スタンレー電気の深紫外線技術の強み

スタンレー電気では、システム全体における放熱経路を最適化するため、物として形を作り出す前段階に、伝熱光学や流体工学の理論に基づいた「理論設計」と「熱流体解析」を実施しています。部品同士の熱が伝わりやすく、外気に効率よく放熱できる仕組みをシミュレーション上で分析します【図２参照】。
自動車ランプの放熱部品には小型化・軽量化が求められます。そのため、スタンレー電気では部品を可能な限り小さく軽くしながら、性能を高める技術を追求。その技術を、深紫外LEDリアクターにも活用しています。深紫外LEDリアクターのヒートシンクにおいては、軽量化を図るために、形状やパラメータを最適化する計算手法を導入。自動車ヘッドランプで構築した熱マネジメント技術を応用して、深紫外LEDリアクターの機能特性に合う小型で軽量な放熱部品を実現しています。

図2 熱流体シミュレーションの解析イメージ

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光は、遮るものがなければ直進しますが、光の通り道に密度の違う部分があると折れ曲がる性質を持っています。夏の暑い日にアスファルトの上が歪んで見えるのは、温度の上昇によって空気の密度が変わり、光が屈折することで起こる現象です。その性質を利用しているのが、レンズを用いた屈折の光学系です。レンズに出入りする光の入射角と出射角によって、自由に屈折角度を調整し光を曲げることが可能です。一方、リフレクターは光沢面を用いて直進してきた光を反射させることで角度を変えます。このように「屈折」と「反射」という光学系の性質を利用して「配光」＊1を作ります。

＊1：配光とは、届けるべき場所に必要な光を適切に配ること。

図3 ヘッドランプ光源ユニットの反射と屈折イメージ

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配光技術は、深紫外線製品の開発にも活かされています。紫外線は細菌やウイルスを除菌できると同時に、人体にも悪影響をもたらす可能性のある光です。また、街路灯などの可視光線と違い、紫外線の光は人間の目には見えないため、人間が意識して避けることができません。スタンレー電気は配光を最適化する技術で深紫外線の照射を自在にコントロールし、深紫外線光源の安全な活用を実現します。
その技術を深紫外線製品の一つ「深紫外LEDリアクター」で説明します。深紫外線製品の配光技術で自動車ランプ製品と大きく異なる点は、紫外線により樹脂が劣化してしまうため、樹脂レンズを使用できないことです。そのため、深紫外線製品における照射の制御にはリフレクター技術が重要になります。
例えば、深紫外LEDリアクター内部のLEDモジュールには多数のLEDを装備していますが、LEDのみの場合、LED光線が広範囲に拡散してしまい、照射を制御できません。そこで、多数のLEDに合わせてリフレクターを最適配置することで、一つ一つのLEDの配光を制御し、配管内に流れてきた水などに対して深紫外線を均等に照射、除菌できる仕組みとなっています【図4参照】。

図4 深紫外LEDリアクターの光学構造

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