CN105050251B

CN105050251B - 一种通过脉冲对深紫外led进行控制的方法

Info

Publication number: CN105050251B
Application number: CN201510385667.2A
Authority: CN
Inventors: 吕天刚; 王跃飞; 张强; 李坤锥
Original assignee: Hongli Zhihui Group Co Ltd
Current assignee: Hongli Zhihui Group Co Ltd
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2035-07-03
Also published as: CN105050251A

Abstract

本发明公开了一种通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法，通过提供一固定或变化的脉冲宽度、固定或变化的脉冲周期、固定或变化的脉冲峰值中的一种或多种组合的脉动直流电流控制深紫外LED工作，其中，脉冲峰值电流大于深紫外LED额定工作电流；深紫外LED的工作电压符合深紫外LED的伏安特性曲线。本发明能提高某一时间段的辐射照度，提高杀菌消毒的效果，延长深紫外LED的使用寿命。

Description

一种通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法

技术领域

本发明涉及对深紫外LED进行控制的方法。

背景技术

现在，深紫外LED在杀菌消毒领域中的应用越来越广泛。对于深紫外LED来说，杀菌消毒的效果主要取决于深紫外LED的辐射照度，在某一时间点，辐射照度值越大，紫外光越容易破坏细菌的组织，杀菌消毒的效果越好，而辐射照度与电流值有关，电流值越大，则辐射照度值增大。

目前，深紫外LED一般通过直流电驱动，因此，在深紫外LED正常工作状态下，深紫外LED连续提供一固定的辐射照度，虽然通过调节电流能让深紫外LED的杀菌效果好，但是，由于深紫外LED处于连续的供电状态，而按照现有的思路是简单地提高直流电流值，因此，功率消耗较大，深紫外LED的使用寿命受到限制。

发明内容

为了提高某一时间段的辐射照度，提高杀菌消毒的效果，延长深紫外LED的使用寿命，本发明提供了一种通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法。

为达到上述目的，一种通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法，通过提供一固定或变化的脉冲宽度、固定或变化的脉冲周期、固定或变化的脉冲峰值中的一种或多种组合的脉动直流电流控制深紫外LED工作，其中，脉冲峰值电流大于深紫外LED额定工作电流；深紫外LED的工作电压符合深紫外LED的伏安特性曲线。

上述方法，由于提供了一种脉动直流电流，在对深紫外LED进行控制的过程中，脉冲电流的峰值大于深紫外LED的额定工作电流，根据深紫外LED辐射功率百分比随电流变化特征曲线可知，当有较大电流通过深紫外LED时，辐射功率大，使得辐射照度大，因此，杀菌消毒的效果好。在对物体进行杀菌消毒时，只要能破坏细菌的组织既能达到杀菌消毒的效果，因此，只要有足够大的能量，在短时间内也可以达到杀菌消毒的作用，从而，在大电流下，为了延长深紫外LED的使用寿命，通过控制脉冲宽度来实现，这样，不仅能达到好的杀菌消毒效果，而且深紫外LED的使用寿命长。

进一步的，在一个周期内，脉冲峰值电流值与时间值形成的有效面积与深紫外LED工作电流值与时间值形成的有效面积相等，这样，相对于现有采用直流电给深紫外LED供电的技术手段，两者电流的有效值相等，根据深紫外LED的伏安特性曲线，即当电压达到一定值后，电流值变化大时，电压值变化小，因此，两者的有效功率基本相等，但由于脉冲峰值电流大于现有的直流电流值，这样，在基本相同的功率下，辐射照度值明显得到提高，大大提高了杀菌效果。另外，相对于现有技术，如果要求的辐射照度相同，则脉冲峰值电流与现有的直流电流值相当，使得脉冲峰值电流值与时间值形成的有效面积减小，功率下降，因功率下降，因此，发热量减小，从而进一步提高了深紫外LED的使用寿命，同时也能降低成本。

进一步的，脉冲宽度在0.01ms-16ms之间进行调节。要达到更好的杀菌消毒效果，脉冲的高度较大，这样势必会对深紫外LED的使用寿命造成影响，而杀菌消毒可在短时间内完成，因此，通过给予一较小的脉冲宽度，不仅能延长深紫外LED的使用寿命，而且也能达到杀菌消毒的作用。

