

まず、紫外線ＬＥＤ３は紫外線Ｘ、Ｘ１を照射している。紫外線Ｘは、紫外線ＬＥＤ３から出射して可視光カットフィルタ６において大部分が透過する。そして、一部が図３で破線で示されるように、反射し、光センサ４に到達する。大部分の紫外線Ｘは、被照射物７を照射することとなる。ただ、紫外線Ｘ１及びその近傍の光線については、紫外線ＬＥＤ３から出射し、可視光カットフィルタ６を通過した後、被照射物７において反射し、再び可視光カットフィルタ６を透過して、光センサ４へ到達することがある。このように紫外線Ｘ１が光センサ４に到達してしまった場合、光センサが紫外線のみ、あるいは主に紫外線に対し感度を有する場合だと、誤った出力となってしまい、紫外線ＬＥＤ３に流れる電流が所定の量より弱くなってしまうなど、誤った調光がなされてしまうことがある。

【0034】

ここで、図１に示したＬ１とＬ２の関係についてさらに詳述する。紫外線強度は紫外線ＬＥＤ３からの距離の二乗に反比例する。そこで次に紫外線Ｘ１につきどの程度被照射物７から反射して、どの程度光センサ４に戻ってくるのかを数式で示す。Ｌ２を６００ｍｍ、Ｌ１を４０ｍｍとした場合、紫外線ＬＥＤ３から出射した光線について可視光カットフィルタ６での紫外線強度を１Ｗ／ｃｍ^２とすると、対象物表面では約１Ｗ／ｃｍ＾２ ／ （６００／４０） ＾２≒４４４４μＷ／ｃｍ＾２となり、対象物の反射率が２０パーセントとすると、可視光カットフィルタに戻ってくる紫外線強度は、１Ｗ／ｃｍ＾２×０．２ ／ （１２００／４０） ＾２≒２２２μＷ／ｃｍ＾２となる。

【0035】

次に、紫外線が図３で破線で示されている軌跡をたどった場合の紫外線の光量を数式で示す。１Ｗ／ｃｍ＾２の４パーセントが可視光カットフィルタで反射されると仮定すると、紫外線強度は１Ｗ／ｃｍ＾２×０．０４＝４０ｍＷ／ｃｍ＾２となる。そうすると、Ｌ２がＬ１の８倍以上であるような関係が成り立つ場合、図３において被照射物７から反射してきた紫外線Ｘ１は、図３の破線部分の可視光カットフィルタ６から反射して直接光センサ４へと入射する光に比べて十分に減衰して少量となっており、従って光センサ４への影響は小さいこととなる。また、光センサ４には可視光成分も加わることから、紫外線Ｘ１の影響はさらに小さくなる。

【0036】

紫外線ＬＥＤ３から出射した光線のうちの可視光成分の光センサ４へ向けた照度をここで算出しておく。紫外線ＬＥＤ３から出射した光線のうち可視光成分は、紫外線ＬＥＤ３の波長分布によれば可視光の波長である４００ｎｍから７００ｎｍの光線を合算した場合、紫外線ＬＥＤ３の放つ光量のうち約１．３９パーセント程度である。そして、紫外線ＬＥＤ３から出射して可視光カットフィルタ６に入射するもののうちの可視光成分も同様の比率となる。この紫外線ＬＥＤ３から可視光カットフィルタ６に入射した可視光成分がほぼすべてが反射されるとする。そうすると、可視光カットフィルタ６に入射した可視光の照度は、紫外線ＬＥＤ３から可視光カットフィルタ６に照射される紫外線光が可視光カットフィルタ６の位置で１Ｗ／ｃｍ＾２とすると、可視光成分は約１３．９ｍＷ／ｃｍ＾２となる。これが光センサ４の位置まで移動すると、減衰して約３．４７５ｍＷ／ｃｍ＾２となる。
ここで、表１に、本実施形態の一例として、これに用いる光センサ４の分光感度例をグラフにしたものを示す。

【0037】

【表1】

【0038】

光センサ４は、表１に示す光センサの分光感度例を参照すると明らかなように、紫外線よりも可視光に感度がある。５５０ｎｍ付近で４００ｎｍの約１．７５倍の感度である。このため、３．４７５ｍＷ／ｃｍ＾２の可視光成分は、紫外線強度に換算すると６．５ｍＷ／ｃｍ＾２と扱われることとなる。ただ、表１の分光感度例はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

