CN108261553A

CN108261553A - 消毒装置及其驱动方法

Info

Publication number: CN108261553A
Application number: CN201611257098.4A
Authority: CN
Inventors: 居家奇; 陈宗烈
Original assignee: Jiangsu Haomai Lighting Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2018-07-10
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN108261553B

Abstract

本发明提供一种消毒装置及其驱动方法，所述消毒装置包括：至少一个设置在内壁上的灯座，其包括电子镇流器；以及至少一个紫外线灯，该紫外线灯包括：上盖；两根灯管脚玻璃套管，其固定安装在上盖上；U型热阴极紫外线灯管，其阴极端朝下，两根管脚分别插入两根灯管脚玻璃套管中，其U型冷端朝上安装，其中所述U型热阴极紫外线灯管的管径范围介于4nm至5nm之间；下盖，其与上盖匹配连接；以及金属插针，其设置在下盖上，其中，当紫外线灯通过金属插针插入灯座后，电子镇流器将通过灯座经由金属插针向紫外线灯供电，使得所述U型热阴极紫外线灯管产生185nm紫外线，所产生的185nm紫外线将与空气中的氧气反应生成臭氧。

Description

消毒装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及消毒技术领域，具体地设置一种利用紫外线灯进行消毒的消毒装置及其驱动方法。

背景技术

我国南方地区湿度长期在80％～95％左右，家庭各种柜储里面的物品容易发生霉变，甚至连柜储壁上都满是霉菌，花花点点还发出令人恶心的气味。采用普通紫外线灯管辐射照照，能够有效杀死辐射灯管近距离的霉菌，但离辐射源灯管远一点或者被遮挡的物品，如衣物柜照了这件管不了后一件的效果，甚至照了衣物正面管不了里子；食品柜更难达到效果，物品都盛放在容器内，尤其玻璃、陶瓷瓶罐，紫外线辐射的253.7nm根本无法穿透。想到买臭氧发生器，现在一般工业用采用纯氧给气后再转换为臭氧O₃，效率倒是不错，但最小功率也几百瓦级，而且体积太大，显然无法进入家庭；那种所谓超小体积能够进入家庭的只听到高压放电和压缩气体的声音，臭氧的味道半天也没有出来，虽然放在水里说能够清洗分解蔬菜、水果上残存的农药，但是很难杀死柜储里面的霉菌，所以，到现在还没有见到有什么产品面市。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种消毒装置及其驱动方法，该消毒装置包括利用紫外线灯产生的185nm紫外线与空气中的氧气能够反应生成臭氧的原理制备的小型的臭氧发生器，本发明的消毒装置能够通过简单地调节185nm紫外线的产生效率以及紫外线灯的空间布置来调节生成的臭氧量。

根据本发明的消毒装置，包括：至少一个设置在内壁上的灯座，其包括电子镇流器；以及至少一个紫外线灯，该紫外线灯包括：上盖；两根灯管脚玻璃套管，其固定安装在上盖上；U型热阴极紫外线灯管，其阴极端朝下，两根管脚分别插入两根灯管脚玻璃套管中，其U型冷端朝上安装，其中所述U型热阴极紫外线灯管的管径范围介于4nm至5nm之间；下盖，其与上盖匹配连接；以及金属插针，其设置在下盖上，其中，当紫外线灯通过金属插针插入灯座后，电子镇流器将通过灯座经由金属插针向紫外线灯供电，使得所述U型热阴极紫外线灯管产生185nm紫外线，所产生的185nm紫外线将与空气中的氧气反应生成臭氧用于对消毒装置内部进行消毒。

优选地，所述紫外线灯还包括由玻璃制备的隔离罩管，其设置在上盖上方，将所述U型热阴极紫外线灯管容纳在其内部，以及所述隔离罩管设置有上端口和下端口，其中下端口用于导入空气，而上端口用于导出产生的臭氧。