进一步的，脉冲周期在0.1ms-20ms之间进行调节。在该周期范围值中，杀菌消毒效果最好。

进一步的，脉冲峰值电流在深紫外LED额定工作电流到电流极限值之间调节，电流极限值为深紫外LED伏安特性曲线中极限值。对于深紫外LED来说，在上述电流值范围内，随着电流的增大，辐射功率增大，当电流值超过了电流极限值后，辐射功率随电流的变化非常的小，对杀菌消毒基本没有影响，而且大电流还会影响深紫外LED的寿命，甚至会损坏深紫外LED。

进一步的，在深紫外LED额定工作电流值到电流极限值的脉冲峰值电流范围值内，深紫外LED的辐射通量随着脉冲峰值电流的增大而增大，辐射照度在上述脉冲峰值电流范围值内随者电流的增大也跟随增强。

进一步的，脉冲峰值电流越大，脉冲宽度越小。要达到更好的杀菌消毒效果，要求脉冲的高度较大，即脉冲峰值电流较大，这样势必会对深紫外LED的使用寿命造成影响，而杀菌消毒可在短时间内完成，因此，通过给予一较小的脉冲宽度，不仅能延长深紫外LED的使用寿命，而且也能达到杀菌消毒的作用。

附图说明

图1为深紫外LED伏安特性曲线图。

图2为辐射功率百分比随电流变化特征曲线。

图3为现有直流电和本发明脉冲电流示意图。

图4为辐射照度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法是通过提供一固定或变化的脉冲宽度、固定或变化的脉冲周期、固定或变化的脉冲峰值中的一种或多种组合的脉动直流电流控制深紫外LED工作，其中，脉冲峰值电流大于深紫外LED额定工作电流；深紫外LED的工作电压符合深紫外LED的伏安特性曲线。

上述记载的脉动直流电流包括以下几种方式：

（1）提供一种固定或变化的脉冲宽度的脉动直流电流。

（2）提供一种固定或变化的脉冲周期的脉动直流电流。

（3）提供一种固定或变化的脉冲峰值的脉动直流电流。

（4）提供一种固定或变化的脉冲宽度和固定或变化的脉冲周期的脉动直流电流。

（5）提供一种固定或变化的脉冲宽度和固定或变化的脉冲峰值的脉动直流电流。

（6）提供一种固定或变化的脉冲宽度、固定或变化的脉冲周期和固定或变化的脉冲峰值的脉动直流电流。

脉冲周期在0.1ms-20ms之间进行调节，该周期范围值中，杀菌消毒效果好。

脉冲峰值电流在深紫外LED额定工作电流到电流极限值之间调节，电流极限值为深紫外LED伏安特性曲线中极限值，一般来说，电流极限值为110mA。对于深紫外LED来说，在上述电流值范围内，随着电流的增大，辐射功率增大，当电流值超过了电流极限值后，辐射功率随电流的变化非常的小，对杀菌消毒基本没有影响，而且大电流还会影响深紫外LED的寿命，甚至会损坏深紫外LED。

脉冲宽度在0.01ms-16ms之间进行调节。脉冲峰值电路与脉冲宽度的关系为：脉冲峰值电流越大，脉冲宽度越小。

深紫外LED的伏安特性曲线如图1所示，电压在0-5V时，电流为0；当电压从5-7V时，随着电压的增大，电流逐渐增大，在该区域中，电流电压曲线呈弧形，当电压大于7V后，电流随着电压的变化迅速增大，在该区域中，曲线呈直线。深紫外LED的伏安特性曲线为现有的特性曲线。

辐射功率是指单位时间内物体表面单位面积上所发射的总辐射能，辐射功率越大，辐射照度越大。如图2所示，为辐射功率百分比随电流变化特征曲线，从图中可知，辐射功率随着电流的增大逐渐增大，当电流值增大一定值后，辐射功率基本不会发生变化。

下面用具体的数值来说明本发明的有益效果。如图3所示，设定现有的提供给深紫外LED的直流电大小为I_n，其中I_n为20mA（虚线为现有直流电与时间的示意图）；设定本发明的脉冲频率为1KHz，对应脉冲周期）、占空比为20%，对应脉冲宽度，要让电流有效值相等的情况下，脉冲峰值电流为I_m=100mA；根据深紫外LED的伏安特性曲线，当电流的变化很大时，电压的变化值较小，这样，本发明的有效功率与现有的有效功率基本相等，如图3所示，根据深紫外LED辐射功率百分比随电流变化特征曲线可知，当有较大电流通过深紫外LED时，辐射功率大，使得辐射照度大，如图4所示，在有效功率基本相等的情况下，辐射照度值得到了明显的提高，因此，杀菌消毒的效果好。