【0039】

可視光成分の影響が６．５ｍＷ／ｃｍ＾２であり、紫外線Ｘが可視光カットフィルタ６において反射された光線の光センサ４の位置での紫外線強度は１０ｍＷ／ｃｍ＾２であり、図４の紫外線Ｘ１の場合のように被照射物７で反射した光線の光センサ４の位置での紫外線強度は２２２μＷ／ｃｍ＾２である。従って可視光を考慮した外部影響の逓減率は、２２２μＷ／ｃｍ＾２ ／ （１０ｍＷ／ｃｍ＾２＋６．５ｍＷ／ｃｍ＾２）約１．３パーセントとなる。光センサ４は紫外線に十分に感度を有することが好ましい。表１に示される感度例のように、紫外線だけでなく可視光にも受光感度を十分に有する光センサ４とすることがさらに好ましい。そして、紫外線にも十分に受光感度を有するが、可視光については紫外線の受光感度よりさらに受光感度が高い光センサ４とすることがより好ましい。ただ、紫外線ＬＥＤ３から出射される光のうち、紫外線光と可視光の強度は連動性があると考えられるので、これを利用し、可視光のみに感度を有する光センサ４としてもよい。可視光は可視光カットフィルタ６においてほとんどが反射されるため、灯具箱１０より外側の影響を受けることがほぼなく、光センサ４で適切に照度を測定できることとなり、好ましい。

【0040】

次に、図４を示しながら、本実施形態に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１の一部につき、照射される可視光Ｙの軌跡を説明する。まず、紫外線ＬＥＤ３は紫外線Ｘ、Ｘ１を照射しているとともに、少量だが可視光Ｙも照射している。可視光Ｙは、図４に示されるように、紫外線ＬＥＤ３から出射して可視光カットフィルタ６においてほとんどが反射される。そして、反射した可視光Ｙの一部は光センサ４に到達する。このとき、可視光Ｙはほとんどが可視光カットフィルタ６より下側には出ないため、紫外線Ｘ１のように、被照射物７で反射して光センサ４に到達するものはほとんど無視できる程度である。従って、光センサ４は、紫外線だけでなく、可視光にも十分に感度を有しておくことが好ましい。このようにすることで、図３の場合に紫外線Ｘ１などの被照射物７で反射した反射光の及ぼす光センサ４への影響を最小限とすることができる。

【0041】

次に、図５を示しながら、本実施形態に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１につき詳述する。図５は、紫外線ＬＥＤ照射装置１の斜視図である。紫外線ＬＥＤ照射装置１は、図５に示されるように灯具箱１０に格納されていてもよい。灯具箱１０は取付金具１１により、架台等に固定可能となっている。図５の紫外線ＬＥＤ照射装置１は図１の紫外線ＬＥＤ３と光センサ４、温度センサ５、可視光カットフィルタ６の組み合わせが複数組配置されて構成されている。図１の紫外線ＬＥＤ３と光センサ４、温度センサ５、可視光カットフィルタ６の組み合わせ同士は、お互いに反射板１２などの遮蔽装置で遮られていると、光センサ４が隣の紫外線ＬＥＤ３からの光線に影響を受けることがなくなり、より好ましい。

【0042】

次に、図６を示しながら、本実施形態に係る紫外線ＬＥＤ照射装置１につきさらに詳述する。本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１は、図６にも示すように灯具箱１０に格納されている。さらに、特定の紫外線ＬＥＤ３に対応する光センサ４が、となりあう紫外線ＬＥＤ３からの紫外線や可視光が混入して誤作動を起こすことがないようにするため、紫外線ＬＥＤ３同士の間に仕切りのように反射板１２を設けることとしてもよい。これは反射板１２に限られず、単に板状の仕切りなどでもよく、遮光できるものであればよい。

【0043】

また、ある光センサ４に対応する紫外線ＬＥＤ３を消灯して、隣接した紫外線ＬＥＤ３からの影響を測定しても良い。紫外線ＬＥＤ３の電源回路と光センサ４は個別に図示しないコントロールユニットに接続され、個別に明滅することができ、照度を調整することが可能である。この操作により、各紫外線ＬＥＤ３の劣化の度合いを正確に評価することができ、これらの測定値を用いて各紫外線ＬＥＤ３の光量を調整して、照射面における紫外線強度を一定にすることができる。

