CN104324395B

CN104324395B - 一种led紫外光杀菌灯

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Publication number: CN104324395B
Application number: CN201410584398.8A
Authority: CN
Inventors: 冯海涛; 施光典
Original assignee: Shenzhen Light Electronics Co ltd
Current assignee: Shenzhen Light Electronics Co ltd
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2034-10-24
Also published as: CN104324395A

Abstract

本发明公开一种LED紫外光杀菌灯,包括连接座、固定设置在连接座上的灯体以及设置在灯体内的发光光源，发光光源包括UVC半导体驱动板、UVC半导体、反光板、LED驱动电路板、LED灯珠、透光窗口以及透镜，UVC半导体驱动板与连接座镶接，连接座设有散热基座，UVC半导体发射的紫外光波长为250‑270nm，反光板呈上大下小的空心圆台形围绕UVC半导体，反光板两边的下底角与水平面成30度夹角，紫外光经过反光板反射呈120度发散角度射出，LED灯珠的灯光照射在反光板反射到透镜上集中从透明罩体射出。本发明结构设置合理简单，制作成本较低，提高紫外光的发射效率和LED灯的使用寿命，实现杀菌角度可控，提高杀菌效果。

Description

一种LED紫外光杀菌灯

技术领域

本发明涉及一种带杀菌功能的医疗照明装置技术领域，具体涉及一种LED紫外光杀菌灯。

背景技术

紫外光杀菌是利用细胞对波长位于250～270nm的紫外线有最大的吸收，被吸收的紫外线作用于细胞遗传物质(脱氧核糖核酸，DNA)，它起到一种光化作用，紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收，引起遗传物质发生变异，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。

通常的紫外线杀菌灯实际上是属于一种低压汞灯，和普通日光灯一样，利用较低汞蒸汽压被激化而发射紫外线。不同的是日光灯的灯管采用的是普通玻璃，而杀菌灯的灯管一般采用石英玻璃制作，因为石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率(达80％-90％)，是做杀菌灯的最佳材料。紫外线杀菌灯的发光谱线主要有254nm和185nm 两条。254nm 紫外线通过照射微生物的DNA 来杀灭细菌,185nm紫外线可将空气中的氧气变成臭氧，臭氧具有强氧化作用而可以有效地杀灭细菌。真正具有杀菌作用的是UVC波段(波长100～275nm)的紫外线，该波段紫外线很容易被生物体的DNA吸收，尤其以254nm左右的紫外线最佳，因此在紫外线杀菌灯工作过程中，真正起作用的是254nm波长的紫外线。

目前，紫外线杀菌灯主要存在以下几个方面的问题：1、紫外线光照强度衰退较快，寿命不长，石英灯管在点燃2000～3000小时后，紫外线强度会减到初始时的70％～80％，目前，国产紫外灯有效寿命一般为1000～3000小时，进口低压汞灯灯管的有效运行时间也只有8000～12000小时；2、在杀菌过程中，真正起作用的是254nm波长的紫外光，因此杀菌灯可利用的紫外光强度较低，即发光效率较低；3、发光角度散，很难对特定的角度和空间进行消毒杀菌，而且容易对操作者造成辐射伤害。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有紫外光杀菌灯的不足而提出的一种发光角度可控制、发射效率高以及使用寿命长的LED紫外光杀菌灯。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种LED紫外光杀菌灯，包括连接座、固定设置在连接座上的灯体以及设置在灯体内的发光光源，所述发光光源包括UVC半导体驱动板、UVC半导体、反光板、LED驱动电路板、多个并排设置的LED灯珠、透光窗口以及透镜，所述UVC半导体驱动板、UVC半导体、反光板、LED驱动电路板、LED灯珠、透光窗口以及透镜按从下至上的顺序安装，所述UVC半导体驱动板与连接座镶接，所述连接座设有散热基座，所述LED灯珠安装在LED驱动板上，所述UVC半导体的紫外光波长为250-270nm，所述反光板呈上大下小的空心圆台形围绕UVC半导体，所述反光板两边的下底角与水平面成30度夹角，所述UVC半导体发出的紫外光经过反光板呈120度发散角度射出，所述透光窗口将LED灯珠发出的光线呈统一角度射出，紫外光和LED灯光汇聚在透镜上，所述透镜将光线反射出去。

其中，所述灯体包括塑料壳体和透明罩体，所述透明罩体固定于塑料壳体上面，所述塑料壳体内有UVC半导体、UVC半导体驱动板、LED驱动电路板以及反光板，所述透明罩体封罩LED灯珠、透光窗口以及透镜。

