JP7623632B2

JP7623632B2 - Ultraviolet Radiation Device

Info

Publication number: JP7623632B2
Application number: JP2021050369A
Authority: JP
Inventors: 浩貴玉井; 太一山田; 正徳福島; 慎太郎圷; 誠酒井
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2025-01-29
Anticipated expiration: 2041-03-24
Also published as: JP2022148620A

Description

本発明の実施形態は、紫外線を放射する紫外線放射装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to an ultraviolet radiation device that emits ultraviolet light.

従来、例えば殺菌を目的として紫外線を放射する紫外線ランプが用いられている。紫外線ランプは、放電灯タイプが用いられてきたが、紫外線波長域の光を放射するＬＥＤなどの紫外線発光素子への置き換えが検討されている。 Conventionally, ultraviolet lamps that emit ultraviolet light, for example for the purpose of sterilization, have been used. Discharge lamp types have been used as ultraviolet lamps, but there are studies underway to replace them with ultraviolet light emitting elements such as LEDs that emit light in the ultraviolet wavelength range.

放電灯タイプの紫外線ランプの場合、紫外線の放射とともに可視光が放射されるため、紫外線を放射しているか否かを確認することが可能であった。それに対して、紫外線発光素子の場合、紫外線波長域の光のみが放射され、可視域の光は放射されないため、紫外線を放射している状態にあるのか否かを確認することが困難となっている。 In the case of discharge-type ultraviolet lamps, visible light is emitted along with ultraviolet light, making it possible to confirm whether or not ultraviolet light is being emitted. In contrast, ultraviolet light-emitting elements only emit light in the ultraviolet wavelength range, and do not emit light in the visible range, making it difficult to confirm whether or not ultraviolet light is being emitted.

また、紫外線発光素子からの紫外線波長域の光で励起されて可視域の光を放射する蛍光体を備えた紫外線放射装置がある。この紫外線放射装置では、可視域の光の放射を視認することにより紫外線が放射されている状態にあることを確認可能であるが、確認しやすくするために可視域の光の視認性の向上が望まれている。 There is also an ultraviolet radiation device equipped with a phosphor that is excited by ultraviolet wavelength light from an ultraviolet light-emitting element and emits visible light. With this ultraviolet radiation device, it is possible to confirm that ultraviolet light is being emitted by visually checking the emission of visible light, but there is a demand for improved visibility of visible light to make this easier to check.

特開２０２０－１６７１４７号公報JP 2020-167147 A

本発明が解決しようとする課題は、紫外線が放射されている状態にあることを確認しやすくできる紫外線放射装置を提供することにある。 The problem that this invention aims to solve is to provide an ultraviolet radiation device that makes it easy to confirm that ultraviolet rays are being emitted.

実施形態の紫外線放射装置は、反射体、紫外線発光素子および内部蛍光体を備える。反射体は、内部で発生する光を外部に出射可能な出射部を有する。紫外線発光素子は、反射体の内部に設けられ、紫外線波長域の光を放射する。内部蛍光体は、反射体の内部に設けられ、少なくとも一部が出射部に対向され、紫外線波長域の光で励起されて可視域の光を放射する。出射部の上部からは紫外線波長域の光が支配的に出射され、出射部の下部からは可視域の光が支配的に出射される。 The ultraviolet radiation device of the embodiment includes a reflector, an ultraviolet light emitting element, and an internal phosphor. The reflector has an emission part capable of emitting light generated inside to the outside. The ultraviolet light emitting element is provided inside the reflector and emits light in the ultraviolet wavelength range. The internal phosphor is provided inside the reflector, at least a portion of which faces the emission part, and is excited by light in the ultraviolet wavelength range to emit light in the visible range. Light in the ultraviolet wavelength range is predominantly emitted from an upper part of the emission part, and light in the visible range is predominantly emitted from a lower part of the emission part.

実施形態の紫外線放射装置によれば、紫外線が放射されている状態にあることを確認しやすくすることが期待できる。 The ultraviolet radiation device of the embodiment is expected to make it easier to confirm that ultraviolet radiation is being emitted.

第１の実施形態を示す紫外線放射装置の斜視図である。1 is a perspective view of an ultraviolet ray irradiation device showing a first embodiment. 同上紫外線放射装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the ultraviolet radiation device. 第２の実施形態を示す紫外線放射装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of an ultraviolet ray irradiating device showing a second embodiment.

以下、第１の実施形態を、図１および図２を参照して説明する。 The first embodiment will be described below with reference to Figures 1 and 2.

図１に、空気を殺菌する殺菌灯の例を示す。殺菌灯１０は、紫外線放射装置１１と、この紫外線放射装置１１を天井から吊り下げ状態に取り付ける取付装置１２とを備えている。なお、本明細書において、「殺菌」の用語は、「除菌」、「滅菌」、「減菌」などに置き換え可能である。 Figure 1 shows an example of a germicidal lamp that sterilizes air. The germicidal lamp 10 is equipped with an ultraviolet ray emitting device 11 and an attachment device 12 that suspends the ultraviolet ray emitting device 11 from the ceiling. In this specification, the term "sterilization" can be replaced with "disinfection," "sterilization," "sterilization," etc.

図１に加え、図２に、殺菌灯１０の長尺に形成された本体１５の長手方向に垂直な面の断面図を示す。紫外線放射装置１１は、本体１５と、この本体１５内に配置される発光モジュール１６、放熱体１７、反射体１８および内部蛍光体１９と、本体１５または本体１５とは別の場所に配置される電源装置とを備えている。 In addition to FIG. 1, FIG. 2 shows a cross-sectional view of a surface perpendicular to the longitudinal direction of the elongated body 15 of the germicidal lamp 10. The ultraviolet emitting device 11 includes the body 15, the light emitting module 16, the heat sink 17, the reflector 18, and the internal phosphor 19 that are disposed within the body 15, and a power supply device that is disposed in the body 15 or in a location separate from the body 15.