优选地，所述紫外线灯还包括设置在上盖上的两根隔离罩管固定桩，其底部固定安装在上盖上，其头部设置有外牙纹；其中，隔离罩管下端口内径上设置有内牙纹，以及其中，两根隔离罩管固定桩与所述两根灯管脚玻璃套管对称且等间距地设置在上盖上，使得隔离罩管在其内牙纹旋入隔离罩管固定桩的外牙纹后保持垂直。

优选地，所述U型冷端朝上安装的角度范围介于45°至90°之间。

优选地，所述紫外线灯还包括设置在所述下盖上的锁位销，所述灯座还包括锁位凹槽，以及当所述紫外灯插入所述灯座后，所述锁位销将与所述锁位凹槽配合固定。

优选地，所述消毒装置包括多个紫外线灯，其分别插入分布在内壁上的多个灯座，以使得所产生的臭氧能够充满整个消毒装置。

优选地，所述U型冷端上涂覆有硅胶。

本发明还提供了一种对上述消毒装置进行驱动的驱动方法，包括：根据消毒装置所需的消毒环境要求，对所述消毒装置产生的臭氧量进行调节。

优选地，对所述消毒装置产生的臭氧量进行调节包括对所述U型热阴极紫外线灯管的导入功率和给汞量中的任意一项进行调节。

优选地，所述U型热阴极紫外线灯管的导入功率范围为5.5W至9.5W之间，给汞量为7mg。

本发明具有下述有益效果：

与传统紫外线灯管比较：传统紫外线灯管是以253.7nm紫外线辐射直接作用于病毒或微生物的细胞膜并将膜破坏，进而破坏膜内组织，直到杀死细菌；本发明则是通过185nm紫外线辐射产生的臭氧，该杀菌过程则为强氧化作用使微生物细胞中的多种成分产生化学反应，一般认为，臭氧灭活病毒是通过直接破坏核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA)物质完成的，而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用于细胞膜并将膜破坏，进而破坏膜内组织，直到杀死；显然，在家庭柜储里面，传统紫外线灯管以253.7nm紫外线辐射的作用是非常有限的，一是被衣物、器皿等的遮挡，紫外线辐射无法直射被细菌污染的物体表面，也就没有办法杀死、充分灭活；二是部分物体表面，如衣物、塑料制品等均不能长时间暴露在紫外线光子下，不然会产生黄变老化，甚至破损；而本发明以紫外线灯产生的臭氧杀菌灭活，对不宜暴露在紫外线光子下的物体完全采用普通玻璃套管隔离开来，丝毫不受影响。

本发明消毒装置基于185nm紫外线灯与氧气作用产生的臭氧，因此其主要构造为紫外线灯及其镇流器，因此可以制备成小型且功耗低的设备，这是因为现有技术中的超小型臭氧发生器通常为如下方式：超小型臭氧发生器效率比较高的都是工业化的，一般体积长宽高不会小于400*300*200mm，显然不适合进入家庭，尤其家用的柜储里面使用；另外一类所谓家庭用来清洗蔬菜的臭氧发生器，主体由一个高频高压包构成，体积虽然不大，一根胶管引入空气在水中放电不怕引燃周围的物质，但在家庭柜储里面“吱吱”放电，高压连续放电必然产生局部高温，没有水来进行高效率散热，则会很快会烧坏放电器件，然后引燃周围物体；分析判断这种体积虽然能够满足但毫无安全保证的构造装置谁也不敢用之于柜储里发生臭氧。

本发明的基于紫外线灯产生臭氧的消毒装置可以根据需要采用手动控制或自动控制方式进行控制，这是因为本发明的消毒装置臭氧产生量基本上取决于紫外线灯产生的185nm紫外线量，因此可以根据需要容易地通过控制185nm紫外线的产生量来控制臭氧产生量，从而可以根据需要采用手动或自动控制方式对本发明的消毒装置进行控制。设想把柜子门打开，开启本发明的消毒装置，手动控制连续发生臭氧，把厨房或卧室的门窗都关起来，约10分钟后整间屋子里面都充满了浓浓的臭氧味，连续进行1～2个小时，整间屋子几乎都消毒灭菌完毕，如果是在卧室进行的，晚上上床打开被子都有一股刚刚在大太阳底下暴晒过的清新味。这是本发明技术扩展用途的一个方面，尤其在南方的梅雨季节，连日没有明媚的阳光也无需过虑，被子虽然发潮湿润了，按照上述方法进行保准满意。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的一种超细管径(4～5mm)的热阴极紫外线灯管装置的示意图；

