回転物体用の弱光レベル照明
【課題】地上での事故の効果的な抑止を提供し、あるいは乗物またはデバイスからエネルギーを引き出すことなくプロペラを照明することの可能な、ロータリーブレード用の弱光レベル照明を提供すること。
【解決手段】弱光レベル照明が、乗物用のロータリーブレード（１０２、２０２）に付与され、それにより視認性が向上し陸上事故が最小限となる。フォトルミネセンス塗料（２０８）またはフォトルミネセンス薄膜（１０４）のいずれかが、使用されるロータリーブレード（１０２、２０２）に貼付され得、これが事故防止の助けとなる。エレクトロルミネセンス薄膜（５０９）は乗物が探知により攻撃されることなくより良好な視認性を提供するために、将来のロータリーブレード（５０２）に合体され得る。
【解決手段】弱光レベル照明が、乗物用のロータリーブレード（１０２、２０２）に付与され、それにより視認性が向上し陸上事故が最小限となる。フォトルミネセンス塗料（２０８）またはフォトルミネセンス薄膜（１０４）のいずれかが、使用されるロータリーブレード（１０２、２０２）に貼付され得、これが事故防止の助けとなる。エレクトロルミネセンス薄膜（５０９）は乗物が探知により攻撃されることなくより良好な視認性を提供するために、将来のロータリーブレード（５０２）に合体され得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００２年７月２２日に提出された「回転物体用の弱光レベル照明」という名称の米国仮出願６０／３９７，０１７についての優先権を主張する。その全体の内容は参照としてここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般的に視認性を高め損傷を防止することを目的とした、回転物体の照明方法に関し、特に地上での事故を最小限にするための、航空機産業および工業におけるロータリーブレードの弱光レベル照明（ＬＬＬＩ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
ロータリーブレード照明についての従来からの考えは、化学発光光源および電気的光源の使用を包含する。ブレード端部の電気光源は、航空機から電力を引き出すのに必要な回路機構を統合すると設計を複雑にする。さらに、これらのシステムによりブレードの先端にかなりの重量が付加され（これは、ハブ付近の断面厚さまたは断面係数の増加により不利に働く）、望まない重量が付加されるという結果を生じる。化学発光光源は、化学反応が効果的な照明を提供するのは限られた時間であるために、頻繁に取り替える必要がある。Ａｕｔｈｉｅｒの特許文献１、特許文献２および特許文献３は、航空機産業における化学発光光源の使用を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，９１６，５８１号
【特許文献２】米国特許第５，４１６，６７２号
【特許文献３】米国特許第５，７９３，１６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、地上での事故の効果的な抑止を提供し、あるいは乗物またはデバイスからエネルギーを引き出すことなくプロペラを照明することの可能な、ロータリーブレード用の弱光レベル照明を提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、耐摩耗性で、受動的に再チャージ可能であり、かつ自己再生可能なロータリーブレード用の弱光レベル照明を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、アビオニクス機器のロータリーブレードに付与した場合、可視光を与えて地上での事故を防止するが、航空機が探知されにくい弱光レベル照明を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の広い局面によれば、ロータリーブレードに付与されるための弱光レベル照明の処理が提供される。
【０００９】
本発明の第二の広い局面によれば、プライマー塗装、受動的にチャージされるルミネセンス塗装およびトップコートシーラーを有するフォトルミネセンス塗装システムが提供される。
【００１０】
本発明の第三の広い局面によれば、ロータリーブレードに組み込まれるエレクトロルミネセンス薄膜が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい実施態様に従って構成された弱光レベル照明処理を行った状態のプロペラであり、薄膜が回転ブレードに接着されている。
【図２】本発明の他の好ましい実施態様に従って構成された弱光レベル照明処理を行った状態のプロペラであり、フォトルミネセンス塗料が回転ブレードに付与されている。
【図３】図１の回転ブレードの断面図である。
【図４】図２の回転ブレードの断面図である。
【図５】回転ブレードに組み合わされたエレクトロルミネセンス薄膜の断面図である。
【図６】本発明の好ましい実施態様の弱光レベル照明処理物について、時間の経過による輝きの減少を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の他の目的および特徴は、以下の好ましい実施態様の詳細な説明により明らかとなる。
【００１３】
本発明を説明する前に、いくつかの用語を定義するのが便利である。本願を通じて以下の定義が用いられることが認識されるべきである。
【００１４】
用語の定義が用語の一般的に用いられる意味とずれる場合は、特に示さない限り、出願人は以下に与えられる定義を便用することを意図する。
【００１５】
本発明の目的において、用語「消光時間」は、光源の残光が０．０３２ｍｃｄ／ｍ２または人間の知覚の限界の約１００倍にまで減少させるために必要な時間をいう。
【００１６】
本発明の目的において、用語「ロータリーブレード」または「回転ブレード」は、飛行機、ヘリコプターを駆動させ、あるいは空気または水のような流体を動かすための、放射状の羽を有し回転式のハブを有するデバイスをいう。
【００１７】
本発明の目的において、用語「実質的に透明」は、下の材料が容易に認識され得る特性をいう。
【００１８】
本発明の目的において、用語「受動的にチャージされる」は、自然のまたは人工的な光源への暴露によってチャージされ得る非放射性のフォトルミネセンス材料をいう。
【００１９】
高速で回転する航空機プロペラおよびローターは、特に視界が悪い／弱光の条件において、航空機の陸上整備員、乗務員および通行人に対して安全性を脅かす危険なものとなる。騒がしくハイテンポのフライト操作によって潜在的に気が散らされた地上およびフライト職員は、不注意にも毎年悲惨な結果に襲われる。この長年の安全性についての問題の、可能性のある解決法には、プロペラ翼に革新的な弱光レベル照明（ＬＬＬＩ）フォトルミネセンス材料を付与し、非常に効果的な視覚による警告表示をつくり出すことが包含される。ＬＬＬＩの概念は、画期的であり、長期持続性、高い輝きを有し、非放射性のフォトルミネセンス材料を、同等に効果のある逆反射の材料を加えるという追加のオプションと組み合わせ、そのことにより、あらゆる照明条件下におけるプロペラブレードの視認性を劇的に改善させている。ＬＬＬＩの適用により、プロペラの航空力学上の性能または航空機探知に妥協することなく、視認性、材料の接着性、耐久性、耐摩耗性および設置の容易さが最大となる。
【００２０】
ＬＬＬＩ材料は航空機の操作時間中、あらゆる天候および照明の条件、そして悪条件においても見ることが可能である。人間の視覚システムは、明るい環境から暗い環境に行くと、より感受性が高くなる。この現象は、一般的に暗順応といわれる。これは多くの光が目に入るように瞳孔が広がるために生じる。光化学的な変化により、目の中の桿状体および錘状体はより感受性が高くなる。網薄膜の錘状体は最初の数秒後、およそ６倍感受性が高くなる。３０分後では、１３倍以上感受性が高くなる。輝度光度計（これは所定の距離で光源からの明るさの値を測定する）を用いても、暗順応については説明できない。人間の視覚システムと違って、それらは感受性が一定のままである。したがって、輝度光度計は弱い光源によって感じられる光を過小評価する。図６はＬＬＬＩフォトルミネセンス材料について、人間の目によって「感じられる」輝度と光度計が測定するものとが異なることを説明するための減衰曲線を示す。
【００２１】