本体１５は、紫外線放射装置１１の外郭をなす筐体であり、水平方向である幅方向に長尺に形成されている。本体１５は、例えば金属板にて形成されており、上面部２２、下面部２３および背面部２４を有する断面略コ字形で、長手方向の両端を閉塞する端面部２５を有する四角形筒状に設けられている。本体１５の前面側には、光が外部に出射する出射部２６を構成する開口部（本体開口部）２７が設けられている。 The main body 15 is a housing that forms the outer shell of the ultraviolet radiation device 11, and is formed long in the width direction, which is the horizontal direction. The main body 15 is formed, for example, from a metal plate, and is provided in the shape of a rectangular tube with a roughly U-shaped cross section having an upper surface portion 22, a lower surface portion 23, and a rear surface portion 24, and end surfaces 25 that close both ends in the longitudinal direction. An opening (main body opening) 27 that constitutes an emission portion 26 through which light is emitted to the outside is provided on the front side of the main body 15.

また、発光モジュール１６は、基板３０と、この基板３０の表面に実装された複数の紫外線発光素子３１とを備えている。 The light-emitting module 16 also includes a substrate 30 and a number of ultraviolet light-emitting elements 31 mounted on the surface of the substrate 30.

基板３０は、長尺な平板状に形成されている。基板３０は、放熱性が良好な銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属材料を主成分とする基板ベースを有し、あるいは、紫外線劣化しにくい例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などの無機材料を主成分とする基板ベースを有している。この基板ベースの表面に絶縁層が形成され、この絶縁層上に接続回路を構成する金属製の配線パターン３２が形成されている。基板３０の配線パターン３２上に複数の紫外線発光素子３１が実装されている。 The substrate 30 is formed in a long, flat plate shape. The substrate 30 has a substrate base mainly composed of a metal material such as copper (Cu) or aluminum (Al) that has good heat dissipation properties, or a substrate base mainly composed of an inorganic material such as aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), or silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) that is not easily deteriorated by ultraviolet light. An insulating layer is formed on the surface of the substrate base, and a metal wiring pattern 32 that constitutes a connection circuit is formed on the insulating layer. A plurality of ultraviolet light emitting elements 31 are mounted on the wiring pattern 32 of the substrate 30.

複数の紫外線発光素子３１は、基板３０の長手方向に沿って配列されるように、基板３０の配線パターン３２上に実装されている。複数の紫外線発光素子３１は、接続回路によって直列または直並列に接続されている。紫外線発光素子３１は、ピーク波長が３００ｎｍ以下の紫外線波長域の光（ＵＶ－Ｃ）であって、好ましくは２６０～２８０ｎｍの紫外線波長域の光（以下、紫外線という）を放射する。紫外線発光素子３１は、紫外線のみを放射し、可視光波長域の光（以下、可視光という）を含む他の波長域の光を放射しない。紫外線発光素子３１は、例えば紫外線ＬＥＤなどの半導体発光素子が用いられている。紫外線発光素子３１には、基板３０の配線パターン３２に面実装されるフリップチップ形が用いられてもよいし、基板３０の配線パターン３２にワイヤを介して電気的に接続されるフェースアップ形が用いられてもよい。 The ultraviolet light emitting elements 31 are mounted on the wiring pattern 32 of the substrate 30 so as to be arranged along the longitudinal direction of the substrate 30. The ultraviolet light emitting elements 31 are connected in series or in series-parallel by a connection circuit. The ultraviolet light emitting elements 31 emit light in the ultraviolet wavelength range (UV-C) with a peak wavelength of 300 nm or less, preferably light in the ultraviolet wavelength range of 260 to 280 nm (hereinafter referred to as ultraviolet light). The ultraviolet light emitting elements 31 emit only ultraviolet light and do not emit light in other wavelength ranges including light in the visible light wavelength range (hereinafter referred to as visible light). The ultraviolet light emitting elements 31 are semiconductor light emitting elements such as ultraviolet LEDs. The ultraviolet light emitting elements 31 may be of the flip chip type that is surface-mounted on the wiring pattern 32 of the substrate 30, or may be of the face-up type that is electrically connected to the wiring pattern 32 of the substrate 30 via a wire.

紫外線発光素子３１は、基板３０と反対の表面に垂直な光軸Ｚを中心とした紫外線の配光角θが、例えば約１２０°に構成されている。発光モジュール１６は、放熱体１７に取り付けられて本体１５内の下部側に配置され、光軸Ｚが上方の例えば鉛直方向に向けられている。発光モジュール１６は、本体１５の前後方向の中央よりも前面側である開口部２７側に寄った位置に配置されている。具体的には、図２に示す断面方向に見た場合、紫外線発光素子３１の中心が、本体１５の下面部２３の中心よりも開口部２７側に位置するように発光モジュール１６は配置される。この配置により、紫外線発光素子３１からの一次紫外線が人のいる方向へ直接放射されない構成となるとともに、紫外線発光素子３１から照射される光を効率良く外部へ取り出すことができ、殺菌効率を高めることが期待できる。 The ultraviolet light emitting element 31 is configured such that the ultraviolet light distribution angle θ is, for example, about 120° with the optical axis Z perpendicular to the surface opposite the substrate 30 as the center. The light emitting module 16 is attached to the heat sink 17 and disposed at the lower side of the main body 15, with the optical axis Z facing upward, for example, in the vertical direction. The light emitting module 16 is disposed at a position closer to the opening 27, which is the front side, than the center in the front-rear direction of the main body 15. Specifically, when viewed in the cross-sectional direction shown in FIG. 2, the light emitting module 16 is disposed so that the center of the ultraviolet light emitting element 31 is located closer to the opening 27 than the center of the underside 23 of the main body 15. This arrangement is configured so that the primary ultraviolet light from the ultraviolet light emitting element 31 is not directly emitted in the direction of people, and the light irradiated from the ultraviolet light emitting element 31 can be efficiently extracted to the outside, which is expected to improve sterilization efficiency.

