フレキシブル面発光UVランプ (株)紫光技研

フレキシブルUVランプ(水銀フリー紫外線ライト)モジュール

フレキシブル、面発光、水銀フリー、軽量、安定発光、特注可能

・プラズマと紫外線蛍光体を利用
・172nm-320nmの深紫外光-可視光までの幅広い波長選択が可能
殺菌・オゾン消臭・硬化・植物育成・光線治療、様々な用途での開発・組込みに最適
・特注可能

型式:UV-SHiPLAとは?

・UV-LAFi技術を利用した曲面性の高い面発光デバイス
・Xeプラズマと蛍光体による波長バリエーション豊富な水銀フリー光源
・波長制御技術による幅広い波長選択性

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【UV-LAFi技術】面光源かつ曲面性の高いデバイス

Luminous Array Film

チューブ状の発光素子を並べてフィルム状の電極シートを貼り合わせる
LAFi (Luminous Array Film)を用いることで、フレキシブルで高輝度、大面積かつ省エネで
高付加価値の光源デバイス/モジュールを実現します。

サイズ・形状に自由度がある曲げられる光源

UV-SHiPLA面光源には、『サイズ・形状の自由度』と『曲げられる』という2つの特長があります。
この特長を生かし、組み込み対象物に合わせた特注形状の光源を設計・製作致します。

・凹面による集中照射により、対象物を周囲から包み込んで、影を作らない紫外線照射が可能
・流水路内、空調ダクト内等に合わせた形状にする事で、効率よく紫外線照射する光源配置が可能
・従来型ランプと比較し、狭スペースへの組込みが容易になり、装置設計の自由度を向上

Xeプラズマと蛍光体を利用した水銀フリー光源

プラズマによる紫外線発光の仕組み

気体をプラズマに変化させる方法として、放電が用いられます。上図(左)のように、電極から気体に強い電界をかけると、原子を構成する電子が電界に引き寄せられて原子から離れ(電離)、気体中を動けるようになり、放電が始まります。また、電極から電子が放出されやすくする事で、電極から出た電子が電界で加速され気体原子に衝突する事で原子の電離が促進され、放電しやすくなります。

真空紫外~可視光までの幅広い波長選択が可能

VUV~UVC~UVA領域ブロード発光の紫外線蛍光体により幅広い範囲の波長域の選択が可能

プラズマから発生する真空紫外線を励起光源として用いると、147nm以上の波長であれば蛍光体により
様々な波長の光に変換することが出来ます。特に短波長領域の紫外線を発生させる場合、高い変換効率で
目的とする紫外線を得ることができます。様々な発光波長の紫外線蛍光体が開発されています。

波長バリエーション

それぞれのピーク波長値で正規化しています。実際の波高値(発光強度)はそれぞれ異なります。

 

発光波長制御技術で波長域をカスタマイズ可能

超広域UV、複合波長、真空紫外、超ナローバンド等、様々な発光波長域が製作可能

超広域UV、複合波長/真空紫外/超ナローバンド等、殺菌や消臭、
医療(皮膚治療)や植物育成等々、用途に合わせ選択が可能。

その他の特長

【 安定性 】 電源投入後すぐにフルパワー安定発光となり、光量調整も容易
【高速点灯】 必要な時だけ瞬時点灯させる事で無駄な照射を抑え、省エネ・長寿命運転が可能
【高出力化】 面光源を並べることで、より高出力で均一な大面積照射が可能
【 放熱性 】 面全体で熱を逃がすため、放熱容易で低コスト化が可能

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開発用途事例 6件

1. 流水殺菌用円筒 :UV光源モジュール使用例



 

・殺菌に最適な260nmブロード発光特性
・円周全方位から均一で強力な照射
・円筒照射で平面よりも3倍の殺菌効率
・低消費電力・ファン空冷で長寿命
・瞬間点灯・即フルパワー発光
・フィルム特長を活かした連結・拡張性
・数L/分から数百L/分まで拡張可能

 

2. 紫外線水処理装置100L/分 :水銀フリー紫外線面光源UV-LAFi使用例

UV LAFi を用いた紫外線水処理装置 100L/分
水量
100L/min(144t/日)
不活性能力
クリプトスポリジウム99.9 %以上、大腸菌 99.9 %以上
消費電力
点灯時 最大 300W
電源入力
AC100V
点灯制御
外部制御(又は手動)
外形寸法
W560×D237×H436 mm
質量
30kg 配管取付フランジを含む

 

3. ハンディUVC照射器 :UV-SHiPLA使用例

バッテリー駆動型のハンディUVC照射器

UV-SHiPLAを並べて配置すれば、大面積の殺菌装置にも応用可能

ハンディUVC照射器による殺菌

 ・発光波長258nmブロード
 ・照射強度4.2 mW/c㎡
 ・照射距離15 mm
 ・ワイプ幅150 mm
 ・ワイプ速度50回/分
 ・シャーレ上照射0.4秒/回

シャーレ上に枯草菌(納豆菌)を塗布し、メトロノームに合わせてワイプ動作を一定速度に制御し、
照射後、37℃ 24h培養してカウント

 

4. オゾン発生機器への応用と検証

オゾン発生源は独自の水銀フリー紫外線面光源(UV-SHiPLA)で、キセノンガスのプラズマ発光である
172nm帯の真空紫外線により、空気中の酸素をオゾンに変換します。

 

家庭向けに最適なオゾン発生器への応用

一般的な家庭の室内で除菌・消臭にオゾンを用いる場合、人体の安全性を保つため、オゾン濃度を環境基準(0.05 ppm)以下にする必要があります。オゾン缶「はこべ」は、10畳程度の一般室内からトイレなどの大小さまざまな空間で有人・無人に対応しています。

UVC、VUV面光源による分解消臭効果の検証

VUV+UVC同時照射による分解消臭

UVC領域の紫外線はフォトン1個あたりのエネルギーが高く、臭いに関連する化学結合を直接切断する
ことができます。また、VUVを併用して、オゾン生成とUVCによるオゾンの酸素ラジカル化の効果を
確認しました。UVCとVUVの併用でオゾン効果も得られ、大幅に分解・消臭時間の短縮を実現。
屋内、車両内(人がいない間で)の消臭・殺菌への応用にも期待ができます。

   UV-SHiPLA VUVとUVCの同時照射波長       UV-SHiPLA UVC照射波長

BOX中にアンモニアを充満時:UVC及びVUV+UVC照射したアンモニア濃度

においモニター(神栄テクノロジOMX-SR)

 

5. 医療向け光線治療器 :超ナローバンドUVB面光源の使用例

超ナローバンド311nm 蛍光体を用いた面光源は、従来品にはないピーク波長集中と安定性を実現。
経時、環境温度変化による発光波長シフトはありません。

ハンディ照射器コンセプト試作機

 

 ・ACアダプタ接続または
   バッテリーによるDC電源給電
 ・照射器重量
  (バッテリー除く)300g

小型軽量・ハンディ照射器向け

 

 ・5×5cm 高出力面光源 (開発品)
 ・発光強度10mW/cm2 全面250mW

 

6. 植物育成用光源 :UV-SHiPLAの使用例

植物育成の研究向けに、高輝度の青色ワイドバンド面光源を開発

UVB領域の弱い紫外光を照射することで、植物の防御機能を活性化したり、
抗菌物質の生成を促して、病害虫の影響を低減する研究が行われています。

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