CN102254782B - 一种超薄平板紫外光源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超薄平板紫外光源，包括由透光材料制备的前基板和后基板，置于所述前基板和后基板之间的网格孔板；所述前基板、后基板和网格孔板的四周气密封接；所述网格孔板上设置有若干个通孔将所述前基板和后基板之间的空间分隔为若干个放电空间，所述放电空间中充入有工作气体；所述前基板的外侧交错平行设置有第一电极组和第二电极组，所述后基板的外侧设置有与所述第一电极组和第二电极组方向垂直的第三电极组。本发明平板紫外光源电极制作在外，且可与光源的玻璃基板分离装配，制作更为灵活，电极结构调整方便。

Description

一种超薄平板紫外光源
技术领域
本发明涉及一种紫外光源，尤其涉及一种采用超薄玻璃制作成的平板紫外光源。
背景技术
近年来，大面积长寿命高效紫外光源的研究得到了人们的广泛关注，新型紫外光源的开发有望在环保、能源、光固化、医疗杀菌、照明等方面获得重要应用。紫外辐射是波长小于紫色光波长的一定范围的电磁辐射，波长为1～380nm，可划分为长波(代号UV-A，波长315～380nm)、中波(UV-B，280～315nm)、短波(UV-C，200～280nm)、真空(UV-D，1～200nm)4个波段，相应的紫外光源分别称之为长波、中波、短波和真空紫外光源。目前市场上的紫外光源的结构形式主要有直管形，U形等，所充气体也主要为各种不同压强的汞蒸气(不环保)，对大面积平面处理具有一定的局限性。而目前国内外专利中提及的平板紫外光源也具有偏厚偏笨重的缺点，使用上不方便。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种体积轻巧、应用灵活、可弯曲变形的超薄平板紫外光源。
技术方案：本发明所述的一种超薄平板紫外光源，包括由透光材料制备的前基板和后基板，置于所述前基板和后基板之间的网格孔板；所述前基板、后基板和网格孔板一起放进真空腔体内进行抽气，然后对四周气密封接，优选采用低熔点玻璃制作的封接框进行气密封接；所述网格孔板上设置有若干个通孔将所述前基板和后基板之间的空间分隔为若干个放电空间，每个放电空间对应着前基板外侧的第一电极、第二电极和后基板外侧的第三电极，该放电空间的大小与前后基板的尺寸和网格孔阵列的数目有关；在气密封接前向所述放电空间中充入工作气体；所述前基板的外侧交错平行设置有第一电极组和第二电极组，所述后基板的外侧设置有与所述第一电极组和第二电极组方向垂直的第三电极组。该平板紫外光源的抽气、充气及封接在真空腔体内完成。
所充的工作气体可为惰性气体(He，Ne，Ar，Kr，Xe)或惰性气体/卤素物(如Xe/Br，Xe/I，Xe/F，Ar/Cl)或它们的混和气体，工作气体直接产生各种波段的紫外光或通过轰击荧光粉产生各种不同波段的紫外光，气压范围在50-760torr。例如，所充工作气体为Xe，或Ne-Xe混合气体(Xe的比例＞20％)，可以直接产生147nm和172nm的真空紫外光(UV-D)。若所充工作气体为惰性气体/卤素物，如XeI，则可直接产生波长为UV-C波段的紫外光。若利用荧光粉，则可将产生的真空紫外光转化为UV-C或UV-B波段的紫外光。如在纯Xe或Ne-Xe混合气体中，在网格板上涂覆荧光粉(Gd，La)B3O6:Bi，则可产生311nm的紫外光，该紫外光可利用来做牛皮癣等皮肤病的治疗。而如在网格板上涂覆荧光粉YPO4，则可产生250nm左右的紫外光，可利用来进行杀菌消毒处理。