また、放熱体１７は、放熱性が良好な銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属材料を主成分としているか、紫外線劣化しにくい例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などの無機材料を主成分としている。 The heat sink 17 is mainly composed of a metal material such as copper (Cu) or aluminum (Al) that has good heat dissipation properties, or an inorganic material such as aluminum nitride (AlN), aluminum oxide _(Al2O3 ₎ , or silicon nitride ( _Si3N4 ₎ that is resistant to deterioration by ultraviolet rays.

放熱体１７は、厚みが反射体１８よりも厚い略板状で、長尺に設けられている。放熱体１７は、本体１５内の下部側に長手方向に沿って配置されている。放熱体１７の上面に発光モジュール１６の基板３０の裏面側が接触して取り付けられ、放熱体１７と基板３０とが熱的に接続されている。 The heat sink 17 is generally plate-shaped and thicker than the reflector 18, and is provided long. The heat sink 17 is arranged along the longitudinal direction on the lower side inside the main body 15. The back side of the substrate 30 of the light-emitting module 16 is attached in contact with the upper surface of the heat sink 17, and the heat sink 17 and the substrate 30 are thermally connected.

また、反射体１８は、放熱性が良好な銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属材料を主成分とするか、紫外線劣化しにくい例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などの無機材料を主成分としている。 The reflector 18 is mainly composed of a metal material such as copper (Cu) or aluminum (Al) that has good heat dissipation properties _, or an inorganic material such as aluminum nitride (AlN), aluminum oxide ( _Al2O3 ), or silicon nitride ( _Si3N4 ₎ that is resistant to deterioration by ultraviolet rays.

反射体１８は、放熱体１７と別体に設けられて放熱体１７に熱的に接続される構成であるが、放熱体１７と一体に設けられてもよい。 The reflector 18 is provided separately from the heat sink 17 and is thermally connected to the heat sink 17, but may be provided integrally with the heat sink 17.

反射体１８は、断面略円筒状で、放熱体１７の長手方向と略同寸法となる長尺に設けられている。反射体１８の前面側には、出射部２６を構成する開口部（反射体開口部）３５が形成されている。反射体１８の内面は、紫外線および可視光を反射する反射面３６に形成されている。反射面３６は、例えば鏡面などの高い反射率特性を有するように形成されている。反射面３６の長手方向に交差する断面形状は、全体に同一半径の円弧状でもよいし、例えば、紫外線発光素子３１の光軸Ｚに対向する上面域と、開口部３５に対向して内部蛍光体１９が配置される背面域とで異なる反射面形状に設けてもよい。 The reflector 18 has a generally cylindrical cross section and is elongated to have a dimension generally the same as the longitudinal dimension of the heat sink 17. An opening (reflector opening) 35 that constitutes the emission section 26 is formed on the front side of the reflector 18. The inner surface of the reflector 18 is formed into a reflective surface 36 that reflects ultraviolet light and visible light. The reflective surface 36 is formed to have high reflectance characteristics, such as a mirror surface. The cross-sectional shape of the reflective surface 36 that intersects with the longitudinal direction may be an arc shape of the same radius overall, or, for example, the reflective surface shape may be different between the upper surface area facing the optical axis Z of the ultraviolet light emitting element 31 and the back surface area where the internal phosphor 19 is arranged facing the opening 35.

また、本体１５の開口部２７の下部側から前方に突出部３７が突出されている。突出部３７は、本体１５の開口部２７の幅方向（長手方向）の全域に配置され、反射体１８の内部に対向する内面側が凹曲面、外面側が凸曲面となる円弧状に形成されているが、直線状に形成されていてもよい。突出部３７は、内面側が反射面３６に形成され、反射体１８の一部として構成されている。なお、突出部３７は、例えば黒色として光反射を抑制するようにしてもよいし、反射体１８とは別体として構成されてもよい。突出部３７は、紫外線発光素子３１の配光角θの範囲外に配置され、紫外線発光素子３１からの一次紫外線は照射されない。つまり、突出部３７は、紫外線発光素子３１から照射された光は直接照射されない。また、突出部３７は、紫外線発光素子３１からの二次紫外線は照射される。つまり、突出部３７は、本体１５の出射部２６から下方へ向けて出射される光（反射体１８で反射した紫外線など）の光路上に配置され、下方への紫外線の照射を遮蔽する遮蔽部３８として構成されている。 In addition, a protrusion 37 protrudes forward from the lower side of the opening 27 of the main body 15. The protrusion 37 is arranged over the entire width direction (longitudinal direction) of the opening 27 of the main body 15, and is formed in an arc shape with the inner surface side facing the inside of the reflector 18 being a concave curved surface and the outer surface side being a convex curved surface, but may be formed in a straight line. The inner surface side of the protrusion 37 is formed on the reflective surface 36 and is configured as a part of the reflector 18. Note that the protrusion 37 may be, for example, black to suppress light reflection, or may be configured as a separate body from the reflector 18. The protrusion 37 is arranged outside the range of the light distribution angle θ of the ultraviolet light emitting element 31, and is not irradiated with primary ultraviolet light from the ultraviolet light emitting element 31. In other words, the protrusion 37 is not directly irradiated with light irradiated from the ultraviolet light emitting element 31. In addition, the protrusion 37 is irradiated with secondary ultraviolet light from the ultraviolet light emitting element 31. In other words, the protrusion 37 is disposed on the optical path of light (such as ultraviolet light reflected by the reflector 18) emitted downward from the emission part 26 of the main body 15, and is configured as a shielding part 38 that blocks the irradiation of ultraviolet light downward.