图2a示出了根据本发明实施例的一种超细管径(4～5mm)的热阴极紫外线灯管的示意图；

图2b示出了根据本发明实施例的一种紫外线灯管装置的工作原理的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的基于紫外线灯管的消毒装置的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的消毒装置的直流DC集成电路芯片组成的一拖多驱动电路的原理图；

图5示出了根据本发明实施例的消毒装置的由分立元器件构成的一拖多驱动电路的原理图；以及

图6示出了根据本发明实施例的手动/自动切换控制电路的原理图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的消毒装置及其驱动方法进行详细描述。

本发明的消毒装置采用一种超细管径(4～5mm)的热阴极紫外线灯管；原因是真空紫外波长短，灯管管径细的情况下紫外逸出管外的路径短，实践证明在单位时长内比相同功率的粗管径，如T5管的臭氧产生量要大2～3倍；更特别的是此类细管径热阴极紫外线灯可以采用直螺旋阴极专利技术(见复旦大学居家奇/陈枕流的发明专利：一种直筒式电极紫外线灯管)，其绕制阴极的基金属钨丝Q200份量大，制成的阴极的体积和电子粉储量比同功率粗管径紫外线灯管大10倍左右，因此，特别适合在需要加倍功率燃点提高185nm真空紫外产生效率的场合；为了提高185nm紫外线的产生量，进一步的技术手段是对此类超细管径热阴极紫外线灯管的导入功率在灯管标称功率的基础上提高1至N倍，使得导入灯管阴极电流也增加1至N倍，阴极发射的热电子流温度大幅度提高，灯管冷端温度上升，汞蒸气压力明显增加，即最高效率产生253.7nm的最佳冷端温度汞和蒸气压力同步上移，紫外辐射效率与导入功率的百分比降低，但185nm真空紫外逸出玻管壁的效率大大提高；采用臭氧测试仪观察导入紫外线灯管的实际功率增加到灯管标称功率的80～100％左右时臭氧发生率的浓度也相应提高2～3倍以上，所以，设计匹配电子镇流器时把标称的紫外线灯管的导入功率提高到5.5～9.5W；更进一步的技术手段是在设计制作此类超细管径紫外线灯管时把设计给汞量适当增加30～50％左右，如管径4.5mm、展长L350mm的单U灯管，原来设计给汞量为5mg调整为7mg，这样可以增加汞蒸气与惰性气体的分压比例，进一步提高汞蒸气压力来增加臭氧发生率。

在本发明的消毒装置中，考虑紫外线灯管253.7nm紫外线在消毒装置内近距离长时间辐射物品，尤其衣物，会使得发黄甚至脆变破损；在灯管上套入一段普通玻璃管，完全遮挡住253.7nm对物品的辐射，但不会影响真空紫外线的逸出与普通玻璃管内的氧气发生作用，形成高浓度(20～30mgO₃/L)的臭氧；紫外线灯管阴极端朝下，U型冷端部位呈>45°角<90°朝上安装；普通玻璃管尾部套在灯管扁型插拔塑件中间两个带推把的半圆弧上，十分牢靠垂直于灯管，像一个稍稍倾斜的“烟囱”，冷空气从扁型插拔塑件的两边进入玻璃管，空气中的氧气与紫外线灯管逸出的185nm紫外光子合成O₃，臭氧从玻璃管上端开口像“烟云”一样飘逸到柜储里，10来分钟后柜储内O₃的浓度达到12mg/L，再维持15分钟左右，柜储内的各种病毒、细菌、细菌的芽孢统统被杀死，实际检测燃点30分钟后的灭活率可达99.8％左右。

