CN108439536A - 深紫外led流动水杀菌装置和杀菌方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种深紫外LED流动水杀菌装置和杀菌方法，其中杀菌装置包括流水腔体、隔水透明板、PCB板、深紫外LED和驱动电源；其中，所述流水腔体的腔壁开设有安装槽；隔水透明板安装于所述安装槽上；PCB板设于所述隔水透明板上；深紫外LED设于所述PCB板上面向所述隔水透明板的一侧，深紫外LED发射有对所述流水腔体内流水进行杀菌的紫外射线；以及驱动电源电连接于所述PCB板。本发明通过在流水腔体的腔壁开设有安装槽，然后在安装槽上设置深紫外LED来对流水进行杀菌，相比于传统的汞杀菌更加的环保节能，相比于水管两端使用大功率深紫外LED杀菌方法，本发明可以通过更改安装槽的长度来增加深紫外LED的数量，从而达到更好地杀菌效果。

Description

深紫外LED流动水杀菌装置和杀菌方法

技术领域

本发明涉及流水杀菌领域，具体涉及一种深紫外LED流动水杀菌装置和杀菌方法。

背景技术

在现有技术中的现有杀菌方案中一般使用以下两种：

一、使用汞灯杀菌。

汞灯是利用汞蒸汽在电极的作用下，发出深紫外线达到杀菌效果，主要缺点为：

1.汞灯在通电初期，由于汞没有有效气化而无法辐射足够能量的紫外线，导致最初的出水细菌浓度超标严重，一般需要1-3分钟(视功率大小而不同)的预热过程；

2.汞为有毒物质，如汞灯破损将导致饮用水严重污染；

3.汞灯在频繁开关的情况下，衰减严重，使用寿命短；

二、使用大功率深紫外LED杀菌。

目前使用的设计方案为深紫外LED与流动水方向相同，在杀菌腔体，如水管两端使用大功率深紫外LED，使流动水在整个杀菌腔体内尽可能长时间处于紫外线照射环境，以提高杀菌效果。

使用大功率深紫外LED杀菌主要缺点为：

1.大功率深紫外LED产出率低，成本较高，(如1个30mW的LED价格远远大与5个6mW的LED价格)无法大规模推广

2.受杀菌腔体体积和安放位置的限制，LED的使用数量无法批量提高，杀菌率也无法相应提高。

3.大功率LED发热集中，需要专门设计散热结构，导致整个模块体积较大。

为此，本发明应运而生。

发明内容

鉴于上述情况，本发明旨在于开发一种低成本，小尺寸，应用广泛，可靠性强的流动水杀菌装置，并可以全面推向市场，以解决市场对此技术的急切需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种深紫外LED流动水杀菌装置，包括：

流水腔体，所述流水腔体的腔壁开设有安装槽；

隔水透明板，安装于所述安装槽上；

PCB板，设于所述隔水透明板上；

深紫外LED，设于所述PCB板上面向所述隔水透明板的一侧，深紫外LED发射有对所述流水腔体内流水进行杀菌的紫外射线；以及

驱动电源，电连接于所述PCB板。

采用上述技术方案，本案的有益效果为：

本发明通过在流水腔体的腔壁开设有安装槽，然后在安装槽上设置深紫外LED来对流水进行杀菌，相比于传统的汞杀菌更加的环保节能，相比于水管两端使用大功率深紫外LED杀菌方法，本发明可以通过更改安装槽的长度来增加深紫外LED的数量，从而达到更好地杀菌效果。

进一步的，所述安装槽的数量为多个，多个所述安装槽均匀围设所述流水腔体的腔壁。以多方位照射且光线重叠效果，来加强杀菌效果；进而可使用小功率深紫外LED，并形成能量叠加功效，有效降低系统成本。

进一步的，所述深紫外LED的数量为多个，多个所述深紫外LED沿流水方向设于所述PCB板上，且所述紫外射线的射向垂直于流水方向。同理于上，可通过增加小功率深紫外LED数量，有效提高杀菌效率，杀菌效率与深紫外LED的数量成对数关系(如LED的数量为A，杀菌率为90％，LED数量为2A，杀菌率为99％，LED数量为3A，杀菌率为99.9％，以此类推)。