また、内部蛍光体１９は、少なくとも一部が開口部３５に対向する反射体１８の背部側の内面（背面部２４と対向する面とは反対側の面）に、反射体１８の長手方向に沿って例えば塗布によって形成されている。そして、内部蛍光体１９の形成された面の少なくとも一部に接する接線に垂直な法線方向（例えば図２のＡ方向）に出射部２６が形成されている。内部蛍光体１９は、紫外線発光素子３１の配光角θの範囲内に少なくとも一部が配置され、好ましくは全部が配置され、紫外線発光素子３１からの一次紫外線が直接入射される。そして、内部蛍光体１９は、紫外線の入射によって励起され、可視光を放射する。内部蛍光体１９が放射する可視光には、少なくとも３６０ｎｍから４２０ｎｍのＵＶ－Ａの波長成分が含まれていることが望ましい。また、内部蛍光体１９は、反射体１８に配設される蛍光体である。本実施形態においては、反射体１８は本体１５内に配設されるため内部蛍光体１９と呼んでいるが、内部蛍光体１９は、本体１５内に配設されなくてもよい。例えば、反射体１８が、突出部３７とは異なる形で本体１５から突出する構造となっており、その反射体１８の突出箇所に内部蛍光体１９が配設されてもよい。 The internal phosphor 19 is formed, for example, by coating, along the longitudinal direction of the reflector 18 on the inner surface of the rear side of the reflector 18 (the surface opposite to the surface facing the rear surface 24), at least a portion of which faces the opening 35. An emission section 26 is formed in a normal direction (for example, the direction A in FIG. 2) perpendicular to a tangent line that contacts at least a portion of the surface on which the internal phosphor 19 is formed. At least a portion of the internal phosphor 19 is disposed within the range of the light distribution angle θ of the ultraviolet light emitting element 31, and preferably the entirety of the internal phosphor 19 is disposed, and the primary ultraviolet light from the ultraviolet light emitting element 31 is directly incident on the internal phosphor 19. The internal phosphor 19 is excited by the incidence of ultraviolet light and emits visible light. It is desirable that the visible light emitted by the internal phosphor 19 contains at least a UV-A wavelength component of 360 nm to 420 nm. The internal phosphor 19 is also a phosphor disposed in the reflector 18. In this embodiment, the reflector 18 is called the internal phosphor 19 because it is disposed within the main body 15, but the internal phosphor 19 does not have to be disposed within the main body 15. For example, the reflector 18 may be structured to protrude from the main body 15 in a form different from the protrusion 37, and the internal phosphor 19 may be disposed at the protruding portion of the reflector 18.

例えば、内部蛍光体１９の下部側は開口部３５の下部側よりも上側に位置されてもよい。開口部３５の下部側で反射もしくは内部蛍光体１９で変換された光の多くは、開口部３５から上方に向けて（例えば、天井に向かって）取り出される。開口部３５から上方に向けて取り出された可視光は視認性の向上にはそれほど寄与しないため、内部蛍光体１９の下部側は開口部３５の下部側よりも上側に位置されることが好ましい。また、内部蛍光体１９の上部側は開口部３５の上部側よりも下側に位置されてもよい。この構成により、内部蛍光体１９で変換された光が、開口部３５より上側の反射体１８で反射することを抑制することができ、より多くの可視光を外部に取り出すことが期待できる。つまり、可視光の視認性の向上が期待できる。また、内部蛍光体１９の上部側は開口部３５の上部側よりも上側に位置されてもよい。開口部３５の上部側で反射もしくは内部蛍光体１９で変換された光の多くは、開口部３５から下方に向けて（例えば、床面に向かって）取り出される。そのため、開口部３５から下方に向けて取り出された可視光は、人の目に届きやすく視認性の向上に寄与することが期待できる。このように、開口部３５の上部側（上半分）からは、紫外線が支配的に取り出され、開口部３５の下部側（下半分）からは、可視光が支配的に取り出されるように、反射体１８（内部蛍光体１９）が形成されることが望ましい。ここでの支配的とは、例えば、放射束の大小である。開口部３５の上部側（上半分）からは紫外線の放射束が多くなるように取り出され、開口部３５の下部側（下半分）からは、可視光の放射束が多くなるように取り出される。また、ここでの支配的とは、例えば、光の割合である。開口部３５の上部側（上半分）からは、開口部３５の下部側（下半分）から取り出される紫外線よりも規定数以上の紫外線が取り出されるように構成され、開口部３５の下部側（下半分）からは、開口部３５の上部側（上半分）から取り出される可視光よりも規定数以上の可視光が取り出されるように構成される。ここでの規定数は、光の出力を示す値（放射束、スペクトル強度、照度、光束など）で定められる。そして、例えば規定数としては１０倍が定められるが、任意の倍数であってもよい。 For example, the lower side of the internal phosphor 19 may be positioned above the lower side of the opening 35. Most of the light reflected at the lower side of the opening 35 or converted by the internal phosphor 19 is extracted from the opening 35 upward (e.g., toward the ceiling). Since the visible light extracted upward from the opening 35 does not contribute much to improving visibility, it is preferable that the lower side of the internal phosphor 19 is positioned above the lower side of the opening 35. In addition, the upper side of the internal phosphor 19 may be positioned below the upper side of the opening 35. With this configuration, it is possible to suppress the light converted by the internal phosphor 19 from being reflected by the reflector 18 above the opening 35, and it is expected that more visible light will be extracted to the outside. In other words, it is expected that the visibility of visible light will be improved. In addition, the upper side of the internal phosphor 19 may be positioned above the upper side of the opening 35. Most of the light reflected at the upper side of the opening 35 or converted by the internal phosphor 19 is extracted from the opening 35 downward (e.g., toward the floor surface). Therefore, it is expected that the visible light extracted downward from the opening 35 will easily reach the human eye and contribute to improving visibility. In this way, it is desirable to form the reflector 18 (internal phosphor 19) so that ultraviolet rays are predominantly extracted from the upper side (upper half) of the opening 35 and visible light is predominantly extracted from the lower side (lower half) of the opening 35. Here, the term "predominant" refers to, for example, the magnitude of the radiant flux. A greater radiant flux of ultraviolet rays is extracted from the upper side (upper half) of the opening 35, and a greater radiant flux of visible light is extracted from the lower side (lower half) of the opening 35. Here, the term "predominant" refers to, for example, the ratio of light. The upper side (upper half) of the opening 35 is configured to extract a greater number of ultraviolet rays than the lower side (lower half) of the opening 35, and the lower side (lower half) of the opening 35 is configured to extract a greater number of visible lights than the visible lights extracted from the upper side (upper half) of the opening 35. The specified number here is determined by a value indicating the light output (radiant flux, spectral intensity, illuminance, luminous flux, etc.). For example, the specified number is set to 10, but it may be any multiple.