フォトルミネセンスの背後にある基本的な原理は簡単であり、発光体の原子または分子の軌道を回る電子が励起中、フォトンとの衝突によりエネルギーを吸収することである。励起源は電磁波照射−所定時間内の可視および不可視光である。フォトルミネセンス材料は励起エネルギー源により定常状態に達し、完全に「チャージされる」または「活性化される」と考えられる。励起源が失われると、より低いエネルギー励起状態に置かれた電子はゆっくりともとの状態に戻り、そして蓄積したエネルギーを可視光の形で放出する。「残光」と呼ばれるこの光は、暗所で白熱光光源として知覚される。残光の強さは発光性能を示し、そしてフォトルミネセンス材料のｍ２あたりのミリカンデラ単位で測定される。発光性能および完全にチャージする時間は、利用される蛍りん光体に特有である。すべての蛍りん光体について、残光は双曲線状の減衰を示しながら経時的に減少する。
【００２２】
減衰を示す式は次のとおりである：
【００２３】
【数１】
【００２４】
ここで、ｔは時間（秒）；Ｌ０は１平方メートル当たりのミリカンデラ（ｍｃｄ／ｍ２）で測定された初期輝度；Ｌｔは時間ｔにおける輝度；ならびにαおよびｂはフォトルミネセンス材料の化学組成および物理的特性に依存する定数である。フォトルミネセンス材料の現実的な実用性を評価するときに、その明るさおよび寿命を計るために用いられる１つの特徴が消光時間である。これは、残光が０．０３２ｍｃｄ／ｍ２または人間の知覚の限界の約１００倍にまで減少するのに必要な時間として定義される。
【００２５】
ＬＬＬＩの概念は、希土類元素で構成される、強力で持続性のある、非放射性の蛍りん光体を包含する。蛍りん光体密度はチャージ単位あたりの最大の発光性能について最適化される。ＬＬＬＩフォトルミネセンス材料の発光性能はまた、励起光源および露光の継続時間による材料の表面照度の強さによって決定される。表面照度は、光源の輝度と、照射されるフォトルミネセンス材料の表面および光源の距離との関数である。活性化についてのバリエーションの可能性は無数にある。したがって、光活性化状態の範囲で用いてテストすることによって「現実の」操作上のシナリオを反映するＬＬＬＩ性能を評価することが重要である。以下の表１は、テストを行なったいくつかの条件についての表面照度を示す。表面照度をルクス単位で測定し、表面照度の測定をIM-2D照度計を用いて行った。
【００２６】
【表１】
【００２７】
以下の表２は、光源（５００Ｗキセノン光で５分の露光時間）が除去された後、測定されたＬＬＬＩ材料の輝度値を示す。輝度測定を、SED033可視光検知器付きのInternational Light IL1700リサーチ放射測定器を用いて行った。
【００２８】
【表２】
【００２９】
明らかに、フォトルミネセンス材料の性能は高く、より輝き、そしてより長く照明する。しかし、光の条件はいつも最適とは限らないので、弱光レベルで活性化されたときの発光性能を「最も悪い場合」の条件として決定することが重要である。このテストについて、テストを行う１時間前に、サンプルを、該サンプル表面が２５ルクスとなるように蛍光灯で照らした。光源を除去し、そして得られた輝度の結果を以下の表３に示す。
【００３０】
【表３】
【００３１】
実用の発光性能に近い概算値を確立するために、大まかな原型を組み立てた。空間内および作業空間周囲の環境にある蛍光灯は、ＬＬＬＩフォトルミネセンス材料に対する活性化の源であり、その強度は、ほぼいつものようにハンガーを見つけられる程度であった。それにより、マーキングの表面は、中程度に低い照度（１８０〜２００ルクス）となった。「材料を活性化」させる露光時間は１２時間だった。光源を消し、次いで、フォトルミネセンスマーキングを５．４時間監視を行なった。これは、プロペラ駆動の航空機の操作上の限界の最大を代表している。回転しているとき、処理されたブレードは明るい円を生じさせた。以下の表４に示すようにマーキングの輝度が減衰するまで、ほぼ５時間半のテスト時間の間、容易に目に見えた。
【００３２】
【表４】
【００３３】
０．０３２ｍｃｄ／ｍ２の輝度値は人間の知覚に対する限界の１００倍を表すことを思い出していただきたい。したがって、強い光と同様、弱光での活性化条件で、フォトルミネセンスマーキングは、代表的なフライトのシナリオ（飛行準備、離陸、着陸および陸上作業）において容易に目に見えることが明らかである。発光性能は、活性化の光の強度または露光時間のいずれかが最大となれば高められ得る。好ましい実施態様では、フォトルミネセンス材料は航空機の作業時間の全体にわたり容易に目に見える。
【００３４】
ＬＬＬＩ処理されたプロペラマーキングが、飛行中の航空機に不必要な注意を引きつけること、または航空機の近くで働いていない地上職員を混乱させるという懸念を解消するために、以下の表５に示される数学的分析の結果により、フォトルミネセンスの光源の照射は、（１）時間および（２）材質の量またはマーキングの面積の関数であると考えられる。フォトルミネセンス材料の、人間の知覚における視覚可能な最も低い実質上の限界は、０．０３２ｍｃｄ／ｍ２であると確立される。１３インチ×４インチのバンドが、４枚のブレードのそれぞれの側面に付与されると仮定すれば、点光源輝度は、距離の２乗に反比例する。
【００３５】
Ｉ１（ｄ１）２＝Ｉ２（ｄ２）２
【００３６】
【表５】
【００３７】
したがって、プロペラは航空機の近くで働いている全職員によって容易に見られ得るが、航空機からかなりの距離では見られない。したがって、ＬＬＬＩ材料がチャージを終えた後１０分以内であって、表２に示す高い発光性能を示す場合でさえ、人間がＬＬＬＩマーキングを観察するためには、航空機の７５〜１００メートル以内にいる必要がある。飛行中の航空機探知における危険または飛行操作中において地上基地職員が気を散らす危険は無視できる程度である。
【００３８】
環境の露光テストにより、ＬＬＬＩフォトルミネセンス材料の発光性能が、ＵＶ、塩の散布、湿度／湿気および−４０℃から８０℃の温度範囲によって影響を受けなかったことが証明された。さらに、発光性能は極端なｐＨ、炭化水素ベースの生成物または溶剤によって影響されなかった。
【００３９】
ＬＬＬＩフォトルミネセンスおよび反射材料を付与する多くの方法がある。しかし、設計、材料および性能特性は、２つの主要な考えに向けられる。それは、図２および４に示されるフォトルミネセンス塗装システム、および図１および３に示される強力な接着剤で固着される薄いＬＬＬＩ薄膜である。これらの２つのシステムは、成功に対して最もよい機会を提供する一方で、付与の容易さ、安価であることおよび簡易性を有するという利益を提供する。
【実施例】
【００４０】
図２および４に示されるように、フォトルミネセンス塗装システムは３つの部分で構成される。それは、プロペラ２０２に付与される、白色反射ベースプライマー塗装２０４、フォトルミネセンス塗装２０６、および必要に応じて付与される透明保護トップコートシーラー２０８である。これら３つの塗装の各々は、高固形分を有する２成分型湿分硬化性ポリウレタン塗料で構成される。成分Ａはポリエステル樹脂、顔料および溶剤でなる。硬化剤として作用する成分Ｂは、透明な脂肪族イソシアネート樹脂および溶剤でなる。それぞれの塗料は、合計９〜１８ミルの厚みのＬＬＬＩ塗装システムを作製する場合には、厚さ３〜６ミルで塗布される。塗装システムは、特に厳しい作業環境で作業するために作り出される。それらは、以下の性能特性を満足させるために独立して試験された：ＡＳＴＭ ５２２（方法Ｂ）に従って試験したときの低温柔軟性；ＡＳＴＭ Ｄ ４０６０−８４に従って試験したときの耐摩耗性；ＡＳＴＭ−Ｇ２６に従って６０００ワットキセノンアークウェザロメーターで試験したときの耐候性；ＡＳＴＭ Ｄ ２２４７−６８に従って試験したときの耐湿性；分速１００フィートの速度で、砂／塵を含む気流にさらしたときの耐腐食性；ＦＥＤ−ＳＴＤ−１４１（方法６３０１）に従って試験した時の密着性；耐溶剤性；様々な炭化水素ベースの油および燃料に対する耐性；耐湿性；ＡＳＴＭ Ｂ １１７−７３に従って試験したときの耐塩スプレー性。ＬＬＬＩ塗装システムが付与される基材の表面の調製は、マイルドな研磨剤の使用により１〜２ミルの表面形状を作り出し、次いで溶剤を拭き取ることを含む。次いで、ＬＬＬＩ塗装システム（白色反射性プライマー、フォトルミネセンス塗料およびトップコートシーラー）の各々の塗装が、ブラシ、ローラーまたはスプレー法で付与され得る。白色反射性プライマーはまた、フォトルミネセンス塗料に対するトップコートとして作用し得る。ＬＬＬＩシステムの３つの塗料のそれぞれは、「Ｌｕｎａ Ｃｏａｔ」の名称でLuna Technologies Internationalによるライセンスの下で製造されている。
【００４１】