根据本发明的一个实施例，在消毒装置中布置5至6套上述的紫外线灯臭氧发生器，在紫外线灯管上套普通玻璃，充分保证紫外线灯管燃点所产生的臭氧O₃能够充满整个消毒装置。

根据本发明的消毒装置中的紫外线灯管的驱动器可以采用“一拖多”方式的电子镇流器，考虑消毒装置密闭后从外拉市电的电源线的不便，紫外线灯管装置的驱动器采取直流电源DC驱动，如图4所示，可采用12～36VDC10～20AH蓄电池组供电；直流电子驱动器以集成电路芯片IC1为主体构成，芯片IC1分为上下两片：上片型号SEU1001/下片SEU1005B；当DC电源合电接通下片SEU1005B通过电阻R13(10K带*号表示需随电源电压DC的电压值选择确定)从DC+获得启动和工作电流，IC1上下片分别驱动一对场效应MOS管Q1/Q2轮流导通和截止，把DC电流切换为高频交流电压电流并且通过Q1/Q2两管的中点和隔直电容C17/C18的中点，对变压器T的原边N的两端导入高频交流电流；变压器T的副边N1～N5各自与原边N的匝比均为10～15：1，由此将变压器T的原边N的低压高频交流升高到10～15倍以上的高压高频交流电流并加载在紫外线灯管，即灯管L1～L5的两端和与L1～L5两端并联的谐振电容CL1～CL5上，产生谐振作用；参与谐振的变压器T、灯管L1～L5、谐振电容CL1～CL5以及隔直电容C17/C18等器件功能叠加和协同作用下，发生LC振荡(灯管与谐振电容)，灯管L1～L5两端阴极瞬态高频高压可达1500VAC左右，足以击穿导通灯管两端电极，产生热电子流发射，快速由辉光放电过渡到弧光放电；一对场效应MOS管Q1/Q2轮流导通和截止持续对LC振荡供给电能，保证LC自维持放电。

当然，也可采用如图5所示的市电供电的传统“一拖多”电子镇流器驱动多只紫外线灯管，图5示出了一种分立元器件构成的“一拖五”的电子镇流器，此类镇流器驱动负载灯管的总功率主要决定于一对双极性三极管的型号，当采用一对13009充当开关管时最大功率可到100W左右；如需进一步提高驱动负载灯管的总功率时可采用2～4只同型号的13005/13007或13009并联为一只开关管，当采用两只13009并联合成为一只，即四只13009分别并联为两只合成的开关管时，最大驱动灯管负载功率可达200W；此类传统电子镇流器电路原理如图5所示，前面几级电路：EMC/整流、滤波、功率因数调整电路，以双向触发二极管DB3、电阻R1/R2、电容C5、二极管D10组成的触发启动电路，磁环变压器TK和一对双极性三极管Q1/Q2及电阻R3/R4/R5/R6/、二极管D12/D13、电容C7/C8组成的开关电路与传统大功率节能灯电子镇流器电路大同小异；但以扼流电感L3/L4/L5、隔直电容C12/C13、谐振电容C9/C10/C11、灯管Lamp1～3组成的负载电路采用经典的无灯丝热阴极发明专利的电路原理，满足本申请选择的超细紫外线灯管在灯管设计制作工艺上即摈弃了灯丝结构，灯管两端均只有阴极的特点。

根据本发明的消毒装置可以采用手动/自动控制模式，图6示出了一种紫外线消毒装置的电源控制系统的电路原理图。如图6所示，控制系统由时间继电器主体，另外还有一压键接触开关和自动-手动切换开关、“一拖五”电子镇流器、灯管插座构成；时间继电器的调控范围为24/24h*7天，即最大开启时间均为24小时，关闭最长七天，可任意设定；压键接触开关受压到位导通，无压则断开。电源系统控制分为两档：一档为自动间歇式控制，即紫外线灯管开启一段时间，再自动关闭一段时间(开启和关闭时长连续可调节，即任意模式)；一档为人工控制模式，即常开或常闭；无论是处于自动或人工模式，当柜门被掀开时电源自动切断电源，紫外线灯管停止工作。