该平板光源上制作有第一电极组，第二电极组和第三电极组。第一电极组、第二电极组和第三电极组由银、铜或铝材料通过蒸镀光刻工艺构成，也可由ITO(铟锡氧化物半导体)透明导电膜或ZnO(氧化锌)薄膜构成。本发明将气体密封形成密闭的放电空间，在外加电压的驱动下，气体放电产生紫外光。光源工作时，高压电源不同的连接，可使放电空间的气体放电工作在表面放电(第一和第二电极组之间的放电)，对向放电(第一、第二电极组和第三电极组之间的放电)或混合放电形式(表面放电和对向放电混合)。具体采用哪种放电形式，由哪种放电更容易产生或具有更高的亮度和光效决定，最终是由网格孔的结构尺寸、电极的结构尺寸和所充气体成分等多方面因素决定。
为了降低工作电压，在所述前基板的内侧蒸镀有前基板保护薄膜层；在所述后基板的内侧也蒸镀有后基板保护薄膜层。保护薄膜层由氧化镁，氧化钙，或其它可提高二次电子发射系数的材料制成。
所充的工作气体可直接产生UV-D，UV-C，UV-B，UV-A各种不同波段的紫外光；亦可涂覆荧光粉层材料，由所充的工作气体产生的真空紫外光激发荧光粉产生UV-C，UV-B，UV-A等不同波段的紫外光；可将荧光粉材料涂覆在中间网格孔板的通孔内侧；前基板和后基板的内侧也可根据需要涂覆有荧光粉层。
所述网格孔板可以为玻璃等绝缘材料制作，也可以为铁、铁合金或其他导电材料制作。为了便于加工，所述网格孔板的通孔优选为矩形，其边长范围为50μm～50mm。当然，通孔的形状并不影响本发明产品的性能，通孔的形状可以为各种几何形状，典型的形状如矩形，圆形，菱形等。所述网格孔板的厚度为50μm～50mm。
前后基板除了密封工作气体作为平板紫外光源的外围支撑外，还作为气体放电的介质阻挡。为了降低气体放电的工作电压和提高紫外光的透过率，基板的厚度不易过大，比较优选地，所述前基板的厚度为30～500μm；所述后基板的厚度为30～500μm。
前后基板所选用的透光材料优选采用石英玻璃，AF45玻璃等，既具有很强的紫外光透射率，又可制作成几十微米量级的厚度。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1、本发明平板紫外光源电极制作在外，且可与光源的玻璃基板分离装配，制作更为灵活，电极结构调整方便。
2、本发明平板紫外光源的抽气、充气及封接都在真空腔体内完成，因此没有普通等离子体器件封接所必需的封接管，器件结构更为稳固。
3、本发明平板紫外光源的主体结构为可弯曲变形的超薄玻璃，内置的网格孔阵列板如为金属薄板，亦可弯曲变形，因此该平板光源轻巧方便，且可弯曲变形，应用更为灵活，既适合大面积处理，也适合具有特定形状的表面处理。
附图说明
图1为本发明超薄平板紫外光源的结构示意图。
图2是本发明超薄平板紫外光源的正视剖面图；
图3是本发明的一种电极连接示意图。
图4是本发明的另一种电极连接示意图。
图5是本发明的另一种电极连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：如图1、2所示，一种超薄平板紫外光源，包含前基板1，后基板2，及置于前后基板之间的网格孔板3。所述的前基板1由石英玻璃制成，在前基板的内侧蒸镀有保护层薄膜4a，用来降低工作电压，在前基板的外侧制作有交错平行的第一电极组5和第二电极组6。所述的后基板2由石英玻璃制成，在后基板的内侧蒸镀有保护层薄膜4b，在后基板的外侧制作有第三电极组7，该电极组的方向与第一、第二电极组的方向垂直。置于前后基板之间的网格孔板，起到分离开前后基板形成多个微小的放电空间的作用。所述网格孔板3上设置有若干个通孔10将所述前基板1和后基板2之间的空间分隔为若干个放电空间9，每个放电空间对应着前基板外侧的第一电极、第二电极和后基板外侧的第三电极。在放电空间内充入工作气体为Xe+50％Ne，气压范围可为50torr～760torr，在网格孔板3的通孔的内壁涂覆荧光粉层8，该荧光粉材料为(Gd，La)B3O6:Bi。所述网格孔板3的通孔10的纵截面为矩形，其边长范围在50μm～50mm；网格孔板3的厚度为50μm～50mm。在后基板四周用用低熔点玻璃粉制作封接框，并将其与前基板、网格孔板一起放进真空腔体内进行抽气，并充以一定气压的所需工作气体后进行气密封接，就形成了本发明所提供的平板紫外光源，在外加电压的驱动下，气体放电产生的真空紫外光的激发荧光粉，产生311nm的紫外光。