フォトルミネセンス薄膜システムもまた、次の３つの部分で構成される：フォトルミネセンス薄膜１０４；接着薄膜１０８；およびエッジシーラー１０６。適切なフォトルミネセンス薄膜は、白い反射性の裏打材と共押出しされるフォトルミネセンスナイロン樹脂ベースの薄膜および白い反射性の裏打材と共押出しされるフルオロポリマー薄膜を含む。これらのフォトルミネセンス薄膜材料は、両者とも特にプロペラに付与するために開発され、およそ１２〜１４ミルの厚みを有し、そして優れた耐摩耗性を提供する。この薄膜が６ミルと１８ミルとの間であり、かつ本発明の教示している範囲内であり得ることは理解すべきである。両方のフォトルミネセンス薄膜は、均一な厚さ、反復可能性および付与の容易性という利点を提供する。しかし、ナイロンフォトルミネセンス薄膜は、特別優れた耐腐食性を提供するが、ＰＶＣ材料と比較して柔軟性が得られない。フルオロポリマーフォトルミネセンス薄膜はおよそ１４〜１６ミルの厚さである。ＰＶＣ材料が６ミルと２２ミルとの間の厚みであり、かつ本発明の教示している範囲内であり得ることは理解すべきである。極端に柔軟なフルオロポリマー材料は、付与されると、どんな形状にも容易に適合する。そのエラストマ特性は、プロペラ操作に関連する動的外力および負荷に耐えることを可能にする。接着薄膜１０８は、取付が容易であり、均一であり品質が変化しないため、フォトルミネセンス薄膜をプロペラ１０２に付与するために用いられる。広範囲にわたる研究の後、高性能の感圧性の薄い接着薄膜を４つ選択した。すべて両面接着剤であり、そしてフォトルミネセンス薄膜と基材との間の低温流れを有し、硬化させることにより高強度の永久的な結合を作り出すという能力により特徴づけられる。４つの好ましい接着剤は、ＡＤＣＨＥＭ７４７、ＡＤＣＨＥＭ７３２５、３Ｍ９４６９、および３Ｍ９５００ＰＣである。ＡＤＣＨＥＭ７４７接着転写テープは、厚み３〜５ミルで高い初期接着性を有し、種々の基材および積層体に接着する軟らかいアクリル系の永続型感圧性接着フィルムである。それは、優れた一般的な剥離および剪断能力を示し、その値は、基材および積層体のタイプに依存する。ＡＤＣＨＥＭ７３２５接着転写テープは、厚み２〜３ミルの適度な初期接着性を有する硬いアクリル系永続型感圧性フィルムであり、様々な環境条件で良好な耐性を示す。これはまた、その接着力が時間の経過により形成される結合により、優れた一般的な剪断および剥離特性を提供する。特定の性能の値はまた、基材および積層体のタイプに依存する。３ＭＦ−９４６９ＰＣ接着転写テープは、高い表面エネルギーを有する材料の上でその能力を最大に発揮する２〜５ミルの転写型テープである。高い剪断力を提供することに加えて、溶剤、湿気および紫外線照射に対して非常に耐性があり、そして幅広い温度範囲に耐性がある。好ましい実施態様では、接着材料についての温度範囲は−３０℃から１００℃である。３Ｍ９５００ＰＣは、厚み３〜５ミルの高い初期接着性を持つポリエステル系接着剤である。高速プロペラまたはローターへのＬＬＬＩ薄膜を用いる適用においては、フィルムの周囲に付加的にエッジシーラーを付与することが要求され得る。薄膜の前縁部においては、フィルム剥離の可能性が最も高く、このことにより接着フィルム全体が壊滅的に破壊されるおそれがある。所定のブレードにおける薄膜全体の損失は、高速プロペラまたはローターに重大な不均衡を引き起こし得る。3M Corporationは、この環境に最も適した２つのエッジシーラーを製造している：3M Scotch-Weld 2216 B/Aおよび3M Scotch-Weld 3532 B/A。Scotch Weld 2216 B/Aは２液性のエポキシ系接着剤であり、高い剥離強度および剪断強さを有する、柔軟な耐衝撃性のオーバーラップ結合を提供する。オーバーラップ剪断強さは作業温度、薄膜および基材のタイプに依存して９００〜１６００ｐｓｉの範囲である。この製品は湿度および塩の散布を含む環境条件に対する特異な耐性、ならびに多くの工業用溶剤、潤滑油および燃料に対する耐性を示す。粘性を有するScotch-Weld 2216は取り扱うことが容易であり、平滑で過渡的な結合を形成し、フィルムの前縁部を基材に封止する。Scotch Weld 3532 B/Aは２成分型のポリウレタン系接着剤であり、室温で速やかに硬化し、丈夫な耐衝撃性構造の結合を形成する。この材料は１５分以内で固まり、そして２４時間で完全に硬化すると、非常に良好な剪断強さおよび剥離強度を示す。オーバーラップ剪断強さは作業温度、薄膜のタイプおよび基材に依存し６００〜１２００ｐｓｉの範囲である。引っ張り強さは９８％の伸びで３０００ｐｓｉである。このエッジシーラーは基材および積層体の広い範囲について適している。上述の接着剤およびエッジシーラーは例示であり、そして他の接着剤およびエッジシーラーが本発明の範囲内に包含されることを理解すべきである。
【００４２】
上記で論じられた２つの方法は、現在操作しているプロペラについて適用可能である。しかし、高電界薄膜エレクトロルミネセンス（ＴＦＥＬ）薄膜が、電気出力能力および電気的な着氷防止のような特性を有して設計される将来的にふさわしいプロペラに組み込まれ得る。図５に示されるように、プロペラ５０２は、プロペラに組み込まれたＴＦＥＬを示す。ＴＦＥＬデバイスは、高エネルギー電子によって特に改変された蛍りん光体（例えばＺｎＳ：Ｍｎ）中の光放出センター（アクチベータと呼ばれる）が発する衝撃励起によって光を発生させる。蛍りん光体中の高エネルギー電子は、付与された電界からそれらのエネルギーを得る。ＴＦＥＬは５層で構成される薄膜積層ラミネートである：すなわち、蛍りん光体層５１２が２つの絶縁体層５１１の間にはさまれ、さらにこれが２つの電極５１０にはさまれた構造を有する。さらに、ＴＦＥＬの表面に付与された、透明、耐摩耗性、ＵＶ耐性のポリカーボネートプレート５０９があり、ブレード表面で輝く。中心の蛍りん光体層は、十分大きな電界（１．５ＭＶ／ｃｍのオーダー）がそれと交差して付与されると光を放射する。電流制限層（絶縁体）は、ショートを防ぐことによって信頼性の高いデバイス構造を形成するために必要とされる。絶縁体は、容量性のチャージおよび放電による変位電流レベルの最大電流を制限する。最終的に、ＴＦＥＬ薄膜の表面および底面の電極により、基礎的な容量電気構造物が達成される。表面電極は、保護プレートの真下に存在し、放射された光を見ることを可能にするために透明である。５層のＴＦＥＬ薄膜の全体の厚みは２０〜８０ミルである。薄膜はプロペラ構造物に作られた浅い凹状のくぼみに包埋される。回路として働く導線は、プロペラの中心を通って伸び、あるいはプロペラが複合構造物であれば、プロペラ表面のちょうど下に存在する。ポリカーボネートカバープレートは、およそ１０〜３０ミルの厚みであり、ＴＦＥＬ薄膜の表面に配置される。カバープレートの周辺部分は、プロペラにおけるのと同じ樹脂構成を用いてプロペラ構造物に接着される。移行部分は、きれいにされ、プロペラ上に滑らかな航空力学的プロファイルが形成される。回路を作動させると、与えられる電圧が最小閾値を超える場合、ＴＦＥＬ薄膜が蛍りん光体層を通して電流を流すコンデンサーとして作用する。閾値は絶縁体の選択によって決定され得、利用できる電気的な力を発生させるパラメーターに基づいて設計され得る。薄膜蛍りん光体層もまた、コンデンサーのように作動する。内部の蛍りん光体電圧が閾値を超えると、実際に電流が蛍りん光体層を流れ、そして光発光中心を励起させる。ＺｎＳ：ＭｎＴＦＥＬ蛍りん光体では、ＺｎＳはＭｎ原子光発光中心でドープされたホスト格子である。蛍りん光体ホスト格子であるために、ＺｎＳは、吸収することなく可視光を放射するのに十分大きく、かつ高エネルギー（＞２ｅＶ）の電子を効果的に輸送するのに十分大きな禁止帯幅を有するという基本的な必要条件を満足する。ＴＦＥＬ薄膜により生じる輝度レベルは、与えられる電圧および周波数により、１５０〜４００ｎｉｔｓの範囲である。これらの光放射デバイスは熱を発生せず、出力‐光比が低い。したがって、それらは大変効率的で信頼性が高い。エレクトロルミネセンス技術の固体状態の特質により、ＴＦＥＬが非常に耐久性を有し、平面パネル照明について好ましい特性となる。薄く柔軟なＴＦＥＬは、容易に形成され得、翼側面の外形にフィットする。ＴＦＥＬ薄膜の他の好ましい特徴は、軽量であること；均一な光の出力を有すること；低消費電力であること；環境耐性を有すること；経済的であること；光の出力を変化させ得ること；および損傷許容性を有すること含む。薄膜を交換することなく３０００時間を越えるＴＦＥＬの光の作用が期待され、これによって、すでに電気発生能力を備えたプロペラにおいて、魅力的な永久的な解決が達成される。これらのプロペラは、これらの低出力デバイスを操作するための過剰の電気容量を利用するために容易に変更され得る。代表的な消費電力は１平方メートルあたり８〜１０ミリワットである。そして、上記で検討されたＬＬＬＩ薄膜と違って、ＴＦＥＬシステムは航空機のオペレーターによって制御される利点を提供する。