其中，所述透明罩体以及塑料壳体内为真空环境，在真空环境中紫外光的折损率相对减弱。

其中，所述UVC半导体由发射波长为250-270nm紫外光的半导体组成，UVC半导体四周设置反光板。

其中，所述反光板采用反光粉、锡箔纸以及铝片材料构成，锡箔纸上设置有多组排列均匀的反光单元。所述的反光单元由三个菱形反光片组成，经过三个菱形反光片反射后的光线聚集在同一位置上。

其中，所述透镜为平凸镜呈圆饼状，所述透镜的凹面设有全反射面，透镜的凸面设有出射面;所述的LED灯珠光源透过LED透光窗口均匀的照射在透镜的全反射面上，再通过透镜的出射面集中照射出来;所述透光窗口由厚度约为1nm的银箔纸贴在厚度约为1mn的玻璃制成。

进一步的，所述透镜由透明聚光介质层组成。

更进一步的，所述透明聚光介质层为高透光聚碳酸酯材料制成；所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括30—45份的聚碳酸酯；0.01—0.2份的金纳米棒；0.4—0.6份的阻燃剂、1—2份的2,3-二甲酚以及2—8份的1,2-丁二烯。

为降低紫外光在穿透透镜时的光衰，提高杀菌效率，一般要采用具有较高透光度的材质制作透镜。而在本发明中，透镜长时间被暴露在强紫外线的照射下，同时LED工作产生的热量也会使透镜温度较高，因此制作透镜的材料还应当有较强的抗老化性能。现有的高分子树脂，如聚碳酸酯，经改性后有较高的透光度，但聚碳酸酯对紫外光的耐受程度较低，长时间被紫外光照射后，容易因老化而内部产生细微裂纹，最终影响其透光度。添加抗紫外线剂可以提高聚碳酸酯对紫外线的耐受程度，但过量的抗紫外线剂仍容易影响聚碳酸酯材料的透光度。因此，本发明特别设计出一种高透光且抗氧化的聚碳酸酯材料作为本发明的透镜。上述阻燃剂可以选用任一种市售产品实现，可优先选用市售的无卤素阻燃剂。本发明中，所述金纳米棒、2,3-二甲酚以及1,2-丁二烯均为市售产品。金纳米棒与2,3-二甲酚以及1,2-丁二烯配合，可以使聚碳酸酯获得较好的热稳定性及抗紫外线老化的作用，本发明提供的聚碳酸酯材料在本发明高温、强紫外线照射的条件下，仍能保持较高的透光度。

其中，所述LED灯珠成圆形均匀的分布，光色为白光，寿命约为30000H。

其中，所述连接座包括两侧的散热基座、底部的卡扣环。

所述反光片由反光粉层、锡箔纸以及铝片依次叠合组成。

本发明的优点在于：

1、相比现有的紫外光杀菌灯，因为在紫外线杀菌灯工作过程中，真正起作用的是254nm波长的紫外线，本发明使用发射波长为250-270nm紫外线的UVC半导体，大大提高发光效率和杀菌效率；