また、電源装置は、例えば商用交流電源からの交流電力を所定の直流電力に変換して発光モジュール１６に供給し、紫外線発光素子３１を点灯させる。電源装置は、例えば本体１５の内部または外部に配置される。本体１５の内部に配置される場合には、下面部２３や背面部２４と反射体１８との間に配置され、また、本体１５の外部に配置される場合には、本体１５の上面や背面に配置される。なお、電源装置は、天井や取付装置１２に配置してもよい。 The power supply unit converts AC power from, for example, a commercial AC power source into a specified DC power and supplies it to the light-emitting module 16 to light up the ultraviolet light-emitting element 31. The power supply unit is arranged, for example, inside or outside the main body 15. If arranged inside the main body 15, it is arranged between the bottom surface 23 or the back surface 24 and the reflector 18, and if arranged outside the main body 15, it is arranged on the top surface or back surface of the main body 15. The power supply unit may also be arranged on the ceiling or the mounting device 12.

また、取付装置１２は、天井面に設置されるサポート、上端がサポートに取り付けられるとともに下端に紫外線放射装置１１が取り付けられるパイプ４１、およびサポートを覆うカバー４２などを備えている。天井からの電源線がパイプ４１内に配線されて電源装置に電気的に接続される。なお、取付装置１２は、鎖やワイヤなどの吊具で紫外線放射装置１１を吊り下げ、電源線を電源装置に電気的に接続してもよい。 The mounting device 12 also includes a support that is installed on the ceiling surface, a pipe 41 whose upper end is attached to the support and whose lower end has the ultraviolet ray emitting device 11 attached thereto, and a cover 42 that covers the support. A power line from the ceiling is routed inside the pipe 41 and electrically connected to the power supply device. The mounting device 12 may also suspend the ultraviolet ray emitting device 11 using a sling such as a chain or wire, and electrically connect the power line to the power supply device.

そして、紫外線放射装置１１の電源装置に給電されることにより、紫外線発光素子３１が点灯され、紫外線発光素子３１から紫外線が放射される。紫外線発光素子３１から放射された一次紫外線のうち、一部が光軸Ｚ上に位置する反射体１８の上部域に照射され、さらに一部が開口部３５から外部に出射され、さらに一部が内部蛍光体１９に照射される。 Then, when power is supplied to the power supply device of the ultraviolet emitting device 11, the ultraviolet light emitting element 31 is turned on and ultraviolet light is emitted from the ultraviolet light emitting element 31. A portion of the primary ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting element 31 is irradiated onto the upper region of the reflector 18 located on the optical axis Z, a further portion is emitted to the outside through the opening 35, and a further portion is irradiated onto the internal phosphor 19.

反射体１８に照射された紫外線が反射面３６で反射され、反射された紫外線のうち、一部が開口部３５から外部に出射され、さらに一部が反射体１８の内部で反射されて開口部３５から外部に出射され、さらに一部が内部蛍光体１９に照射される。 The ultraviolet light irradiated to the reflector 18 is reflected by the reflecting surface 36, and a portion of the reflected ultraviolet light is emitted to the outside through the opening 35, another portion is reflected inside the reflector 18 and emitted to the outside through the opening 35, and a further portion is irradiated to the internal phosphor 19.