【００４３】
本願に引用される書類、特許、雑誌記事および他の資料は、引用文としてここに組み込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
この詳細な説明は、航空機のプロペラについて説明されているが、本発明の教示は、目的物の照明を行なうことが望ましいと考えられる、いかなる回転物体にも利用され得ることが理解されるべきである。特に、本発明の教示は、ヘリコプターローターまたは工業用用途（例えば、ファン、車輪またはスポークプーリー付ベルト駆動機構、ロータリー粉砕機、パルパー、破砕機またはミキサー、丸鋸の刃または帯鋸の刃のような切断装置、または危険な回転部品を有することを特徴とする類似のデバイス）についてのフォトルミネセンス照明源に利用されるが、それらの用途に限られない。
【００４５】
本発明は添付の図を参照に好ましい実施態様について十分記載しているけれども、様々な変更および改変は当業者に明らかであり得ることを理解すべきである。このような変更および改変は、添付の請求の範囲によって定める本発明の範囲から逸脱しない限り、該範囲に包含されるということを理解すべきである。
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００２年７月２２日に提出された「回転物体用の弱光レベル照明」という名称の米国仮出願６０／３９７，０１７についての優先権を主張する。その全体の内容は参照としてここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般的に視認性を高め損傷を防止することを目的とした、回転物体の照明方法に関し、特に地上での事故を最小限にするための、航空機産業および工業におけるロータリーブレードの弱光レベル照明（ＬＬＬＩ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
ロータリーブレード照明についての従来からの考えは、化学発光光源および電気的光源の使用を包含する。ブレード端部の電気光源は、航空機から電力を引き出すのに必要な回路機構を統合すると設計を複雑にする。さらに、これらのシステムによりブレードの先端にかなりの重量が付加され（これは、ハブ付近の断面厚さまたは断面係数の増加により不利に働く）、望まない重量が付加されるという結果を生じる。化学発光光源は、化学反応が効果的な照明を提供するのは限られた時間であるために、頻繁に取り替える必要がある。Ａｕｔｈｉｅｒの特許文献１、特許文献２および特許文献３は、航空機産業における化学発光光源の使用を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，９１６，５８１号
【特許文献２】米国特許第５，４１６，６７２号
【特許文献３】米国特許第５，７９３，１６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、地上での事故の効果的な抑止を提供し、あるいは乗物またはデバイスからエネルギーを引き出すことなくプロペラを照明することの可能な、ロータリーブレード用の弱光レベル照明を提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、耐摩耗性で、受動的に再チャージ可能であり、かつ自己再生可能なロータリーブレード用の弱光レベル照明を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、アビオニクス機器のロータリーブレードに付与した場合、可視光を与えて地上での事故を防止するが、航空機が探知されにくい弱光レベル照明を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の広い局面によれば、ロータリーブレードに付与されるための弱光レベル照明の処理が提供される。
【０００９】
本発明の第二の広い局面によれば、プライマー塗装、受動的にチャージされるルミネセンス塗装およびトップコートシーラーを有するフォトルミネセンス塗装システムが提供される。
【００１０】
本発明の第三の広い局面によれば、ロータリーブレードに組み込まれるエレクトロルミネセンス薄膜が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい実施態様に従って構成された弱光レベル照明処理を行った状態のプロペラであり、薄膜が回転ブレードに接着されている。
【図２】本発明の他の好ましい実施態様に従って構成された弱光レベル照明処理を行った状態のプロペラであり、フォトルミネセンス塗料が回転ブレードに付与されている。
【図３】図１の回転ブレードの断面図である。
【図４】図２の回転ブレードの断面図である。
【図５】回転ブレードに組み合わされたエレクトロルミネセンス薄膜の断面図である。
【図６】本発明の好ましい実施態様の弱光レベル照明処理物について、時間の経過による輝きの減少を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の他の目的および特徴は、以下の好ましい実施態様の詳細な説明により明らかとなる。
【００１３】
本発明を説明する前に、いくつかの用語を定義するのが便利である。本願を通じて以下の定義が用いられることが認識されるべきである。
【００１４】
用語の定義が用語の一般的に用いられる意味とずれる場合は、特に示さない限り、出願人は以下に与えられる定義を便用することを意図する。
【００１５】
本発明の目的において、用語「消光時間」は、光源の残光が０．０３２ｍｃｄ／ｍ２または人間の知覚の限界の約１００倍にまで減少させるために必要な時間をいう。
【００１６】
本発明の目的において、用語「ロータリーブレード」または「回転ブレード」は、飛行機、ヘリコプターを駆動させ、あるいは空気または水のような流体を動かすための、放射状の羽を有し回転式のハブを有するデバイスをいう。
【００１７】
本発明の目的において、用語「実質的に透明」は、下の材料が容易に認識され得る特性をいう。
【００１８】
本発明の目的において、用語「受動的にチャージされる」は、自然のまたは人工的な光源への暴露によってチャージされ得る非放射性のフォトルミネセンス材料をいう。
【００１９】
高速で回転する航空機プロペラおよびローターは、特に視界が悪い／弱光の条件において、航空機の陸上整備員、乗務員および通行人に対して安全性を脅かす危険なものとなる。騒がしくハイテンポのフライト操作によって潜在的に気が散らされた地上およびフライト職員は、不注意にも毎年悲惨な結果に襲われる。この長年の安全性についての問題の、可能性のある解決法には、プロペラ翼に革新的な弱光レベル照明（ＬＬＬＩ）フォトルミネセンス材料を付与し、非常に効果的な視覚による警告表示をつくり出すことが包含される。ＬＬＬＩの概念は、画期的であり、長期持続性、高い輝きを有し、非放射性のフォトルミネセンス材料を、同等に効果のある逆反射の材料を加えるという追加のオプションと組み合わせ、そのことにより、あらゆる照明条件下におけるプロペラブレードの視認性を劇的に改善させている。ＬＬＬＩの適用により、プロペラの航空力学上の性能または航空機探知に妥協することなく、視認性、材料の接着性、耐久性、耐摩耗性および設置の容易さが最大となる。
【００２０】
ＬＬＬＩ材料は航空機の操作時間中、あらゆる天候および照明の条件、そして悪条件においても見ることが可能である。人間の視覚システムは、明るい環境から暗い環境に行くと、より感受性が高くなる。この現象は、一般的に暗順応といわれる。これは多くの光が目に入るように瞳孔が広がるために生じる。光化学的な変化により、目の中の桿状体および錘状体はより感受性が高くなる。網薄膜の錘状体は最初の数秒後、およそ６倍感受性が高くなる。３０分後では、１３倍以上感受性が高くなる。輝度光度計（これは所定の距離で光源からの明るさの値を測定する）を用いても、暗順応については説明できない。人間の視覚システムと違って、それらは感受性が一定のままである。したがって、輝度光度計は弱い光源によって感じられる光を過小評価する。図６はＬＬＬＩフォトルミネセンス材料について、人間の目によって「感じられる」輝度と光度計が測定するものとが異なることを説明するための減衰曲線を示す。
【００２１】