2、采用LED灯作为辅助光源具有使用寿命长、节能和安全可靠等优点；

3、为了克服紫外线在空气中衰减快的特点，LED灯珠和UVC半导体封装在真空中，减少紫外线的折损率和提高LED灯珠的发光效率；

4、采用PCB电路板为LED芯片的驱动板和UVC半导体的驱动板，设置散热基座，提高了散热性能，同时提高了UVC半导体和LED灯珠的使用寿命；

5、采用高聚光透镜，使紫外光高度聚集，防止光线分散，提高了透光率；

6、采用透光窗口将LED光线集中射出以避免眩光；

7、用具有菱形反光片的反光板，能有效反射紫外光线，节省了装置的材料，实现发光角度集中呈120度发散角度射出，避免对操作者的辐射伤害。

附图说明

图1为本发明LED紫外光杀菌灯的结构示意图；

图2为本发明LED紫外光杀菌灯的透明罩体图；

图3为本发明LED紫外光杀菌灯的塑料壳体图；

图4为本发明LED紫外光杀菌灯的反光板结构示意图；

图5为本发明LED紫外光杀菌灯的反光板局部反光单元结构示意图；

图6为本发明LED紫外光杀菌灯的透镜的侧剖面图；

图7为本发明LED紫外光杀菌灯的透镜的俯视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，一种LED紫外光杀菌灯，包括连接座1、固定设置在连接座1上的灯体2以及设置在灯体2内的发光光源3，发光光源3包括UVC半导体驱动板31、UVC半导体32、反光板33、LED驱动电路板34、多个并排设置的LED灯珠35、透光窗口36以及透镜37，UVC半导体驱动板31、UVC半导体32、反光板33、LED驱动电路板34、LED灯珠35、透光窗口36以及透镜37按从下至上的顺序安装，UVC半导体驱动板31与连接座1镶接，连接座设有散热基座11， LED灯珠35安装在LED驱动电路板34上， UVC半导体32的紫外光波长为250-270nm，反光板33呈上大下小的空心圆台形围绕UVC半导体32，反光板33两边的下底角与水平面成30度夹角，UVC半导体32发出的紫外光经过反光板33呈120度发散角度射出，透光窗口36将LED灯珠35发出的光线呈统一角度射出，紫外光和LED灯光汇聚在透镜37上，透镜37将光线反射出去。

如图1、图2以及图3所示，灯体2包括塑料壳体21和透明罩体22，透明罩体22固定于塑料壳体21上面，塑料壳体21内有UVC半导体32、UVC半导体驱动板31、LED驱动电路板34以及反光板33，透明罩体22封罩LED灯珠35、透光窗口36以及透镜37；塑料壳体21的组成成分为PMMA 塑料，透明罩体22的组成材料为石英玻璃，其成分为二氧化硅，属于高透光介质。

具体的，透明罩体22以及塑料壳体21内的空气被抽空，为真空环境，在真空环境中紫外光的折损率相对减弱，提高了紫外光的有效照射率。

具体的，UVC半导体32由发射波长为250-270nm的半导体组成，UVC半导体32被呈上大下小圆台状的反光板33包围。

进一步的，如图1、图4以及图5所示，反光板33呈上大下小的空心圆台形围绕UVC半导体32，反光板33采用反光粉、锡箔纸以及铝片构成，锡箔纸上设置有多组排列均匀的反光单元331，每组反光单元331具有三个菱形反光片3311，经过三个菱形反光片3311反射的光线聚集在同一位置上。

优选的，所述反光板采用折射率为ND≥2.2，规格为200 ~250目，颜色有银灰色的反光粉，所述反光粉为0.3~0.5份SiO2 ,0.1~0.2份CaO，0.2~0.3份 Na2O, 0.05~0.1份TiO2制成。

具体的，如图6和图7所示，透镜37采用透明聚光介质层组成。

更进一步的，所述透明聚光介质层为高透光聚碳酸酯材料制成。

优选的，所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括25份的聚碳酸酯；0.05份的金纳米棒；0.5份美国3M公司的阻燃剂FRMB5010、1份的2,3-二甲酚以及6份的1,2-丁二烯。

上述透镜的最厚之处厚度为1.5cm。

更具体的透镜37为圆饼状的平凸镜，透镜37的凹面设有全反射面372，透镜的凸面设有出射面371。

具体的，透光窗口36由厚度约为1nm的银箔纸贴在厚度约为1mn的玻璃制成。

具体的， LED灯珠35成圆形均匀的分布，光色为白光。

具体的，连接座1包括两侧的散热基座11、底部的卡扣环12。

本发明工作时，连接座1的卡扣环12卡扣到灯座电源接口上，启动电源开关后，UVC半导体32发热发射出波长为250-270nm的紫外光，反光板33将紫外光呈120度的发散角度发射在透镜37的全反射面372上；LED灯珠35同时启动发光，灯光照射透镜37的全反射面372上，使得光线聚集，光透率可达93%，紫外光与LED灯光同时透镜37的出射面371射出，呈120度的发散角度集中照射在物体上进行杀菌消毒。

可优选的，将本发明的LED紫外光杀菌灯安装在带有电源的手柄上，操作者便可携带对手术室的每一个角落进行照射杀菌消毒，因本发明的灯光呈120度的发散角度射出，不会对操作者有辐射伤害。

本发明可应用于医院的手术室灭菌，术前灭菌防止患者感染；病房灭菌，如儿科病房、妇产科、传染科病房等区域的杀菌消毒。

实施例2

本发明提供，一种LED紫外光杀菌灯，其透镜采用透明聚光介质层组成。

优选的，所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括45份的聚碳酸酯；0.01份的金纳米棒； 0.6份美国3M公司的阻燃剂FRMB5010、1份的2,3-二甲酚以及8份的1,2-丁二烯。