以下将参照附图具体描述本发明的实施例。

图1示出了根据本发明实施例的一种超细管径(4～5mm)的热阴极紫外线灯管装置的示意图。如图1所示，由灯管1(灯管冷端1-1，为表示清楚未涂覆硅胶)、灯管脚玻璃套管2、塑件上盖3、塑件下盖4、金属插针5、普通玻璃隔离罩管固定桩6、普通玻璃隔离罩管7以及下盖上的灯管插入锁位销4-1等构成；其中灯管1管脚插入灯管脚玻璃套管2、灯管脚玻璃套管2插入塑件下盖3后分别采用硅胶粘接，在紫外线灯管1上套入一根用普通玻璃辐射隔离罩管7，隔离罩管7的一端口内径上用硅胶粘接有一带内牙纹的塑胶圈7-1，塑件下盖3设置了普通玻璃隔离罩管7的固定桩6，两根固定桩的头端部设置有外牙纹6-1，普通玻璃隔离罩管7的内牙纹7-1旋入固定桩6的头端部的外牙纹6-1时，充分借助两根灯管脚玻璃套管2的外圆面紧靠外牙纹6-1的牙纹尖，对普通玻璃隔离罩管7进行四点平行垂直定位于灯管1，即普通玻璃隔离罩管7的内牙纹塑胶圈7-1旋转套入这四个点面后可保持垂直，且非常牢靠；塑件上盖3上还设置有金属插针5，插入灯座后与电子镇流器输出端实现电连接。

在紫外线灯管1上套入一根普通玻璃辐射隔离罩管7，完全遮挡住253.7～365nm对物品的辐射，但不会影响真空紫外线的逸出与普通玻璃管7内的氧气发生作用，形成高浓度(20～30mgO₃/L)的臭氧；紫外线灯管10阴极端朝下，U型冷端部位呈>45°角<90°朝上安装，还是如常规的灯头朝上，都能够形成“烟囱”的效果，如图2b所示，冷空气从一端进入玻璃管2，空气中的氧气与紫外线灯管1逸出的185nm紫外光子合成O₃，臭氧从玻璃管2另一端开口像“烟云”一样飘逸到室内空间或柜储里，10来分钟后柜储内O₃的浓度达到12mg/L，再维持15分钟左右，室内或柜储内的各种病毒、细菌、细菌的芽孢统统被杀死，实际检测燃点30分钟后的灭活率可达99.8％左右。

图2a示出了一种超细管径(4～5mm)的热阴极紫外线灯管1的示意图。如图2a所示，在紫外线灯管1的烧尖冷端部位1-1涂覆有硅胶1-1-1，其作用是提高紫外线灯管1的冷端温度；固定桩6的头端部的设置外牙纹6-1可方便普通玻璃外套管7的固定；U型灯管1长度约150mm，但最有意义的是管径仅4～5mm，其中管壁厚约1mm；在2.5～3mm的玻管1内径上采用了节能灯85～105W的灯丝和相应的电子粉储备；由于制灯工艺过程中烘烤石英玻壁要达到完全分解电子粉的1100～1250℃的高温，石英管和整灯的除气比传统紫外线制作工艺彻底干净，品质高一个层次。此灯按照标称功率12W实际燃点10000h后，没有发现一丁点黑头。但最大特点由于采用了85～105W灯丝做阴极，可以在特别需要的场合，如灯管1浸入水中把功率提升到85～105W，即标称功率的7～8.75倍燃点，充分发挥在水里面产生臭氧的能力。当然，即使在空气中燃点只要把功率稍稍加大一些，如导入功率在30W左右时，与传统U型T8管径36W紫外线灯比较，可以明显发现前者一通电臭氧就出来了，而后者要过几分钟才有感觉；分别置入密闭的容器中几分钟后前者臭氧就非常浓了而且刺鼻，后者仅仅谈谈的味道；实际测试超细管径紫外线灯管1每小时产生臭氧的能力高达7g以上，比T8管径36W产生臭氧的能力要高出10倍左右。