【0044】

紫外線ＬＥＤ３の寿命は従来のメタルハライドランプと比較して長いが、しかし、徐々に劣化し光量が減衰する。本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１は、個々の紫外線ＬＥＤ３の光量があらかじめ定められた値を下回った際に、コントロールユニットは、交換を示唆する警告信号を発する。ここで、あらかじめ定められた値は、例えば新品の光量の７０パーセントである。この値は使用される場所や要求される紫外線強度などの状況により変動する。この新品の光量の測定値は、コントロールユニット内の記憶装置に保持する。この構成によって各紫外線ＬＥＤ３の光量の調節を的確に行う事ができ、均一で一定な紫外線強度を照射面において確保することを可能とすることができる。

【0045】

このコントロールユニットからの警告信号に従って一つの紫外線ＬＥＤ３を交換した際、交換していない紫外線ＬＥＤ３もやや劣化している為、交換した紫外線ＬＥＤ３からの光が強くなってしまう。この場合、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１は、個別に紫外線ＬＥＤ３の照度を測定して、コントロールユニットが個別に紫外線ＬＥＤ３の照度を調整し、照射面における紫外線強度が自動で一定になる様に調整することが可能である。

【0046】

また、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１は、個々の紫外線ＬＥＤ３の調光回路と個々の光センサ４に接続された制御装置を備える。そして、個々の光センサ４の測定値を用いて、個別に紫外線ＬＥＤ３を調光し、照射面において均一な紫外線強度を確保する。紫外線ＬＥＤ３の光量が所定の基準値を下回った際、交換の警告信号を発する。この警告信号は制御装置に接続されたコンピューター等を経由して使用者に知らせる。また、ここで所定の基準値とは、たとえば、新品の光量に比べて７０パーセント減衰した値である。ここで比較すべき新品の光量の測定値は、制御装置内の記憶装置に記録保持されている。

【0047】

光センサ４は、紫外線ＬＥＤ３よりも劣化する速度は遅いものの、光センサ４も紫外線ＬＥＤ３とともに劣化する。この交換の作業性を良好にする為に、光センサ４と紫外線ＬＥＤ３は同一基板上に配設する。この構成により、紫外線ＬＥＤ３の光量の測定が正確になり、照射面において均一な紫外線強度を得ることができる。

【0048】

次に、本実施形態における紫外線ＬＥＤ照射装置１の運用方法につき詳述する。紫外線ＬＥＤ照射装置１の初期設置時において、まず紫外線ＬＥＤ３の被照射物７の被照射面に、紫外線を照射し、この被照射面において、紫外線強度計を用いて紫外線強度の測定を行う。そして、一定の間隔を置いて、光センサ４が劣化していないかを、被照射物７の被照射面において紫外線強度を測定することで、検査する。従来であれば、対応する光センサ４がコントロールユニットによって制御される調光回路を用いて、個別に紫外線ＬＥＤ３を調光するといったことは行われていなかっため、初期設置後、頻繁に被検査物７の被照射面において紫外線強度計を用いて作業者が紫外線強度測定を行わなければならないこととなっていたが、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１を用いることで、一定の間隔を置いて、光センサ４が劣化していないかを検査すればよくなることとなる。光センサ４は紫外線ＬＥＤ３に比べて劣化速度が遅い。そのため、本発明の紫外線ＬＥＤ照射装置１では、紫外線強度計を用いて測定する頻度を低下させることが可能となる。

【0049】

また、紫外線ＬＥＤ３はその紫外線照射方向に強い指向性がある。ただ、紫外線ＬＥＤ３の指向角内に光センサ４を置くと、照射面で光センサ４の部分が影になり、照射面における紫外線光分布が均一でなくなる場合があり、好ましくない。従って、光センサ４は紫外線ＬＥＤ３の指向角、例えば６０度程度の指向角よりも、外側に配置されるのが好ましく、紫外線ＬＥＤ３及び光センサ４、温度センサ５は基板２に設けられ、基板２ごと容易に交換できる構成であると好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本開示の紫外線ＬＥＤ照射装置は、照射面の光量を均一にすることを可能にする照射装置であり、蛍光磁粉探傷検査や蛍光浸透探傷検査のための紫外線照射装置として使用できる。さらに、紫外線滅菌装置、紫外線硬化装置などの紫外線照射装置にも使用できる、広い応用が可能な装置である。さらに、可視光や赤外線の照射装置にも応用可能である。

【符号の説明】

【0051】

１ 紫外線ＬＥＤ照射装置
２ 基板
３ 紫外線ＬＥＤ
４ 光センサ
５ 温度センサ
６ 可視光カットフィルタ
７ 被照射物
Ｘ、Ｘ１ 紫外線
Ｙ 可視光
α 照射軸
Ｌ１ 紫外線ＬＥＤと可視光カットフィルタの距離
Ｌ２ 可視光カットフィルタと被照射物の距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】