内部蛍光体１９は、紫外線の照射により励起され、可視光が放射される。内部蛍光体１９から放射された可視光のうち、一部が対向する開口部３５から外部に直接出射され、さらに一部が反射体１８の反射面３６に照射され、さらに反射面３６で反射された可視光が開口部３５から外部に出射されたり内部蛍光体１９に照射される。内部蛍光体１９からは全方向に可視光が放射されるため、可視光が照射される反射体１８の反射面３６は内部蛍光体１９が形成されている背部域も含まれた全域となる。そのため、内部蛍光体１９から背面方向に放射された可視光は、反射体１８の背部域の反射面３６で反射して前方へ反射される。 The internal phosphor 19 is excited by irradiation with ultraviolet light, and emits visible light. A portion of the visible light emitted from the internal phosphor 19 is directly emitted to the outside from the opposing opening 35, and another portion is irradiated onto the reflective surface 36 of the reflector 18, and the visible light reflected by the reflective surface 36 is emitted to the outside from the opening 35 or irradiated onto the internal phosphor 19. Since visible light is emitted from the internal phosphor 19 in all directions, the reflective surface 36 of the reflector 18 onto which the visible light is irradiated is the entire area including the back area where the internal phosphor 19 is formed. Therefore, the visible light emitted from the internal phosphor 19 toward the back is reflected by the reflective surface 36 of the back area of the reflector 18 and reflected forward.

本体１５の開口部２７の下部側には突出部３７つまり遮蔽部３８が突出されているため、反射体１８の内部から開口部２７を通じて下方へ向かう紫外線が遮蔽され、下方への紫外線の照射が抑制される。 The protrusion 37, i.e., the shielding portion 38, protrudes from the lower side of the opening 27 of the main body 15, so that ultraviolet rays traveling downward from inside the reflector 18 through the opening 27 are blocked, and the irradiation of ultraviolet rays downward is suppressed.

また、紫外線発光素子３１が発生する熱は放熱体１７に伝達され、励起によって蛍光体が発生する熱が反射体１８に伝達され、これら放熱体１７および反射体１８から空気中に放熱され、さらに放熱体１７および反射体１８から本体１５に伝達されて本体１５から空気中に放熱される。 The heat generated by the ultraviolet light emitting element 31 is transferred to the heat sink 17, and the heat generated by the phosphor due to excitation is transferred to the reflector 18, from which it is radiated into the air, and from which it is further radiated from the heat sink 17 and the reflector 18 to the main body 15, from which it is radiated into the air.

そして、紫外線放射装置１１の紫外線発光素子３１の点灯時には、内部蛍光体１９から可視光が放射され、さらに、内部蛍光体１９から放射された可視光が開口部２７から外部に出射されて天井面などに照射され、および反射体１８の反射面３６に照射され、これら可視光を視認することで、紫外線が放射されている状態にあることを確認することができる。 When the ultraviolet light emitting element 31 of the ultraviolet radiation device 11 is turned on, visible light is emitted from the internal phosphor 19, and the visible light emitted from the internal phosphor 19 is further emitted to the outside through the opening 27 and irradiated onto the ceiling surface, etc., and onto the reflecting surface 36 of the reflector 18. By visually checking this visible light, it is possible to confirm that ultraviolet light is being radiated.

本実施形態の紫外線放射装置１１では、内部蛍光体１９の少なくとも一部が出射部２６に対向する位置に設けられることにより、すなわち内部蛍光体１９の少なくとも一部に接する接線に垂直な法線方向と出射部２６とが一致されることにより、内部蛍光体１９から放射される可視光の視認性が向上し、紫外線が放射されている状態にあることを確認しやすくできる。 In the ultraviolet emitting device 11 of this embodiment, at least a portion of the internal phosphor 19 is disposed in a position facing the emission section 26, i.e., the normal direction perpendicular to the tangent line that contacts at least a portion of the internal phosphor 19 is aligned with the emission section 26, thereby improving the visibility of the visible light emitted from the internal phosphor 19 and making it easier to confirm that ultraviolet light is being emitted.

さらに、内部蛍光体１９の少なくとも一部が紫外線発光素子３１の配光角θの範囲内に配置され、内部蛍光体１９に紫外線発光素子３１からの一次紫外線が直接入射されることにより、内部蛍光体１９からの可視光の放射効率が向上し、可視光の視認性を向上できる。 Furthermore, at least a portion of the internal phosphor 19 is positioned within the range of the light distribution angle θ of the ultraviolet light emitting element 31, and the primary ultraviolet light from the ultraviolet light emitting element 31 is directly incident on the internal phosphor 19, thereby improving the radiation efficiency of visible light from the internal phosphor 19 and improving the visibility of the visible light.

また、内部蛍光体１９が放射する可視光に３６０ｎｍから４２０ｎｍのＵＶ－Ａの波長成分が含まれている場合には、可視光が照射される箇所で活性酸素が生成され、殺菌効果を高めることができる。 In addition, if the visible light emitted by the internal phosphor 19 contains UV-A wavelength components between 360 nm and 420 nm, active oxygen is generated at the location where the visible light is irradiated, enhancing the sterilization effect.

また、ＤＮＡの紫外線吸収スペクトルは、２６０ｎｍに吸収ピーク波長を持ち、３００ｎｍではピーク値の１／２５を下回る吸収値となることから、紫外線発光素子３１が放射する紫外線の波長は３００ｎｍ以下、好ましくは２６０～２８０ｎｍであることにより、効率良く殺菌効果を得ることができる。 In addition, the ultraviolet absorption spectrum of DNA has an absorption peak wavelength at 260 nm, and the absorption value at 300 nm is less than 1/25 of the peak value, so by setting the wavelength of the ultraviolet light emitted by the ultraviolet light emitting element 31 to 300 nm or less, preferably 260 to 280 nm, an efficient sterilization effect can be obtained.