另外，在紫外线灯管1冷端1-1涂覆硅胶1-1-1，超细管径紫外线灯管1由于管径超细，按照传统紫外线以辐射253.7nm效率的标准，冷端温度都偏低，以理论值汞蒸气压每上升10℃压力增加一倍为一个数量级计算，都差了2～3个数量级；现在根据本发明的需求应该修订标准以185nm真空紫外线逸出效率来计算，需要提高5～6个数量级，即比较测试253.7nm达到最佳值时的冷端温度的基础上再提高一倍冷端温度；当然，仅仅依靠在灯管1涂覆硅胶保温还远远不够，还必须在设计制作驱动器时将电子镇流器输出导入灯管1的实在功率提高1～N倍(根据不同场合的燃点情况的需求)，后面根据电子镇流器原理图和正常驱动/加强驱动转换开关接线原理示意图再详细说明。

图2b示出了根据本发明的紫外线灯管装置10工作原理的示意图。如图2b所示，虚线箭头表示灯头向下时空气(氧气)进入普通玻璃管罩7，同时臭氧O₃蒸发流出普通玻璃管罩7的方向；当灯头向上是气体流动方向相反。由于玻璃材料里面不仅含有钠、钙、钾等主要成分有一定阻挡紫外线的功能，尤其普通玻璃料的主要(70％以上)成分引入的二氧化硅来自天然河砂，即使采用石英砂，也是不适合制作石英玻璃料，含金属杂质成分极其复杂的矿源，粉碎之后也没有采取必须的去金属杂质的酸洗，必然引入对紫外线有完全阻挡作用的钛、铈等金属杂质，当钛、铈达到5～10ppm，任何波长的紫外线都被完全阻挡；实际检测，各种灯用普通玻璃管都达到了完全阻挡紫外线的功能。所以，如此设计是充分满足了阻挡紫外线灯管1的253.7～365nm紫外线的逸出，防止在大众场合下燃点伤人眼睛、皮肤；也解决了在柜储内近距离长时间辐射物品，尤其衣物，会使得发黄甚至脆变破损的问题。

图3示出了根据本发明实施例的基于紫外线灯管的消毒装置的示意图。该消毒装置例如可以为柜储11。如图3所示，在柜储11里的后壁或两个侧壁上均布设置五只紫外线灯管总成10，五只紫外线灯管总成10分别插入灯座5-1～5-5，与金属插针5配合实现电连接，并且被灯管插入锁位销4-1与插座上的锁位凹槽(图未示出)配合固定；因为是衣柜，则要考虑紫外线灯管1的253.7nm紫外线在柜储内近距离长时间辐射物品，尤其衣物，会使得发黄甚至脆变破损；在灯管1上套入一段普通玻璃管2，完全遮挡住253.7nm对物品的辐射，但不会影响真空紫外线的逸出与普通玻璃管2内的氧气发生作用，形成高浓度(20～30mgO₃/L)的臭氧；紫外线灯管10阴极端朝下，U型冷端部位呈>45°角<90°朝上安装；普通玻璃管2尾部套在灯管1扁型插拔塑件中间两个带推把的半圆弧上，十分牢靠垂直于灯管1，像一个稍稍倾斜的“烟囱”，冷空气从扁型插拔塑件的两边进入玻璃管2，空气中的氧气与紫外线灯管逸出的185nm紫外光子合成O₃，臭氧从玻璃管2上端开口像“烟云”一样飘逸到柜储里，10来分钟后柜储内O₃的浓度达到12mg/L，再维持15分钟左右，柜储内的各种病毒、细菌、细菌的芽孢统统被杀死，实际检测燃点30分钟后的灭活率可达99.8％左右。

