CN103426717B - 一种低成本的紫外光产生方法及其紫外光辐照光源 - Google Patents
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Abstract
一种低成本的紫外光产生方法及其紫外光辐照光源涉及光源。一种低成本的紫外光产生方法，使用电子束激发紫外荧光粉，紫外荧光粉受激发出紫外线。一种紫外辐照光源，包括一用于产生电子束的电子束发生器，还包括一荧光屏面，所述荧光屏面上涂有一层用于发出紫外线的紫外荧光粉，形成紫外荧光粉层，所述电子束发生器朝向所述荧光屏面。采用该方法制造的紫外光辐射光源生产成本低，且无汞。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及光源，具体涉及紫外光源。
背景技术
紫外线根据波长分为长波紫外UVA，中波紫外UVB，短波紫外UVC和真空紫外VUV，在许多行业有着广泛用途。
常见的紫外线光源绝大多数是汞灯，都是通过电极放电激励或高频激励汞原子，当汞原子从激发态回到基态，产生185nm，253nm或365nm的紫外线。汞灯的谱线为紫外区域连续光谱，所有汞灯的通病是应用效率很低。高输出功率的超高压汞灯工作时电极温度达到2000度，因此寿命往往短于100小时。即使普通较低功率的高压汞灯，寿命也很难超过2000小时。从环境的角度看，所有汞灯的工作物质都是汞蒸气，有剧毒。
另一种被广泛看好的汞灯替代光源是UV-LED，其无汞，节能，便携的特点受到人们越来越多的关注。紫外LED在UVA波段工作的很好，但在UVB和UVC存在不少问题，特别是UVC波段，输出功率仅在几个mW，寿命也很短。各国LED的研发人员都想攻克这个难题，但目前未见很好的成果。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种低成本的紫外光产生方法及其紫外光辐照光源，采用该方法制造的紫外光辐射光源生产成本低，且无汞。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种低成本的紫外光产生方法，其特征在于，使用电子束激发紫外荧光粉，紫外荧光粉受激发出紫外线。由于荧光粉价格比较低廉，发光质量高，转换效率超过10%，对于数瓦的紫外光应用，这种紫外辐射光源在三波段均是最优的辐照光源。
所述紫外荧光粉可以是受激发出长波紫外线、中波紫外线或短波紫外线的紫外荧光粉。以适应UVA、UVB和UVC波段的不同需要。
电子束可以是短脉冲电子束或直流电子束，短脉冲电子束或直流电子束分别以短脉冲或直流的方式激发所述紫外荧光粉。电子束可以均匀入射紫外荧光粉，以均匀激发紫外荧光粉。
一种紫外辐照光源，包括一用于产生电子束的电子束发生器，其特征在于，还包括一荧光屏面，所述荧光屏面上涂有一层用于发出紫外线的紫外荧光粉，形成紫外荧光粉层，所述电子束发生器朝向所述荧光屏面。电子束发生器能够产生电子束，并照射紫外荧光粉，紫外荧光粉受激发出紫外线。
所述紫外荧光粉层与所述电子束发生器之间设有一用于将所述紫外荧光粉层射来的光反射回去的反光层。反光层将所述紫外荧光粉层射向后方的光反射向前，提高了紫外线的辐照强度。所述反光层优选是一铝层。
电子束发生器可以是一用于产生短脉冲电子束的短脉冲电子束发生器或用于产生直流电子束的直流电子束发生器，短脉冲电子束发生器或直流电子束发生器分别以短脉冲或直流的方式激发所述紫外荧光粉。电子束发生器优选为一电子束发生器。
所述电子束发生器还包括一扩束装置，电子束经扩束装置扩束后，照向与所述荧光屏面，这样电子束可以均匀入射紫外荧光粉，以均匀激发紫外荧光粉。
所述紫外荧光粉层下方设有一透明导电膜，所述透明导电膜连接一电极。电子束发生器产生的电子束通过电极形成回路。
所述荧光屏面分成三个区域，分别为UVA区域、UVB区域和UVC区域，且分别依次对应的涂有长波紫外荧光粉、中波紫外荧光粉、短波紫外荧光粉，以对应受激发出长波紫外线、中波紫外线或短波紫外线；
所述UVA区域、UVB区域和UVC区域之间通过金属条凸起进行隔离，金属凸起的高度为电子束发生器到荧光屏面距离的十分之一。以便隔离轰击在不同区域的电子，提高光线纯度。
所述电子束发生器设有电磁偏转扫描机构，所述电磁偏转扫描机构的控制端连接有一紫外线波长选择系统。紫外线波长选择系统通过控制所述电磁偏转扫描机构，进而控制电子束发生器的轰击所述UVA区域、UVB区域和UVC区域中的其中一个区域。
通过上述设计，一套设备可以选择性的产生高纯度，不同波长的紫外线。
有益效果：本发明在UVA、UVB和UVC波段都可以提供数W的辐照功率，且谱线脉宽由荧光粉特性保证，使用寿命可达10000小时以上，生产成本低，同时无汞出现。
附图说明
图1为本发明的紫外辐照光源的部分结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