另外，相对于现有技术，如果要求的辐射照度相同，则脉冲峰值电流与现有的直流电流值相当，使得脉冲峰值电流值与时间值形成的有效面积减小，电功率下降，因电功率下降，因此，发热量减小，从而进一步提高了深紫外LED的使用寿命，同时也能降低成本。

在对物体进行杀菌消毒时，只要能破坏细菌的组织既能达到杀菌消毒的效果，因此，只要有足够大的能量，在短时间内也可以达到杀菌消毒的作用。因此，要达到更好的杀菌消毒效果，脉冲的高度较大，这样势必会对深紫外LED的使用寿命造成影响，而杀菌消毒可在短时间内完成，因此，通过给予一较小的脉冲宽度，不仅能延长深紫外LED的使用寿命，而且也能达到杀菌消毒的作用，这样，脉冲峰值电流越大，脉冲宽度越小。

根据本发明的方法，通过不断增大电流值，并根据深紫外LED伏安特性曲线得到相应的电压值，测试的辐射通量φe如下：

实验1。

给深紫外LED通入I=0.01A的峰值电流和V=6.286V的电压，其对应的光度参数为：峰值波长:λp=266.6nm 半宽度:Δλd=9.4nm 辐射通量 Φe = 0.2397 mW。

实验2。

给深紫外LED通入I=0.02A的峰值电流和V=6.73V的电压，其对应的光度参数为：峰值波长:λp=266.8nm 半宽度:Δλd=9.4nm 辐射通量 Φe = 0.5542 mW。

实验3。

给深紫外LED通入I=0.03A的峰值电流和V=7.044V的电压，其对应的光度参数为：峰值波长:λp=266.8nm 半宽度:Δλd=9.3nm 辐射通量 Φe = 0.8928 mW。

实验4。

给深紫外LED通入I=0.04A的峰值电流和V=7.304V的电压，其对应的光度参数为：峰值波长:λp=267.0nm 半宽度:Δλd=9.4nm 辐射通量 Φe = 1.137 mW。

实验5。

给深紫外LED通入I=0.05A的峰值电流和V=7.532V的电压，其对应的光度参数为：峰值波长:λp=267.1nm 半宽度:Δλd=9.4nm 辐射通量 Φe = 1.315 mW。

实验6。

给深紫外LED通入I=0.06A的峰值电流和V=7.738V的电压，其对应的光度参数为：峰值波长:λp=267.1nm 半宽度:Δλd=9.4nm 辐射通量 Φe = 1.433 mW。

从以上的实验可知，在深紫外LED电流的允许范围内，峰值电流越大，辐射通量即辐射功率越大，使得辐射照度越高，因此，杀菌效果越好。

Claims

1.一种通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法，其特征在于：通过提供一固定或变化的脉冲宽度、固定或变化的脉冲周期、固定或变化的脉冲峰值中的一种或多种组合的脉动直流电流控制深紫外LED工作，其中，脉冲峰值电流大于深紫外LED额定工作电流；深紫外LED的工作电压符合深紫外LED的伏安特性曲线;

在一个周期内，脉冲峰值电流值与时间值形成的有效面积与深紫外LED工作电流值与时间值形成的有效面积相等；

脉冲峰值电流越大，脉冲宽度越小。

2.根据权利要求1所述的通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法，其特征在于：脉冲宽度在0.01ms-16ms之间进行调节。

3.根据权利要求1所述的通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法，其特征在于：脉冲周期在0.1ms-20ms之间进行调节。

4.根据权利要求1所述的通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法，其特征在于：脉冲峰值电流在深紫外LED额定工作电流到电流极限值之间调节，电流极限值为深紫外LED伏安特性曲线中极限值。

5.根据权利要求4所述的通过脉冲对深紫外LED进行控制的方法，其特征在于：在深紫外LED额定工作电流值到电流极限值的脉冲峰值电流范围值内，深紫外LED的辐射通量随着脉冲峰值电流的增大而增大，辐射照度在上述脉冲峰值电流范围值内随着电流的增大也跟随增强。