图4示出了根据本发明实施例的消毒装置的直流DC集成电路芯片组成的一拖多驱动电路的原理图。该电路由直流电源DC供电，由集成电路芯片组成的一拖多驱动电路，其中集成电路芯片为型号SEU1001的上片和SEU1005B的下片组成电路驱动、控制调节的核心器件，通过外接元器件参数的改变，如调节改变图4中接芯片下片SEU1005B的频率调节电阻R9的阻值，可使芯片的振荡输出频率范围在20KHz～500KHz变化，满足驱动灯管1的标称功率在100％～1000％范围内变化，根据本发明的实际用途R9采用0805型号的贴片电阻值为10KΩ，实际振荡输出频率为45～48KHz，满足灯管1按照标称功率的150～180％工作；考虑衣柜密闭后从外拉市电的电源线的不便，紫外线灯管装置10的驱动器30采取直流电源DC驱动，采用12～36VDC10～20AH蓄电池组供电(如图6)；直流电子驱动器以集成电路芯片IC1为主体构成，芯片IC1分为上下两片：上片型号SEU1001/下片SEU1005B；当DC电源合电接通下片SEU1005B通过电阻R13(10K带*号表示需随电源电压DC的电压值选择确定)从DC+获得启动和工作电流，IC1上下片分别驱动一对场效应MOS管Q1/Q2轮流导通和截止，把DC电流切换为高频交流电压电流并且通过Q1/Q2两管的中点和隔直电容C17/C18的中点，对变压器T1的原边N的两端导入高频交流电流；变压器T1的副边N1～N5各自与原边N的匝比均为10～15：1，由此将变压器T1的原边N的低压高频交流升高到10～15倍以上的高压高频交流电流并加载到紫外线灯管1，即灯管L1～L5的两端和与L1～L5两端并联的谐振电容CL1～CL5上，产生谐振作用；参与谐振的变压器T1、灯管L1～L5、谐振电容CL1～CL5以及隔直电容C17/C18等器件功能叠加和协同作用下，发生LC振荡(灯管与谐振电容)，灯管L1～L5两端阴极瞬态高频高压可达1500VAC左右，足以击穿导通灯管两端电极，产生热电子流发射，快速由辉光放电过渡到弧光放电；一对场效应MOS管Q1/Q2轮流导通和截止持续对LC振荡供给电能，保证LC自维持放电。

图5示出了根据本发明实施例的消毒装置的由分立元器件构成的一拖多驱动电路的原理图，其中，由市电供电的一拖多电子镇流器驱动多只紫外线灯管1。如图5所示，一种分立元器件构成的一拖五的电子镇流器，此类镇流器驱动负载灯管1的总功率主要决定于一对双极性三极管的型号，当采用一对13009充当开关管时最大输出功率可到100W左右；如需进一步提高驱动负载灯管的总功率时可采用2～4只同型号的13005、13007或13009并联为一只开关管，当采用两只13009并联合成为一只，即四只13009分别并联为两只合成的开关管时，最大驱动灯管负载功率可达200W；此类传统电子镇流器电路原理如图5所示，前面几级电路：EMC/整流、滤波、功率因数调整电路，以双向触发二极管DB3、电阻R1/R2、电容C5、二极管D10组成的触发启动电路，磁环变压器TK和一对双极性三极管Q1/Q2及电阻R3/R4/R5/R6/、二极管D12/D13、电容C7/C8组成的开关电路与传统大功率节能灯电子镇流器电路大同小异；但以扼流电感L3～L7、隔直电容C12/C13、谐振电容CL1～CL5、灯管L 1～L5组成的负载电路采用经典的无灯丝热阴极发明专利的电路原理，满足本申请选择的超细紫外线灯管1在灯管设计制作工艺上即摈弃了灯丝结构，灯管1两端均只有阴极的特点。