フォトルミネセンスの背後にある基本的な原理は簡単であり、発光体の原子または分子の軌道を回る電子が励起中、フォトンとの衝突によりエネルギーを吸収することである。励起源は電磁波照射−所定時間内の可視および不可視光である。フォトルミネセンス材料は励起エネルギー源により定常状態に達し、完全に「チャージされる」または「活性化される」と考えられる。励起源が失われると、より低いエネルギー励起状態に置かれた電子はゆっくりともとの状態に戻り、そして蓄積したエネルギーを可視光の形で放出する。「残光」と呼ばれるこの光は、暗所で白熱光光源として知覚される。残光の強さは発光性能を示し、そしてフォトルミネセンス材料のｍ２あたりのミリカンデラ単位で測定される。発光性能および完全にチャージする時間は、利用される蛍りん光体に特有である。すべての蛍りん光体について、残光は双曲線状の減衰を示しながら経時的に減少する。
【００２２】
減衰を示す式は次のとおりである：
【００２３】
【数１】
【００２４】
ここで、ｔは時間（秒）；Ｌ０は１平方メートル当たりのミリカンデラ（ｍｃｄ／ｍ２）で測定された初期輝度；Ｌｔは時間ｔにおける輝度；ならびにαおよびｂはフォトルミネセンス材料の化学組成および物理的特性に依存する定数である。フォトルミネセンス材料の現実的な実用性を評価するときに、その明るさおよび寿命を計るために用いられる１つの特徴が消光時間である。これは、残光が０．０３２ｍｃｄ／ｍ２または人間の知覚の限界の約１００倍にまで減少するのに必要な時間として定義される。
【００２５】
ＬＬＬＩの概念は、希土類元素で構成される、強力で持続性のある、非放射性の蛍りん光体を包含する。蛍りん光体密度はチャージ単位あたりの最大の発光性能について最適化される。ＬＬＬＩフォトルミネセンス材料の発光性能はまた、励起光源および露光の継続時間による材料の表面照度の強さによって決定される。表面照度は、光源の輝度と、照射されるフォトルミネセンス材料の表面および光源の距離との関数である。活性化についてのバリエーションの可能性は無数にある。したがって、光活性化状態の範囲で用いてテストすることによって「現実の」操作上のシナリオを反映するＬＬＬＩ性能を評価することが重要である。以下の表１は、テストを行なったいくつかの条件についての表面照度を示す。表面照度をルクス単位で測定し、表面照度の測定をIM-2D照度計を用いて行った。
【００２６】
【表１】
【００２７】
以下の表２は、光源（５００Ｗキセノン光で５分の露光時間）が除去された後、測定されたＬＬＬＩ材料の輝度値を示す。輝度測定を、SED033可視光検知器付きのInternational Light IL1700リサーチ放射測定器を用いて行った。
【００２８】
【表２】
【００２９】
明らかに、フォトルミネセンス材料の性能は高く、より輝き、そしてより長く照明する。しかし、光の条件はいつも最適とは限らないので、弱光レベルで活性化されたときの発光性能を「最も悪い場合」の条件として決定することが重要である。このテストについて、テストを行う１時間前に、サンプルを、該サンプル表面が２５ルクスとなるように蛍光灯で照らした。光源を除去し、そして得られた輝度の結果を以下の表３に示す。
【００３０】
【表３】
【００３１】
実用の発光性能に近い概算値を確立するために、大まかな原型を組み立てた。空間内および作業空間周囲の環境にある蛍光灯は、ＬＬＬＩフォトルミネセンス材料に対する活性化の源であり、その強度は、ほぼいつものようにハンガーを見つけられる程度であった。それにより、マーキングの表面は、中程度に低い照度（１８０〜２００ルクス）となった。「材料を活性化」させる露光時間は１２時間だった。光源を消し、次いで、フォトルミネセンスマーキングを５．４時間監視を行なった。これは、プロペラ駆動の航空機の操作上の限界の最大を代表している。回転しているとき、処理されたブレードは明るい円を生じさせた。以下の表４に示すようにマーキングの輝度が減衰するまで、ほぼ５時間半のテスト時間の間、容易に目に見えた。
【００３２】
【表４】
【００３３】
０．０３２ｍｃｄ／ｍ２の輝度値は人間の知覚に対する限界の１００倍を表すことを思い出していただきたい。したがって、強い光と同様、弱光での活性化条件で、フォトルミネセンスマーキングは、代表的なフライトのシナリオ（飛行準備、離陸、着陸および陸上作業）において容易に目に見えることが明らかである。発光性能は、活性化の光の強度または露光時間のいずれかが最大となれば高められ得る。好ましい実施態様では、フォトルミネセンス材料は航空機の作業時間の全体にわたり容易に目に見える。
【００３４】
ＬＬＬＩ処理されたプロペラマーキングが、飛行中の航空機に不必要な注意を引きつけること、または航空機の近くで働いていない地上職員を混乱させるという懸念を解消するために、以下の表５に示される数学的分析の結果により、フォトルミネセンスの光源の照射は、（１）時間および（２）材質の量またはマーキングの面積の関数であると考えられる。フォトルミネセンス材料の、人間の知覚における視覚可能な最も低い実質上の限界は、０．０３２ｍｃｄ／ｍ２であると確立される。１３インチ×４インチのバンドが、４枚のブレードのそれぞれの側面に付与されると仮定すれば、点光源輝度は、距離の２乗に反比例する。
【００３５】
Ｉ１（ｄ１）２＝Ｉ２（ｄ２）２
【００３６】
【表５】
【００３７】
したがって、プロペラは航空機の近くで働いている全職員によって容易に見られ得るが、航空機からかなりの距離では見られない。したがって、ＬＬＬＩ材料がチャージを終えた後１０分以内であって、表２に示す高い発光性能を示す場合でさえ、人間がＬＬＬＩマーキングを観察するためには、航空機の７５〜１００メートル以内にいる必要がある。飛行中の航空機探知における危険または飛行操作中において地上基地職員が気を散らす危険は無視できる程度である。
【００３８】
環境の露光テストにより、ＬＬＬＩフォトルミネセンス材料の発光性能が、ＵＶ、塩の散布、湿度／湿気および−４０℃から８０℃の温度範囲によって影響を受けなかったことが証明された。さらに、発光性能は極端なｐＨ、炭化水素ベースの生成物または溶剤によって影響されなかった。
【００３９】
ＬＬＬＩフォトルミネセンスおよび反射材料を付与する多くの方法がある。しかし、設計、材料および性能特性は、２つの主要な考えに向けられる。それは、図２および４に示されるフォトルミネセンス塗装システム、および図１および３に示される強力な接着剤で固着される薄いＬＬＬＩ薄膜である。これらの２つのシステムは、成功に対して最もよい機会を提供する一方で、付与の容易さ、安価であることおよび簡易性を有するという利益を提供する。
【実施例】
【００４０】
図２および４に示されるように、フォトルミネセンス塗装システムは３つの部分で構成される。それは、プロペラ２０２に付与される、白色反射ベースプライマー塗装２０４、フォトルミネセンス塗装２０６、および必要に応じて付与される透明保護トップコートシーラー２０８である。これら３つの塗装の各々は、高固形分を有する２成分型湿分硬化性ポリウレタン塗料で構成される。成分Ａはポリエステル樹脂、顔料および溶剤でなる。硬化剤として作用する成分Ｂは、透明な脂肪族イソシアネート樹脂および溶剤でなる。それぞれの塗料は、合計９〜１８ミルの厚みのＬＬＬＩ塗装システムを作製する場合には、厚さ３〜６ミルで塗布される。塗装システムは、特に厳しい作業環境で作業するために作り出される。それらは、以下の性能特性を満足させるために独立して試験された：ＡＳＴＭ ５２２（方法Ｂ）に従って試験したときの低温柔軟性；ＡＳＴＭ Ｄ ４０６０−８４に従って試験したときの耐摩耗性；ＡＳＴＭ−Ｇ２６に従って６０００ワットキセノンアークウェザロメーターで試験したときの耐候性；ＡＳＴＭ Ｄ ２２４７−６８に従って試験したときの耐湿性；分速１００フィートの速度で、砂／塵を含む気流にさらしたときの耐腐食性；ＦＥＤ−ＳＴＤ−１４１（方法６３０１）に従って試験した時の密着性；耐溶剤性；様々な炭化水素ベースの油および燃料に対する耐性；耐湿性；ＡＳＴＭ Ｂ １１７−７３に従って試験したときの耐塩スプレー性。ＬＬＬＩ塗装システムが付与される基材の表面の調製は、マイルドな研磨剤の使用により１〜２ミルの表面形状を作り出し、次いで溶剤を拭き取ることを含む。次いで、ＬＬＬＩ塗装システム（白色反射性プライマー、フォトルミネセンス塗料およびトップコートシーラー）の各々の塗装が、ブラシ、ローラーまたはスプレー法で付与され得る。白色反射性プライマーはまた、フォトルミネセンス塗料に対するトップコートとして作用し得る。ＬＬＬＩシステムの３つの塗料のそれぞれは、「Ｌｕｎａ Ｃｏａｔ」の名称でLuna Technologies Internationalによるライセンスの下で製造されている。
【００４１】