其余构造与实施1一致。

实施例3

优选的，所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括30份的聚碳酸酯； 0.2份的金纳米棒；0.4份美国3M公司的阻燃剂FRMB5010、2份的2,3-二甲酚以及2份的1,2-丁二烯。

其余构造与实施1一致。

实施例4

优选的，所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括25份市售的透明聚碳酸酯； 0.5份美国3M公司的阻燃剂FRMB5010。

其余构造与实施1一致。

实施例5

优选的，所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括25份市售的透明聚碳酸酯； 0.5份美国3M公司的阻燃剂FRMB5010、8份的市售紫外线吸收剂UV-328。

其余构造与实施1一致。

实施例6

优选的，所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括25份的聚碳酸酯；0.6份美国3M公司的阻燃剂FRMB5010、2份的2,3-二甲酚以及7份的1,2-丁二烯。

其余构造与实施1一致。

实施例7

优选的，所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括30份的聚碳酸酯；0.1份的金纳米棒；0.6份美国3M公司的阻燃剂FRMB5010。

其余构造与实施1一致。

抗老化测试。

将实施例1—实施例7的透镜暴露在250-270nm连续波长、透镜表面强度为500毫瓦/平方米的紫外线照射下，并将温度保持在50—60℃。每500小时将透镜取出，测试一次透光率。透光率测试采用GB/T 2410-2008进行，其结果如表1所示。

表1 透镜透光率变化情况

实验组/透光率	0小时（%）	500小时（%）	1000小时（%）	1500小时（%）	2000小时（%）
						实施例1	92	92	92	91	91
实施例2	91	91	91	91	90
						实施例3	93	93	93	92	91
实施例4	90	90	88	83	77
						实施例5	88	88	88	87	86
实施例6	90	90	89	85	78
						实施例7	91	91	89	82	72

以上对本发明的特定实施例进行图示和说明，但本发明不仅仅限定于以上实施例。凡根据本发明所作的等效变换，都应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LED紫外光杀菌灯，其特征在于：包括连接座、固定设置在连接座上的灯体以及设置在灯体内的发光光源，所述发光光源包括 UVC 半导体驱动板、UVC 半导体、反光板、LED驱动电路板、多个并排设置的 LED 灯珠、透光窗口以及透镜，所述 UVC 半导体驱动板与连接座镶接，所述连接座设有散热基座，所述 LED 灯珠安装在 LED 驱动板上，所述 UVC半导体发射的紫外光波长为250-270nm，所述反光板呈上大下小的空心圆台形围绕UVC半导体，所述反光板两边的下底角与水平面成 30 度夹角，所述 UVC 半导体发出的紫外光经过反光板呈120度发散角度射出，所述LED灯珠的光线照射在透镜上，所述透镜将光线集中从透明罩体射出；所述透镜由透明聚光介质层组成；所述透明聚光介质层为高透光聚碳酸酯材料制成；所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括 30—45 份的聚碳酸酯；0.01—0.2 份的金纳米棒；0.4—0.6 份的阻燃剂、1—2 份的 2,3- 二甲酚以及 2—8 份的 1,2-丁二烯。

2.根据权利要求 1 所述 LED 紫外光杀菌灯，其特征在于：所述灯体包括塑料壳体和透明罩体，所述透明罩体固定于塑料壳体上面，所述塑料壳体内有 UVC 半导体、UVC 半导体驱动板、LED 驱动电路板以及反光板，所述透明罩体封罩 LED 灯珠、透光窗口以及透镜。

3.根据权利要求 2 所述 LED 紫外光杀菌灯，其特征在于：所述透明罩体以及塑料壳体为真空环境。

4.根据权利要求 1 所述 LED 紫外光杀菌灯，其特征在于：所述 UVC 半导体由数个发射波长为 250-270nm 紫外光的半导体组成，UVC 半导体四周设置反光板。

5.根据权利要求1所述LED紫外光杀菌灯，其特征在于：所述透镜为平凸镜，所述透镜的凹面设有全反射面，透镜的凸面设有出射面。

6.根据权利要求 1 所述的 LED 紫外光杀菌灯，其特征在于：所述连接座由散热基座和卡扣环组成。

7.根据权利要求 1 所述 LED 紫外光杀菌灯，其特征在于：所述反光板上设置有多组排列均匀的反光单元，每组反光单元由三个菱形反光片组成。

8.根据权利要求 7 所述 LED 紫外光杀菌灯，其特征在于：所述反光片由反光粉层、锡箔纸以及铝片依次叠合组成。