一种低成本的紫外光产生方法，使用电子束激发紫外荧光粉，紫外荧光粉受激发出紫外线。由于荧光粉价格比较低廉，发光质量高，转换效率超过10%，对于数W的紫外光应用，这种紫外辐射光源在三波段均是最优的辐照光源。紫外荧光粉可以是受激发出长波紫外线、中波紫外线、短波紫外线或真空紫外线的紫外荧光粉。以适应UVA、UVB和UVC波段的不同需要。紫外荧光粉可以是有机紫外荧光粉，也可以是无机紫外荧光粉。电子束可以是短脉冲电子束或直流电子束，短脉冲电子束或直流电子束分别以短脉冲或直流的方式激发紫外荧光粉。电子束可以均匀入射紫外荧光粉，以均匀激发紫外荧光粉。
参照图1，一种紫外辐照光源，包括一电子束发生器3、一反光层1、一荧光屏面2。
电子束发生器3用于产生电子束。电子束发生器3可以是一用于产生短脉冲电子束的短脉冲电子束发生器或用于产生直流电子束的直流电子束发生器，短脉冲电子束发生器或直流电子束发生器分别以短脉冲或直流的方式激发紫外荧光粉。电子束发生器3可以为一电子束发生器、阴极射线管等。
反光层1用于将紫外荧光粉层射来的光反射回去。可以是反光材料制成的反光层1，优选铝、铝箔制成的铝层。
荧光屏面2上涂有一层紫外荧光粉，形成紫外荧光粉层。紫外荧光粉可以是受激发出长波紫外线、中波紫外线、短波紫外线或真空紫外线的紫外荧光粉。具体类型可根据需要进行选择。荧光屏面2可以是一玻璃屏，玻璃瓶的一侧涂有紫外荧光粉。作为一种优选方案，玻璃屏的外侧涂有紫外荧光粉，玻璃屏的内侧电镀有铝层。
电子束发生器3朝向荧光屏面2，电子束发生器3发出的电子束透过反光层1照向荧光屏面2，荧光屏面2的紫外荧光粉受激发射紫外光。紫外荧光粉发出的紫外光一部分朝前射出，一部分射向后方，射向后方的紫外线被反光层1反射，射向前方。
电子束发生器3还包括一扩束装置，电子束经扩束装置扩束后，朝向与荧光屏面2，这样电子束可以均匀入射紫外荧光粉，以均匀激发紫外荧光粉。
紫外荧光粉层下方设有一透明导电膜，透明导电膜连接一电极。电子束发生器产生的电子束通过电极形成回路。
荧光屏面2分成三个区域，分别为UVA区域、UVB区域和UVC区域，且分别依次对应的涂有长波紫外荧光粉、中波紫外荧光粉、短波紫外荧光粉，以对应受激发出长波紫外线、中波紫外线或短波紫外线。
UVA区域、UVB区域和UVC区域之间通过金属条凸起进行隔离，金属凸起的高度为电子束发生器3到荧光屏面2距离的十分之一。以便隔离轰击在不同区域的电子，提高光线纯度。
电子束发生器3设有电磁偏转扫描机构，电磁偏转扫描机构的控制端连接有一紫外线波长选择系统。紫外线波长选择系统通过控制电磁偏转扫描机构，进而控制电子束发生器的轰击UVA区域、UVB区域和UVC区域中的其中一个区域。
通过上述设计，一套设备可以选择性的产生高纯度，不同波长的紫外线。
一种紫外辐照光源设有一光源外壳，电子枪3和荧光屏设置在光源外壳内。
光源外壳可以设置在一紫外水净化设备内。作为紫外光源。
光源外壳可以设置在一紫外杀菌设备内。作为紫外光源。
光源外壳可以设置在一UV固化设备内。作为紫外光源。
光源外壳可以设置在一紫外检测设备内。作为紫外光源。
光源外壳可以设置在一紫外光光疗设备内。作为紫外光源。
光源外壳可以设置在一紫外非视距通信设备内。作为紫外光源。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种紫外辐照光源，包括一用于产生电子束的电子束发生器，其特征在于，还包括一荧光屏面，所述荧光屏面上涂有一层用于发出紫外线的紫外荧光粉，形成紫外荧光粉层，所述电子束发生器朝向所述荧光屏面；
所述电子束发生器还包括一扩束装置，电子束经扩束装置扩束后，照向于所述荧光屏面；
所述荧光屏面分成三个区域，分别为UVA区域、UVB区域和UVC区域，且分别依次对应的涂有长波紫外荧光粉、中波紫外荧光粉、短波紫外荧光粉，以对应受激发出长波紫外线、中波紫外线或短波紫外线；
所述UVA区域、UVB区域和UVC区域之间通过金属条凸起进行隔离，金属凸起的高度为电子束发生器到荧光屏面距离的十分之一；
所述电子束发生器设有电磁偏转扫描机构，所述电磁偏转扫描机构的控制端连接有一紫外线波长选择系统。
2.根据权利要求1所述的一种紫外辐照光源，其特征在于：所述紫外荧光粉层与所述电子束发生器之间设有一用于将所述紫外荧光粉层射来的光反射回去的反光层；
所述紫外荧光粉层下方设有一透明导电膜，所述透明导电膜连接一电极，电子束发生器产生的电子束通过电极形成回路。
3.根据权利要求2所述的一种紫外辐照光源，其特征在于：所述反光层是一铝层。
4.根据权利要求1所述的一种紫外辐照光源，其特征在于：电子束发生器是一用于产生短脉冲电子束的短脉冲电子束发生器或用于产生直流电子束的直流电子束发生器。
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