フォトルミネセンス薄膜システムもまた、次の３つの部分で構成される：フォトルミネセンス薄膜１０４；接着薄膜１０８；およびエッジシーラー１０６。適切なフォトルミネセンス薄膜は、白い反射性の裏打材と共押出しされるフォトルミネセンスナイロン樹脂ベースの薄膜および白い反射性の裏打材と共押出しされるフルオロポリマー薄膜を含む。これらのフォトルミネセンス薄膜材料は、両者とも特にプロペラに付与するために開発され、およそ１２〜１４ミルの厚みを有し、そして優れた耐摩耗性を提供する。この薄膜が６ミルと１８ミルとの間であり、かつ本発明の教示している範囲内であり得ることは理解すべきである。両方のフォトルミネセンス薄膜は、均一な厚さ、反復可能性および付与の容易性という利点を提供する。しかし、ナイロンフォトルミネセンス薄膜は、特別優れた耐腐食性を提供するが、ＰＶＣ材料と比較して柔軟性が得られない。フルオロポリマーフォトルミネセンス薄膜はおよそ１４〜１６ミルの厚さである。ＰＶＣ材料が６ミルと２２ミルとの間の厚みであり、かつ本発明の教示している範囲内であり得ることは理解すべきである。極端に柔軟なフルオロポリマー材料は、付与されると、どんな形状にも容易に適合する。そのエラストマ特性は、プロペラ操作に関連する動的外力および負荷に耐えることを可能にする。接着薄膜１０８は、取付が容易であり、均一であり品質が変化しないため、フォトルミネセンス薄膜をプロペラ１０２に付与するために用いられる。広範囲にわたる研究の後、高性能の感圧性の薄い接着薄膜を４つ選択した。すべて両面接着剤であり、そしてフォトルミネセンス薄膜と基材との間の低温流れを有し、硬化させることにより高強度の永久的な結合を作り出すという能力により特徴づけられる。４つの好ましい接着剤は、ＡＤＣＨＥＭ７４７、ＡＤＣＨＥＭ７３２５、３Ｍ９４６９、および３Ｍ９５００ＰＣである。ＡＤＣＨＥＭ７４７接着転写テープは、厚み３〜５ミルで高い初期接着性を有し、種々の基材および積層体に接着する軟らかいアクリル系の永続型感圧性接着フィルムである。それは、優れた一般的な剥離および剪断能力を示し、その値は、基材および積層体のタイプに依存する。ＡＤＣＨＥＭ７３２５接着転写テープは、厚み２〜３ミルの適度な初期接着性を有する硬いアクリル系永続型感圧性フィルムであり、様々な環境条件で良好な耐性を示す。これはまた、その接着力が時間の経過により形成される結合により、優れた一般的な剪断および剥離特性を提供する。特定の性能の値はまた、基材および積層体のタイプに依存する。３ＭＦ−９４６９ＰＣ接着転写テープは、高い表面エネルギーを有する材料の上でその能力を最大に発揮する２〜５ミルの転写型テープである。高い剪断力を提供することに加えて、溶剤、湿気および紫外線照射に対して非常に耐性があり、そして幅広い温度範囲に耐性がある。好ましい実施態様では、接着材料についての温度範囲は−３０℃から１００℃である。３Ｍ９５００ＰＣは、厚み３〜５ミルの高い初期接着性を持つポリエステル系接着剤である。高速プロペラまたはローターへのＬＬＬＩ薄膜を用いる適用においては、フィルムの周囲に付加的にエッジシーラーを付与することが要求され得る。薄膜の前縁部においては、フィルム剥離の可能性が最も高く、このことにより接着フィルム全体が壊滅的に破壊されるおそれがある。所定のブレードにおける薄膜全体の損失は、高速プロペラまたはローターに重大な不均衡を引き起こし得る。3M Corporationは、この環境に最も適した２つのエッジシーラーを製造している：3M Scotch-Weld 2216 B/Aおよび3M Scotch-Weld 3532 B/A。Scotch Weld 2216 B/Aは２液性のエポキシ系接着剤であり、高い剥離強度および剪断強さを有する、柔軟な耐衝撃性のオーバーラップ結合を提供する。オーバーラップ剪断強さは作業温度、薄膜および基材のタイプに依存して９００〜１６００ｐｓｉの範囲である。この製品は湿度および塩の散布を含む環境条件に対する特異な耐性、ならびに多くの工業用溶剤、潤滑油および燃料に対する耐性を示す。粘性を有するScotch-Weld 2216は取り扱うことが容易であり、平滑で過渡的な結合を形成し、フィルムの前縁部を基材に封止する。Scotch Weld 3532 B/Aは２成分型のポリウレタン系接着剤であり、室温で速やかに硬化し、丈夫な耐衝撃性構造の結合を形成する。この材料は１５分以内で固まり、そして２４時間で完全に硬化すると、非常に良好な剪断強さおよび剥離強度を示す。オーバーラップ剪断強さは作業温度、薄膜のタイプおよび基材に依存し６００〜１２００ｐｓｉの範囲である。引っ張り強さは９８％の伸びで３０００ｐｓｉである。このエッジシーラーは基材および積層体の広い範囲について適している。上述の接着剤およびエッジシーラーは例示であり、そして他の接着剤およびエッジシーラーが本発明の範囲内に包含されることを理解すべきである。
【００４２】
上記で論じられた２つの方法は、現在操作しているプロペラについて適用可能である。しかし、高電界薄膜エレクトロルミネセンス（ＴＦＥＬ）薄膜が、電気出力能力および電気的な着氷防止のような特性を有して設計される将来的にふさわしいプロペラに組み込まれ得る。図５に示されるように、プロペラ５０２は、プロペラに組み込まれたＴＦＥＬを示す。ＴＦＥＬデバイスは、高エネルギー電子によって特に改変された蛍りん光体（例えばＺｎＳ：Ｍｎ）中の光放出センター（アクチベータと呼ばれる）が発する衝撃励起によって光を発生させる。蛍りん光体中の高エネルギー電子は、付与された電界からそれらのエネルギーを得る。ＴＦＥＬは５層で構成される薄膜積層ラミネートである：すなわち、蛍りん光体層５１２が２つの絶縁体層５１１の間にはさまれ、さらにこれが２つの電極５１０にはさまれた構造を有する。さらに、ＴＦＥＬの表面に付与された、透明、耐摩耗性、ＵＶ耐性のポリカーボネートプレート５０９があり、ブレード表面で輝く。中心の蛍りん光体層は、十分大きな電界（１．５ＭＶ／ｃｍのオーダー）がそれと交差して付与されると光を放射する。電流制限層（絶縁体）は、ショートを防ぐことによって信頼性の高いデバイス構造を形成するために必要とされる。絶縁体は、容量性のチャージおよび放電による変位電流レベルの最大電流を制限する。最終的に、ＴＦＥＬ薄膜の表面および底面の電極により、基礎的な容量電気構造物が達成される。表面電極は、保護プレートの真下に存在し、放射された光を見ることを可能にするために透明である。５層のＴＦＥＬ薄膜の全体の厚みは２０〜８０ミルである。薄膜はプロペラ構造物に作られた浅い凹状のくぼみに包埋される。回路として働く導線は、プロペラの中心を通って伸び、あるいはプロペラが複合構造物であれば、プロペラ表面のちょうど下に存在する。ポリカーボネートカバープレートは、およそ１０〜３０ミルの厚みであり、ＴＦＥＬ薄膜の表面に配置される。カバープレートの周辺部分は、プロペラにおけるのと同じ樹脂構成を用いてプロペラ構造物に接着される。移行部分は、きれいにされ、プロペラ上に滑らかな航空力学的プロファイルが形成される。回路を作動させると、与えられる電圧が最小閾値を超える場合、ＴＦＥＬ薄膜が蛍りん光体層を通して電流を流すコンデンサーとして作用する。閾値は絶縁体の選択によって決定され得、利用できる電気的な力を発生させるパラメーターに基づいて設計され得る。薄膜蛍りん光体層もまた、コンデンサーのように作動する。内部の蛍りん光体電圧が閾値を超えると、実際に電流が蛍りん光体層を流れ、そして光発光中心を励起させる。ＺｎＳ：ＭｎＴＦＥＬ蛍りん光体では、ＺｎＳはＭｎ原子光発光中心でドープされたホスト格子である。蛍りん光体ホスト格子であるために、ＺｎＳは、吸収することなく可視光を放射するのに十分大きく、かつ高エネルギー（＞２ｅＶ）の電子を効果的に輸送するのに十分大きな禁止帯幅を有するという基本的な必要条件を満足する。ＴＦＥＬ薄膜により生じる輝度レベルは、与えられる電圧および周波数により、１５０〜４００ｎｉｔｓの範囲である。これらの光放射デバイスは熱を発生せず、出力‐光比が低い。したがって、それらは大変効率的で信頼性が高い。エレクトロルミネセンス技術の固体状態の特質により、ＴＦＥＬが非常に耐久性を有し、平面パネル照明について好ましい特性となる。薄く柔軟なＴＦＥＬは、容易に形成され得、翼側面の外形にフィットする。ＴＦＥＬ薄膜の他の好ましい特徴は、軽量であること；均一な光の出力を有すること；低消費電力であること；環境耐性を有すること；経済的であること；光の出力を変化させ得ること；および損傷許容性を有すること含む。薄膜を交換することなく３０００時間を越えるＴＦＥＬの光の作用が期待され、これによって、すでに電気発生能力を備えたプロペラにおいて、魅力的な永久的な解決が達成される。これらのプロペラは、これらの低出力デバイスを操作するための過剰の電気容量を利用するために容易に変更され得る。代表的な消費電力は１平方メートルあたり８〜１０ミリワットである。そして、上記で検討されたＬＬＬＩ薄膜と違って、ＴＦＥＬシステムは航空機のオペレーターによって制御される利点を提供する。
【００４３】