また、本体１５の開口部２７の下部側から前方に突出部３７である遮蔽部３８が突出されているため、本体１５内から開口部２７を通じて下方へ向かう紫外線を遮蔽し、下方への紫外線の照射を抑制できる。 In addition, the shielding portion 38, which is a protrusion 37, protrudes forward from the lower side of the opening 27 of the main body 15, so that ultraviolet rays traveling downward from inside the main body 15 through the opening 27 can be blocked, thereby suppressing the irradiation of ultraviolet rays downward.

また、放熱体１７は紫外線発光素子３１が発生する熱を吸収する熱容量を確保するために質量が大きいが、本体１５の下部側に配置されるため、紫外線放射装置１１の吊り下げ時の姿勢を安定させることができる。 The heat sink 17 has a large mass to ensure the thermal capacity to absorb the heat generated by the ultraviolet light emitting element 31, but because it is positioned on the lower side of the main body 15, the position of the ultraviolet light emitting device 11 can be stabilized when it is hung.

次に、図３に第２の実施形態を示す。 Next, the second embodiment is shown in Figure 3.

突出部３７が、第１の実施形態において遮蔽部３８を構成するのに代えて、可視光放射部５０を構成している。可視光放射部５０は、可視光を透過する透明な可視光透過部材５１と、この可視光透過部材５１の内面に設けられた外部蛍光体５２とを備えている。外部蛍光体５２は、突出部３７に配設される蛍光体である。本実施形態においては、突出部３７は本体１５外に配設されるため外部蛍光体５２と呼んでいるが、外部蛍光体５２は、本体１５外に配設されなくてもよい。例えば、突出部３７が、本体１５内にも位置するように配設されており、その突出部３７の本体１５内に位置する箇所に外部蛍光体５２が配設されてもよい。 Instead of constituting the shielding section 38 in the first embodiment, the protrusion 37 constitutes the visible light emitting section 50. The visible light emitting section 50 includes a transparent visible light transmitting member 51 that transmits visible light, and an external phosphor 52 provided on the inner surface of the visible light transmitting member 51. The external phosphor 52 is a phosphor disposed on the protrusion 37. In this embodiment, the protrusion 37 is called the external phosphor 52 because it is disposed outside the main body 15, but the external phosphor 52 does not have to be disposed outside the main body 15. For example, the protrusion 37 may be disposed so as to be located inside the main body 15, and the external phosphor 52 may be disposed at a location of the protrusion 37 located inside the main body 15.

可視光透過部材５１は、可視光を透過する透明なガラスで形成されている。なお、可視光透過部材５１は、紫外線劣化しにくく、紫外線を吸収し、可視光は透過する例えばホウケイ酸ガラスなどの無機材料を主成分として形成されていてもよい。 The visible light transmitting member 51 is made of transparent glass that transmits visible light. The visible light transmitting member 51 may be made mainly of an inorganic material, such as borosilicate glass, that is resistant to ultraviolet degradation, absorbs ultraviolet light, and transmits visible light.

外部蛍光体５２は、紫外線の入射によって励起され、可視光を放射する。外部蛍光体５２は、可視光のみを放射し、紫外線を透過せず、つまり紫外線を放射しない構成でもよい。外部蛍光体５２が放射する可視光には、内部蛍光体１９と同様に、少なくとも３６０ｎｍから４２０ｎｍのＵＶ－Ａの波長成分が含まれていることが望ましい。 The external phosphor 52 is excited by the incidence of ultraviolet light and emits visible light. The external phosphor 52 may be configured to emit only visible light and not transmit ultraviolet light, i.e., not emit ultraviolet light. It is desirable that the visible light emitted by the external phosphor 52 contains at least a UV-A wavelength component of 360 nm to 420 nm, similar to the internal phosphor 19.

そして、紫外線発光素子３１の点灯時に、反射体１８の反射面３６で反射された紫外線の一部が外部蛍光体５２に照射される。外部蛍光体５２は、紫外線の照射により励起されて可視光が放射される。外部蛍光体５２から放射された可視光の一部は可視光透過部材５１を透過して外部に照射され、さらに一部は反射体１８の内部に照射される。 When the ultraviolet light emitting element 31 is turned on, a portion of the ultraviolet light reflected by the reflecting surface 36 of the reflector 18 is irradiated onto the external phosphor 52. The external phosphor 52 is excited by the irradiation of the ultraviolet light and emits visible light. A portion of the visible light emitted from the external phosphor 52 passes through the visible light transmitting member 51 and is irradiated to the outside, and a further portion is irradiated into the interior of the reflector 18.

そのため、可視光放射部５０および反射体１８の内部が光り、可視光の視認性が向上し、紫外線が放射されている状態にあることを確認しやすくできる。 As a result, the visible light emitting section 50 and the inside of the reflector 18 glow, improving the visibility of the visible light and making it easier to confirm that ultraviolet light is being emitted.

なお、可視光放射部５０を備える場合、内部蛍光体１９は備えなくてもよいが、内部蛍光体１９を備えることで、可視光の視認性をより向上できる。 When the visible light emitting section 50 is provided, the internal phosphor 19 is not necessary, but providing the internal phosphor 19 can further improve the visibility of visible light.

なお、上述した各実施形態において、出射部２６は紫外線および可視光を透過可能なカバーで閉塞されていてもよい。この場合、例えば、本体１５の両端に通気口を設け、少なくとも一端側にファンを設けることにより、ファンにより本体１５の外部と内部とで空気を循環させ、空気の殺菌効率を向上させるとともに、放熱性を向上させてもよい。 In each of the above-described embodiments, the emission section 26 may be closed with a cover that is transparent to ultraviolet light and visible light. In this case, for example, by providing air vents at both ends of the main body 15 and providing a fan on at least one end, the fan can circulate air between the outside and inside of the main body 15, improving the sterilization efficiency of the air and improving heat dissipation.

