CN102318872A - 一种led紫外流体消毒方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED紫外流体消毒方法及其装置，消毒是采用LED消毒组件，LED消毒组件使用集成高功率密度的紫外LED光源，将消毒空间内紫外辐射照度提高至5-60mW/cm2；流体管道采用弯曲的管道，根据流体的流速，将紫外辐照时间控制在0.2-2.5s，确保流经管道的流体紫外辐射剂量大于15mJ/cm2（mW·s/cm2），一次性杀灭细菌、病毒、去除异味。消毒装置具有高效、快速、体积小、多功能的优点。可以应用在酒店、商场，工厂，办公楼等公共场所或家居直饮水消毒，牛奶、豆浆等各种流体消毒等场合。
Description
技术领域
本发明涉及紫外消毒技术领域，具体是指一种LED紫外流体消毒方法及其装置。
背景技术
随着人民生活水平日益提高，面对环境污染压力的加大，人们对使用的各种物品、饮水及空间等消毒杀菌的需求日益增长。除了各种化学消毒外，紫外线对绝大多数的细菌、病毒微生物都能起到杀灭作用，杀菌快、效率高，不产生毒副作用，运行维护费用低，在消毒领域得到越来越多的应用。
传统紫外线灯主要靠金属汞原子受激产生253.7nm紫外线，进行消毒。而汞有毒，为了避免在使用过程中灯管破裂汞对被消毒的物质或环境造成的污染，一般地采用加装套管或涂覆保护膜层的方法，这样一来增加了灯制作的难度，也提高了成本。低压紫外灯启动后需一定的时间才能达到足够的紫外辐射强度，这个时间根据灯管使用液汞还是汞齐的不同情况，一般地从25-180秒不等。低压紫外灯电流改变时，也影响到电极寿命，难以实现功率调节控制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种LED紫外流体消毒方法及其装置，消毒是采用LED消毒组件，LED消毒组件使用集成高功率密度的紫外LED光源，将消毒空间内紫外辐射照度提高至5-60mW/cm2；流体管道采用弯曲的管道，根据流体的流速，将紫外辐照时间控制在0.2-2.5s，确保流经管道的流体紫外辐射剂量大于15mJ/cm2（mW·s/cm2），一次性杀灭细菌、病毒、去除异味。
根据上述方法进行消毒的LED紫外流体消毒装置，主要由LED消毒组件、保护壳体、螺旋形管道组成，LED消毒组件由支承板及阵列排布的紫外LED光源组成，紫外LED光源采用集成高功率密度的紫外LED光源；流体管道是透紫外线的弯曲管道，具体是螺旋形的管道。集成高功率密度的紫外LED光源提高了紫外辐射照度，螺旋形流体管道既提高了流体紫外辐射时间，又减小了消毒装置的体积。
LED的启动非常迅速，在纳米级的时间内即可达到正常紫外辐射输出，大大提高了启动速度；LED采用直流低压工作，使得其安全可靠，在水，油等流体消毒应用中，安全系数更高；通过控制线路的设计还可灵活实现LED紫外消毒装置的智能控制；LED无汞危害，产品更环保，即使LED光源破裂也不会造成任何危害，无需特殊的额外防护，简化了设计，减少了维护成本；LED结构中无玻璃等易碎物质，其耐冲击和防震动的性能也大大提高。采用LED消毒，可以低温启动及进行功率自动调节控制，适用于低温或环境温度变化较大的场所，消毒装置具有高效、快速、体积小、多功能的优点。
所述的LED消毒组件和螺旋形套管均置于保护壳体内，且LED消毒组件位于螺旋形套管的中间位置。保护壳体的内壁设有紫外反射层，辐射到保护壳体内壁的紫外光被反射层反射，有助于提高管道内的紫外辐射照度及均匀性，紫外线通过直射和反射不断照射到被消毒的流经螺旋形通道的流体上，流体得到了充分有效的消毒。
所述的紫外LED光源，包括无机半导体LED紫外光源和有机OLED紫外光源，其发出的紫外线波长在215-275nm之间，波长215-230nm、250-275nm的紫外线对细菌、病毒杀灭效果较好。