本願に引用される書類、特許、雑誌記事および他の資料は、引用文としてここに組み込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
この詳細な説明は、航空機のプロペラについて説明されているが、本発明の教示は、目的物の照明を行なうことが望ましいと考えられる、いかなる回転物体にも利用され得ることが理解されるべきである。特に、本発明の教示は、ヘリコプターローターまたは工業用用途（例えば、ファン、車輪またはスポークプーリー付ベルト駆動機構、ロータリー粉砕機、パルパー、破砕機またはミキサー、丸鋸の刃または帯鋸の刃のような切断装置、または危険な回転部品を有することを特徴とする類似のデバイス）についてのフォトルミネセンス照明源に利用されるが、それらの用途に限られない。
【００４５】
本発明は添付の図を参照に好ましい実施態様について十分記載しているけれども、様々な変更および改変は当業者に明らかであり得ることを理解すべきである。このような変更および改変は、添付の請求の範囲によって定める本発明の範囲から逸脱しない限り、該範囲に包含されるということを理解すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明されたデバイスであって、
回転部品；および
該回転部品の少なくとも一部の上に配置された、受動的にチャージされるフォトルミネセンス材料；を含み、
該フォトルミネセンス材料が、活性化後、人間の知覚に対する輝度値を超えて光を放射するように構成されている、
デバイス。
【請求項２】
前記フォトルミネセンス材料が、人間の知覚の１００倍を超える輝度値で光を放射するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記回転部品が、ロータリーブレード、ローター、ファン、ベルト駆動機構、車輪、スポークプーリー、ロータリー粉砕機、パルパー、破砕機、ミキサー、丸鋸の刃、および帯鋸の刃の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記回転部品の基部上に配置された反射プライマー塗装；および
前記受動的にチャージされるフォトルミネセンス塗装の少なくとも一部の上に配置されたトップコートシーラー；
をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記反射プライマー塗装が、逆反射の材料を含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記トップコートシーラーが、ポリウレタン塗料を含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記フォトルミネセンス材料が、活性化されると、少なくとも５時間半光を放射するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記フォトルミネセンス材料が、希土類蛍りん光体を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記フォトルミネセンス材料が、該フォトルミネセンス材料として希土類蛍りん光体および逆反射の材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記回転部品に組み込まれたエレクトロルミネセンス薄膜を、さらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記エレクトロルミネセンス薄膜が、２つの絶縁体の間にラミネートされた蛍りん光体を含み、さらにこれが２つの伝導体の間にラミネートされており、これらのうちのいずれか一方が実質的に透明である、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記実質的に透明な伝導体がインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記回転部品が、
近位端部および遠位端部であって、該近位端部が該遠位端部よりも薄い厚みを有する、近位端部および遠位端部；を含み、そして
前記受動的にチャージされるフォトルミネセンス材料が、該近位端部の近くに、長手方向の軸に沿って配置されている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
請求項１のデバイスを照明する方法であって、
回転部品の上に配置されたフォトルミネセンス材料を、該フォトルミネセンス材料をチャージするための活性化源で照明する工程；および
該活性化源が除去された後、該回転部品が襲う不注意な危険性を減少するために、該フォトルミネセンス材料から人間の知覚に対する輝度値を超えて光を放射する工程；
を包含する、方法。
【請求項１５】
前記光を放射する工程が、人間の知覚の１００倍を超える輝度値で光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光を放射する工程が、ロータリーブレード、ローター、ファン、ベルト駆動機構、車輪、スポークプーリー、ロータリー粉砕機、パルパー、破砕機、ミキサー、丸鋸の刃、および帯鋸の刃の少なくとも１つから光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記光を放射する工程が、ロータリーブレードから光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記光を放射する工程が、逆反射の材料および前記フォトルミネセンス材料を有する前記回転部品の表面から光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記光を放射する工程が、前記フォトルミネセンス材料の上にトップコートシーラーを有する前記回転部品の表面から光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記照明する工程が、蛍光光源、直射日光または間接太陽光、およびアーク灯光源の少なくとも１つで照明する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記光を放射する工程が、希土類蛍りん光体から光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記光を放射する工程が、前記希土類蛍りん光体および逆反射の材料を含む塗料から光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１のデバイスに塗布するためのフォトルミネセンス塗装システムであって、
反射プライマー塗装；
フォトルミネセンス材料を含み、そして該反射プライマー塗装の少なくとも一部の上に配置された受動的にチャージされるフォトルミネセンス塗装；および
該フォトルミネセンス塗装の少なくとも一部の上に配置されたトップコートシーラー
を含む、システム。
【請求項２４】
前記フォトルミネセンス塗装が、人間の知覚の１００倍を超える輝度値で光を放射するように構成されている、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記フォトルミネセンス塗装が、ロータリーブレード、ローター、ファン、ベルト駆動機構、車輪、スポークプーリー、ロータリー粉砕機、パルパー、破砕機、ミキサー、丸鋸の刃、および帯鋸の刃の少なくとも１つに塗布可能である、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記フォトルミネセンス塗装が、ロータリーブレードに塗布される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記反射プライマー塗装が、逆反射の材料を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記トップコートシーラーが、ポリウレタン塗料を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２９】
前記フォトルミネセンス材料が、活性化されると、少なくとも５時間半光を放射するように構成されている、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３０】
前記フォトルミネセンス材料が、希土類蛍りん光体を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３１】
前記フォトルミネセンス材料が、前記希土類蛍りん光体および逆反射の材料を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項１】