进一步的，所述隔水透明板和所述PCB板通过螺钉过孔安装于所述流水腔体的腔壁上。起到密封作用，防止流水腔体内流水外泄出来。

进一步的，所述PCB板通过螺钉过孔安装于所述流水腔体的腔壁上，所述隔水透明板夹设固定于所述PCB板与所述流水腔体的腔壁之间。同上，起到密封作用，防止流水腔体内流水外泄出来。

进一步的，所述隔水透明板与所述PCB板之间还垫有垫片。一是防止隔水透明板与所述PCB板之间的磨损，起到保护作用，另一方面加强密封效果。

进一步的，所述流水腔体采用达饮用水标准的不锈钢材料。流水腔体使用304不锈钢或其他可达到饮用水标准的不锈钢材料，此材料价格低，易采购，无其他特殊要求。

进一步的，所述PCB板采用热电分离金属PCB板，所述金属PCB板的散热面与所述深紫外LED的安装面同面，所述金属PCB板的散热方向与LED照射方向一致，所述金属PCB板与所述流水腔体接触形成热传导。所述PCB板采用热电分离金属PCB板，所述热电分离金属PCB板的背面还可进一步设有散热片，一方面，利用流动水带走LED所形成的热量，同时金属PCB的背面的也可以加强散热能力。所述散热片与所述流水腔体接触形成热传导。所述热电分离金属PCB板采用铜PCB采用反向散热结构，与目前主流正面发光，背面散热的铜PCB的结构不同，该结构发光面与散热面为同一方向，利用流动水直接散热。

进一步的，所述隔水透明板采用石英玻璃。石英玻璃为能达到JGS-1标准，深紫外透光率高于90％高纯二氧化硅，与行业目前采用的产品相同。

进一步的，电源采用的是LED特有的恒流驱动电源，此技术与目前通用LED照明及其他LED电源相同。

本发明还提供了一种深紫外LED流动水杀菌方法，包括：

取一流水腔体，并于所述流水腔体的腔壁上开设安装槽；

将一隔水透明板安装于所述安装槽上；

将一PCB板设于所述隔水透明板上；

在所述PCB板上面向所述隔水透明板的一侧设置深紫外LED；

将PCB板连接驱动电源以对所述深紫外LED供电；以及

开启电源，并将流动水引流至所述流水腔体中，深紫外LED发射紫外射线对所述流水腔体内流水进行杀菌。

采用上述杀菌方法，获得的有益效果为：

因为杀菌装置安装在流水腔体的腔壁上，深紫外LED的热量可直接利用需要杀菌的流动水进行散热，此方案可应用于供水系统出水末端，也避免了出水末端因与空气接触而导致的细菌污染从而有效提高产品的通用性。

进一步的，所述安装槽的数量为多个，多个所述安装槽均匀围设所述流水腔体的腔壁；所述深紫外LED的数量为多个，多个所述深紫外LED沿流水方向设于所述PCB板上，且所述紫外射线的射向垂直于流水方向。可通过增加小功率深紫外LED数量，有效提高杀菌效率，杀菌效率与深紫外LED的数量成对数关系(如LED的数量为A，杀菌率为90％，LED数量为2A，杀菌率为99％，LED数量为3A，杀菌率为99.9％，以此类推)。

附图说明

图1表示的是本发明的结构平面图。

图2表示的是本发明的结构截面图。

图3表示的是本发明中PCB板的结构平面图。

图4表示的是本发明中PCB板的结构背面图。

图5表示的是本发明中PCB板的结构截面图。

图6表示的是本发明中垫片的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1和图2，有鉴于上，本发明提供了一种深紫外LED流动水杀菌装置，包括流水腔体1、隔水透明板2、PCB板4、深紫外LED7和驱动电源；其中，所述流水腔体1的腔壁开设有安装槽；隔水透明板2安装于所述安装槽上；PCB板4设于所述隔水透明板2上；深紫外LED7设于所述PCB板4上面向所述隔水透明板2的一侧，深紫外LED7发射有对所述流水腔体1内流水进行杀菌的紫外射线；以及驱动电源电连接于所述PCB板4。本发明通过在流水腔体1的腔壁开设有安装槽，然后在安装槽上设置深紫外LED7来对流水进行杀菌，相比于传统的汞杀菌更加的环保节能，相比于水管两端使用大功率深紫外LED7杀菌方法，本发明可以通过更改安装槽的长度来增加深紫外LED7的数量，从而达到更好地杀菌效果。