所述的集成高功率密度的紫外LED光源单个功率为0.5W-15W。根据实际空间、装置大小、综合成本需要选择单个紫外LED光源功率，选择大功率LED有利提高单位面积的紫外辐射照度，缩短管道长度。
所述的LED消毒组件由支承板以及紫外LED模组组成，其中，紫外LED模组安装在该支承板上，且阵列排布。
所述的紫外反射层反射率超过70%，为抛光的铝层、抛光的钼层、氧化镁涂层。
所述的螺旋形流体套管材质为透紫外线的玻璃，具体是石英管、高硼玻璃。所述的螺旋形流体套管的内壁涂有避免流体积垢的光滑涂层。
所述的螺旋形流体套管的内壁涂有能消除流体中有害有机物的光催化涂层，具体是含纳米氧化钛、氧化锌的涂层。
所述的保护壳体内加装有紫外辐射强度检测探头，通过控制线路实现对紫外LED模组的智能控制。
所述的支承板外边缘形状为圆形或多边形。
所述的支承板采用柔性或刚性的印制线路板结构。
所述的集成高功率密度紫外LED光源采用焊锡固定式或插座模块化安装在支承板上。
本发明在采用了上述方案后，其最大优点在于采用紫外LED光源进行消毒，使用安全可靠，快速启动，耐冲击和防震动性能优良，采用模组化设计的集成高功率密度紫外LED光源保证了足够的紫外辐射照度，结合弯曲的螺旋形管道控制紫外辐射时间，确保达到消毒所需的紫外剂量，一次性杀灭细菌、病毒，消毒装置具有高效、快速、体积小、多功能的优点。可以应用在酒店、商场，工厂，办公楼等公共场所或家居直饮水消毒，牛奶、豆浆等各种流体消毒等场合。
附图说明
图1 为本发明的实施例1的主视图。
图2为本发明的实施例1的左视图。
图3为本发明的实施例1的俯视图。
图4为本发明的实施例2的主视图。
图5为本发明的实施例2的左视图。
图6为本发明的实施例2的俯视图。
图7 为本发明实施例消毒装置的控制原理图。
具体实施方式
下面结合两个具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：参照附图1至附图3所示，本实施例所述的LED紫外流体消毒装置主要由圆形保护壳体2，LED紫外消毒组件1和流体通道的螺旋形套管4组成。其中，保护壳体2的内壁设有紫外反射层3，LED紫外消毒组件1插入螺旋形套管4中间进行消毒。LED消毒组件1由采用柔性印刷线路构成的圆形支承件10以及装有集成高功率密度的紫外LED光源11的紫外LED模组12组成。支承件10外边缘形状为圆形，可以确保紫外LED模组12对各向的待消毒流体如水等进行均匀高效的消毒，加之圆形保护壳体2内壁设有紫外反射层3，使得紫外LED模组12发出的紫外线通过直射和紫外反射涂层的不断反射后照射到被消毒的流经螺旋形套管4的消毒流体上，由于螺旋形加长了消毒的长度，结合紫外反射层3的多次反射，消毒流体得到了充分有效的消毒，而所述的紫外反射层3是抛光氧化镁涂层,其反射率超过70%，保证紫外辐射的有效利用，提升消毒效果。紫外LED模组12按照一定的阵列排列，排布的数量根据消毒流体的流量，消毒装置的体积，集成高功率密度的紫外LED光源11的功率等因素综合考虑，排列要尽量是各个方向的紫外辐射水平相近，以保证螺旋形套管4中的待消毒流体的充分消毒。当紫外LED模组12产生均匀足够大的紫外辐射照度，且流体流经螺旋形套管4被紫外辐射的时间足够长，满足紫外辐射剂量大于15mJ/ cm 2（mW·s/ cm 2）时，绝大部分的细菌、病毒被杀灭，当辐射剂量提高到40mJ/ cm 2时，对于孢子类真菌及特殊细菌均具有高效杀灭功能，紫外杀灭率可达99.9%。
本发明可以在螺旋形流体套管4的内壁涂有光滑的涂层或具有光催化功能的涂层，其中，光滑的涂层的作用是能避免流体积垢，具体为含氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或多种纳米材料形成的膜层；而具有光催化功能的涂层的作用是能进一步消除流体中的有害有机物，具体为含氧化钛、氧化锌的纳米材料。