照明されたデバイスであって、
回転部品；および
該回転部品の少なくとも一部の上に配置された、受動的にチャージされるフォトルミネセンス材料；を含み、
該フォトルミネセンス材料が、活性化後、人間の知覚に対する輝度値を超えて光を放射するように構成されている、
デバイス。
【請求項２】
前記フォトルミネセンス材料が、人間の知覚の１００倍を超える輝度値で光を放射するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記回転部品が、ロータリーブレード、ローター、ファン、ベルト駆動機構、車輪、スポークプーリー、ロータリー粉砕機、パルパー、破砕機、ミキサー、丸鋸の刃、および帯鋸の刃の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記回転部品の基部上に配置された反射プライマー塗装；および
前記受動的にチャージされるフォトルミネセンス塗装の少なくとも一部の上に配置されたトップコートシーラー；
をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記反射プライマー塗装が、逆反射の材料を含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記トップコートシーラーが、ポリウレタン塗料を含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記フォトルミネセンス材料が、活性化されると、少なくとも５時間半光を放射するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記フォトルミネセンス材料が、希土類蛍りん光体を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記フォトルミネセンス材料が、該フォトルミネセンス材料として希土類蛍りん光体および逆反射の材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記回転部品に組み込まれたエレクトロルミネセンス薄膜を、さらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記エレクトロルミネセンス薄膜が、２つの絶縁体の間にラミネートされた蛍りん光体を含み、さらにこれが２つの伝導体の間にラミネートされており、これらのうちのいずれか一方が実質的に透明である、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記実質的に透明な伝導体がインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記回転部品が、
近位端部および遠位端部であって、該近位端部が該遠位端部よりも薄い厚みを有する、近位端部および遠位端部；を含み、そして
前記受動的にチャージされるフォトルミネセンス材料が、該近位端部の近くに、長手方向の軸に沿って配置されている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
請求項１のデバイスを照明する方法であって、
回転部品の上に配置されたフォトルミネセンス材料を、該フォトルミネセンス材料をチャージするための活性化源で照明する工程；および
該活性化源が除去された後、該回転部品が襲う不注意な危険性を減少するために、該フォトルミネセンス材料から人間の知覚に対する輝度値を超えて光を放射する工程；
を包含する、方法。
【請求項１５】
前記光を放射する工程が、人間の知覚の１００倍を超える輝度値で光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光を放射する工程が、ロータリーブレード、ローター、ファン、ベルト駆動機構、車輪、スポークプーリー、ロータリー粉砕機、パルパー、破砕機、ミキサー、丸鋸の刃、および帯鋸の刃の少なくとも１つから光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記光を放射する工程が、ロータリーブレードから光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記光を放射する工程が、逆反射の材料および前記フォトルミネセンス材料を有する前記回転部品の表面から光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記光を放射する工程が、前記フォトルミネセンス材料の上にトップコートシーラーを有する前記回転部品の表面から光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記照明する工程が、蛍光光源、直射日光または間接太陽光、およびアーク灯光源の少なくとも１つで照明する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記光を放射する工程が、希土類蛍りん光体から光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記光を放射する工程が、前記希土類蛍りん光体および逆反射の材料を含む塗料から光を放射する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１のデバイスに塗布するためのフォトルミネセンス塗装システムであって、
反射プライマー塗装；
フォトルミネセンス材料を含み、そして該反射プライマー塗装の少なくとも一部の上に配置された受動的にチャージされるフォトルミネセンス塗装；および
該フォトルミネセンス塗装の少なくとも一部の上に配置されたトップコートシーラー
を含む、システム。
【請求項２４】
前記フォトルミネセンス塗装が、人間の知覚の１００倍を超える輝度値で光を放射するように構成されている、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記フォトルミネセンス塗装が、ロータリーブレード、ローター、ファン、ベルト駆動機構、車輪、スポークプーリー、ロータリー粉砕機、パルパー、破砕機、ミキサー、丸鋸の刃、および帯鋸の刃の少なくとも１つに塗布可能である、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記フォトルミネセンス塗装が、ロータリーブレードに塗布される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記反射プライマー塗装が、逆反射の材料を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記トップコートシーラーが、ポリウレタン塗料を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２９】
前記フォトルミネセンス材料が、活性化されると、少なくとも５時間半光を放射するように構成されている、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３０】
前記フォトルミネセンス材料が、希土類蛍りん光体を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３１】
前記フォトルミネセンス材料が、前記希土類蛍りん光体および逆反射の材料を含む、請求項２３に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−５２７３２（Ｐ２０１０−５２７３２Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６４５９１（Ｐ２００９−２６４５９１）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【分割の表示】特願２００４−５２３２１７（Ｐ２００４−５２３２１７）の分割
【原出願日】平成１５年７月２２日（２００３．７．２２）
【出願人】（５０８０４６４９８）ディフェンス ホールディングス， インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【分割の表示】特願２００４−５２３２１７（Ｐ２００４−５２３２１７）の分割
【原出願日】平成１５年７月２２日（２００３．７．２２）
【出願人】（５０８０４６４９８）ディフェンス ホールディングス， インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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