また、紫外線放射装置１１は、吊り下げ形を説明したが、壁面などに設置する直付け形または埋込形にも適用できる。 Although the ultraviolet ray emitting device 11 has been described as a hanging type, it can also be applied to a direct mounting type or a recessed type that is installed on a wall surface, etc.

また、上述した実施形態では、本体１５の下面部２３側に、発光モジュール１６と放熱体１７を、配設する構造を示したが、発光モジュール１６と放熱体１７は、本体１５の上面部２２側に配設されてもよい。この場合、反射体１８の上部側に空隙が配設され、その空隙部分に発光モジュール１６と放熱体１７が配設される。そして、発光モジュール１６からは、下方に向けて光が照射される。なお、突出部３７の位置は上述した実施形態と同様の位置である。（図２、図３と同様の位置）。また、本体１５の上面部２２側に発光モジュール１６と放熱体１７を配設する場合は、発光モジュール１６は、本体１５の前後方向の中央よりも後面側である本体１５の背面部２４に寄った位置に配置されることが好ましい。言い換えれば、紫外線発光素子３１の中心が、本体１５の上面部２２の中心よりも背面部２４側に位置するように発光モジュール１６は配置されることが好ましい。 In the above embodiment, the light emitting module 16 and the heat sink 17 are disposed on the lower surface 23 side of the main body 15, but the light emitting module 16 and the heat sink 17 may be disposed on the upper surface 22 side of the main body 15. In this case, a gap is disposed on the upper side of the reflector 18, and the light emitting module 16 and the heat sink 17 are disposed in the gap. Then, light is emitted downward from the light emitting module 16. The position of the protrusion 37 is the same as in the above embodiment. (The same position as in Figures 2 and 3). In addition, when the light emitting module 16 and the heat sink 17 are disposed on the upper surface 22 side of the main body 15, it is preferable that the light emitting module 16 is disposed at a position closer to the rear surface 24 of the main body 15, which is the rear side, than the center in the front-rear direction of the main body 15. In other words, it is preferable that the light emitting module 16 is disposed so that the center of the ultraviolet light emitting element 31 is located on the rear surface 24 side of the center of the upper surface 22 of the main body 15.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

１１紫外線放射装置
１５本体
１８反射体
１９内部蛍光体
２６出射部
２７開口部
３１紫外線発光素子
３７突出部
５０可視光放射部
５１可視光透過部材
５２外部蛍光体 REFERENCE SIGNS LIST 11 Ultraviolet ray emitting device 15 Main body 18 Reflector 19 Internal phosphor 26 Emission section 27 Opening 31 Ultraviolet ray emitting element 37 Protrusion 50 Visible light emitting section 51 Visible light transmitting member 52 External phosphor

Claims

A reflector having an emission part capable of emitting light generated inside to the outside;
an ultraviolet light emitting element provided inside the reflector and emitting light in an ultraviolet wavelength range;
an internal phosphor provided inside the reflector, at least a portion of which faces the emission part, and which is excited by light in the ultraviolet wavelength range to emit light in the visible range;
Equipped with
Light in the ultraviolet wavelength range is predominantly emitted from an upper portion of the emission section, and light in the visible range is predominantly emitted from a lower portion of the emission section.
1. An ultraviolet radiation device comprising:

A body having an opening;
a reflector having an emission part capable of emitting light generated inside to the outside, the reflector being disposed within the main body such that the emission part is included in the opening;
an ultraviolet light emitting element provided inside the reflector and emitting light in an ultraviolet wavelength range;
a protrusion provided with a visible light emitting unit having an external phosphor that is excited by light in the ultraviolet wavelength range and emits light in the visible range, the protrusion being disposed so as to protrude outward from the opening;
An ultraviolet radiation device comprising:

A body having an opening;
a reflector having an emission part capable of emitting light generated inside to the outside, the reflector being disposed within the main body such that the emission part is included in the opening;
an ultraviolet light emitting element provided inside the body and emitting light in an ultraviolet wavelength range;
an internal phosphor provided inside the body, at least a portion of which faces the opening, and which is excited by light in the ultraviolet wavelength range to emit light in the visible range;
a protrusion provided with a visible light emitting unit having an external phosphor that is excited by light in the ultraviolet wavelength range and emits light in the visible range, the protrusion being disposed so as to protrude outward from the opening;
An ultraviolet radiation device comprising:

4. The ultraviolet ray emitting device according to claim 1, wherein a normal direction perpendicular to a tangent line contacting at least a part of the internal phosphor coincides with the exit portion.

4. The ultraviolet ray irradiating device according to claim 2, wherein the protruding portion is made of a visible light transmitting material.

4. The ultraviolet radiation device according to claim 2, wherein light in the ultraviolet wavelength range is predominantly emitted from an upper portion of the emission section, and light in the visible range is predominantly emitted from a lower portion of the emission section.

5. The ultraviolet ray irradiating device according to claim 1, 3 or 4, wherein the visible light emitted by the internal phosphor contains at least wavelength components from 360 nm to 420 nm.

4. The ultraviolet ray irradiating device according to claim 2, wherein the visible light emitted by the external phosphor contains at least wavelength components from 360 nm to 420 nm.

9. The ultraviolet emitting device according to claim 1, wherein the ultraviolet wavelength region of the light emitted by said ultraviolet light emitting element is 300 nm or less.