如附图1和附图7所示，此消毒装置还可加装紫外辐射强度检测探头6，通过控制线路检测到的紫外辐射强度检测探头6的紫外辐射强度的变化（紫外辐射强度的变化可能由于供水压力的变化导致流量变化，也可能由于供水水源水质的变化引起）来智能控制紫外LED模组12的开启数量来实现其智能控制，从而实现足够消毒紫外辐射水平条件下尽量减少LED的使用数量，达到节能的效果。此控制线路还可以连接报警警示装置实现消毒装置异常工作状态的报警（如开启所有LED情况下，如仍达不到设定的紫外辐射强度值，LED模组损坏等），提醒使用者进行异常情况的处理，报警警示装置可以是喇叭或指示灯（达不到设定紫外辐射强度，系统应该自动关闭进水口并报警，防止未经合格处理的水外流）。
实施例2：参照附图4至附图6所示，与实施例1不同的是本实施例的支承件10采用刚性印刷线路结构且其外边缘形状为六角形。
如附图4和附图7所示，此消毒装置还可加装紫外辐射强度检测探头6，通过控制线路检测到的消毒装置紫外线辐射强检测探头6的紫外辐射强度的变化（紫外辐射强度的变化可能由于供水压力的变化导致流量变化，也可能由于供水水源水质的变化引起）来智能控制LED模组12的开启数量来实现其智能控制，从而实现足够消毒紫外辐射水平条件下尽量减少LED的使用数量，达到节能的效果。此控制线路还可实现消毒装置异常工作状态的报警（如开启所有LED情况下，如仍达不到设定的紫外辐射强度值，LED模组损坏等），报警警示装置可以是喇叭或指示灯。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种LED紫外流体消毒方法，其特征在于：消毒是采用LED消毒组件，LED消毒组件使用集成高功率密度的紫外LED光源，将消毒空间内紫外辐射照度提高至5-60mW/cm2；流体管道采用弯曲的管道，根据流体的流速，将紫外辐照时间控制在0.2-2.5s，确保流经管道的流体紫外辐射剂量大于15mJ/cm2（mW·s/cm2），从而达到一次性杀灭细菌、病毒、去除异味的目的。
2.一种LED紫外流体消毒装置，它包括有LED消毒组件（1）、保护壳体（2）、螺旋形套管（4），所述的LED消毒组件（1）和螺旋形套管（4）均置于保护壳体（2）内，且LED消毒组件（1）位于螺旋形套管（4）的中间位置；其特征在于：所述的LED消毒组件（1）由支承板（10）以及紫外LED模组（12）组成，其中，紫外LED模组（12）安装在该支承板（10）上，且阵列排布。
3.根据权利要求2所述的一种LED紫外流体消毒装置，其特征在于：所述的紫外LED模组（12）上的LED光源为集成高功率密度紫外LED光源（11），包括有无机半导体LED紫外光源和有机OLED紫外光源，单个功率0.5W-15W，发出的紫外线波长在215-275nm之间。
4.根据权利要求2所述的一种LED紫外流体消毒装置，其特征在于：所述的保护壳体（2）的内壁设有紫外反射层（3）。
5.根据权利要求2所述的一种LED紫外流体消毒装置，其特征在于：所述的螺旋形流体套管（4）的内壁涂有避免流体积垢的光滑涂层。
6.根据权利要求2所述的一种LED紫外流体消毒装置，其特征在于：所述的螺旋形流体套管（4）的内壁涂有能消除流体中有害有机物的光催化涂层。
7.根据权利要求2所述的一种LED紫外水消毒装置，其特征在于：所述的保护壳体（2）内加装有紫外辐射强度检测探头，通过控制线路实现对紫外LED模组（12）的智能控制。
8.根据权利要求2所述的一种LED紫外流体消毒装置，其特征在于：所述的支承板（10）外边缘形状为圆形或多边形。
9.根据权利要求2所述的一种LED紫外流体消毒装置，其特征在于：所述的支承板（10）采用柔性或刚性的印制线路板结构。
10.根据权利要求2所述的一种LED紫外流体消毒装置，其特征在于：所述的集成高功率密度紫外LED光源采用焊锡固定式或插座模块化安装在支承板上。
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