该平板紫外光源的工作原理如下：将气密封接后的平板紫外光源，按照图3的电极连接方式连接妥当，然后将产生的正负交流脉冲HV1施加到第一电极组5上，正负交流脉冲HV2施加到第二电极组6上，第三电极组7接地。交流脉冲HV1和HV2的频率和占空比完全相同，只是极性完全相反，即第一电极组施加正电压时，第二电极组施加负电压，反之亦然。在这种电压施加方式下，可产生表面和对向混合放电的形式，有利于提高光源的亮度和光效。另外一种简单的驱动方式如图4所示为，第一电极组和第二电极组施加统一的正负交流脉冲，第三电极组接地。另外一种简单的驱动方式如图5所示为，第一电极组施加统一的正负交流脉冲，第二电极组和第三电极组接地。
实施例2：如图1所示，一种平板紫外光源，包含前基板1，后基板2，及置于前后基板之间的网格孔板3。所述的前基板由石英玻璃制成，在前基板的内侧蒸镀有保护层薄膜4a，用来降低工作电压。所述的后基板2由石英玻璃制成，在后基板的内侧蒸镀有保护层薄膜4b。在放电空间内充入工作气体为XeI。在后基板四周用用低熔点玻璃粉制作封接框，并将其与前基板、网格孔板一起放进真空腔体内进行抽气，并充以一定气压的所需工作气体后进行气密封接。采用ITO(铟锡氧化物半导体)薄膜或ZnO(氧化锌)薄膜等透明电极材料制作出与网格孔阵列相匹配的第一电极组5和第二电极组6薄膜，并制作相匹配的第三电极组7的透明电极薄膜，两者与玻璃基板装配形成真空紫外平板光源器件。在外加电压的驱动下，气体放电直接产生253nm的紫外光。
本实施例仅给出了部分具体的应用例子，但对于本领域技术人员而言，还可根据以上启示设计出多种变形产品，这仍被认为涵盖于本发明之中。

Claims (4)

1.一种超薄平板紫外光源，其特征在于：包括由透光材料制备的前基板（1）和后基板（2），置于所述前基板（1）和后基板（2）之间的网格孔板（3）；所述前基板（1）、后基板（2）和网格孔板（3）的四周通过低熔点玻璃粉制作的封接框进行气密封接；所述前基板（1）的内侧蒸镀有前基板保护薄膜层（4a）；所述后基板（2）的内侧蒸镀有后基板保护薄膜层（4b）；所述网格孔板（3）上设置有若干个通孔（10）将所述前基板（1）和后基板（2）之间的空间分隔为若干个放电空间（9），所述放电空间（9）中充入有工作气体；所述前基板（1）的外侧交错平行设置有第一电极组（5）和第二电极组（6），所述后基板（2）的外侧设置有与所述第一电极组（5）和第二电极组（6）方向垂直的第三电极组（7）；所述前基板（1）的厚度为30～500μm；所述后基板（2）的厚度为30～500μm；所述网格孔板（3）的厚度为50μm～50mm；所述通孔（10）为矩形，其边长为50μm～50mm。
2.根据权利要求1所述的超薄平板紫外光源，其特征在于：所述网格孔板（3）的通孔（10）内侧涂覆有荧光粉层（8）。
3.根据权利要求1所述的超薄平板紫外光源，其特征在于：所述前基板（1）和后基板（2）的内侧涂覆有荧光粉层（8）。
4.根据根据权利要求1所述的超薄平板紫外光源，其特征在于：所述透光材料为石英玻璃或AF45玻璃。
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