图6示出了根据本发明实施例的手动/自动切换控制电路的原理图。如图6所示，控制电路由DC直流电源(蓄电池)8-1、压键接触开关8-2、自动-手动切换开关8-3、时间继电器8-4、直流一拖五电子镇流器9(电路原理图见图4)、灯管插座5-1～5-5等构成；图6所示方框图的带箭头引线为电源+极，同时表示为可控制导通或断开；未带箭头的直接连接线为电源-极；时间继电器8-4的调控范围为24h/24h*15，即最大开启时间均为24小时，关闭时间为七天；可任意设定开启和关闭时间。下面说明此系统的控制电路原理：压键接触开关8-2受压到位导通(无压则断开)，直流+电流经过手动/OFF/自动三档开关8-2的自动挡对时间继电器8-4供电或通过手动挡直接对直流电子镇流器9供电；当自动供电时时间继电器8-4按照预设时间先满足开启镇流器9，镇流器对灯座5-1～5-5输出驱动电流，分别接插在灯座5-1～5-5上的五只紫外线灯管10启动着火进入燃点，然后再进入时间控制状态；当处于手动挡时，直流电源通过压键接触开关8-2，再经手动挡对镇流器9直接供电，灯管10处于常开状态。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种消毒装置，包括：

至少一个设置在内壁上的灯座(5-1至5-5)，其包括电子镇流器；以及

至少一个紫外线灯，该紫外线灯包括：

上盖(3)；

两根灯管脚玻璃套管(2)，其固定安装在上盖(3)上；

U型热阴极紫外线灯管(1)，其阴极端朝下，两根管脚分别插入两根灯管脚玻璃套管(2)中，其U型冷端(1-1)朝上安装，其中所述U型热阴极紫外线灯管的管径范围介于4nm至5nm之间；

下盖(4)，其与上盖(3)匹配连接；以及

金属插针(5)，其设置在下盖(4)上，

其中，当紫外线灯通过金属插针(5)插入灯座后，电子镇流器将通过灯座经由金属插针向紫外线灯供电，使得所述U型热阴极紫外线灯管(1)产生185nm紫外线，所产生的185nm紫外线将与空气中的氧气反应生成臭氧用于对消毒装置内部进行消毒。

2.根据权利要求1所述的消毒装置，其中，

所述紫外线灯还包括由玻璃制备的隔离罩管(7)，其设置在上盖(3)上方，将所述U型热阴极紫外线灯管(1)容纳在其内部，以及

所述隔离罩管(7)设置有上端口和下端口，其中下端口用于导入空气，而上端口用于导出产生的臭氧。

3.根据权利要求2所述的消毒装置，其中所述紫外线灯还包括设置在上盖(3)上的两根隔离罩管固定桩(6)，其底部固定安装在上盖(3)上，其头部设置有外牙纹(6-1)；

其中，隔离罩管(7)下端口内径上设置有内牙纹(7-1)，以及

其中，两根隔离罩管固定桩(6)与所述两根灯管脚玻璃套管(2)对称且等间距地设置在上盖(3)上，使得隔离罩管(7)在其内牙纹(7-1)旋入隔离罩管固定桩(6)的外牙纹(6-1)后保持垂直。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的消毒装置，其中，所述U型冷端朝上安装的角度范围介于45°至90°之间。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的消毒装置，其中，

所述紫外线灯还包括设置在所述下盖(4)上的锁位销(4-1)，所述灯座还包括锁位凹槽，以及当所述紫外灯插入所述灯座后，所述锁位销(4-1)将与所述锁位凹槽配合固定。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的消毒装置，包括多个紫外线灯，其分别插入分布在内壁上的多个灯座，以使得所产生的臭氧能够充满整个消毒装置。

7.根据权利要求1至3中任意一项所述的消毒装置，其中所述U型冷端(1-1)上涂覆有硅胶。

8.一种对根据权利要求1至7中任意一项所述的消毒装置进行驱动的驱动方法，包括：

根据消毒装置所需的消毒环境要求，对所述消毒装置产生的臭氧量进行调节。

9.根据权利要求8所述的驱动方法，其中对所述消毒装置产生的臭氧量进行调节包括对所述U型热阴极紫外线灯管的导入功率和给汞量中的任意一项进行调节。

10.根据权利要求9所述的驱动方法，其中所述U型热阴极紫外线灯管的导入功率范围为5.5W至9.5W之间，给汞量为7mg。