为了提高杀菌效果、降低深紫外LED7的功率和成本。较佳的，所述安装槽的数量为多个，多个所述安装槽均匀围设所述流水腔体1的腔壁。以多方位照射且光线重叠效果形成辐射区6，来加强杀菌效果；进而可使用小功率深紫外LED7，并形成能量叠加功效，有效降低系统成本。

请参阅图3和图4，同样为了降低深紫外LED7的功率和成本，采用整体效果拆分为多个组成效果的方式。较佳的，所述深紫外LED7的数量为多个，多个所述深紫外LED7沿流水方向设于所述PCB板4上，且所述紫外射线的射向垂直于流水方向。可通过增加小功率深紫外LED7数量，有效提高杀菌效率，杀菌效率与深紫外LED7的数量成对数关系(如LED的数量为A，杀菌率为90％，LED数量为2A，杀菌率为99％，LED数量为3A，杀菌率为99.9％，以此类推)。

因为是在流水腔体1上开槽，而流水腔体1内流过流水，一方面为了防止细菌污染内部流水，另一方面为了防止流水泄露。较佳的，所述隔水透明板2和所述PCB板4通过螺钉5过孔安装于所述流水腔体1的腔壁上。起到密封作用，防止流水腔体1内流水外泄出来。

或者采用另一种类似方式，所述PCB板4通过螺钉5过孔安装于所述流水腔体1的腔壁上，所述隔水透明板2夹设固定于所述PCB板4与所述流水腔体1的腔壁之间。同上，起到密封作用，防止流水腔体1内流水外泄出来。

请参阅图6，进一步的，所述隔水透明板2与所述PCB板4之间还垫有垫片3。一是防止隔水透明板2与所述PCB板4之间的磨损，起到保护作用，另一方面加强密封效果。

为了满足卫生标准，较佳的，所述流水腔体1采用达饮用水标准的不锈钢材料。流水腔体1使用304不锈钢或其他可达到饮用水标准的不锈钢材料，此材料价格低，易采购，无其他特殊要求。

请参阅图3～图5相对于传统的大功率LED杀菌，需要提供散热组件，而本申请采用的是多个小功率的深紫外LED7。较佳的，PCB板4采用热电分离的金属PCB板，金属PCB板的散热面与深紫外LED7的安装面同面，金属PCB板的散热方向与LED照射方向一致，金属PCB板与流水腔体接触形成热传导。PCB板采用热电分离金属PCB板，热电分离金属PCB板的背面还可进一步设有散热片，一方面，利用流动水带走LED所形成的热量，同时金属PCB的背面的也可以加强散热能力。散热片与流水腔体接触形成热传导。热电分离金属PCB板采用铜PCB采用反向散热结构，与目前主流正面发光，背面散热的铜PCB的结构不同，该结构发光面与散热面为同一方向，利用流动水直接散热。

请参阅图5，PCB板的结构包括导热层41、绝缘层43、LED热沉降焊盘412和LED正负极焊盘42；具体的，导热层41呈“山”字形，LED热沉降焊盘412位于“山”字形导热层41的中间，LED正负极焊盘42安装在“山”字形导热层41的两个凹口。深紫外LED7焊接安装在LED热沉降焊盘412上，LED热沉降焊盘412左右两侧的LED正负极焊盘42用来焊接安装深紫外LED7的正负极。绝缘层43设于导热层41与LED正负极焊盘42之间。

其中，导热层41上的正向散热面411与LED热沉降焊盘412同侧，导热层42的背侧可以安装散热片进一步散热，导热层41的两侧与流水腔体接触形成热传导。

为了加强深紫外透光效果和整体结构的密封，较佳的，所述隔水透明板2采用石英玻璃。石英玻璃为能达到JGS-1标准，深紫外透光率高于90％高纯二氧化硅，与行业目前采用的产品相同。

进一步的，电源采用的是LED特有的恒流驱动电源，此技术与目前通用LED照明及其他LED电源相同。

本发明采用上述结构，具有以下有益效果：

深紫外光线方向与水流方向垂直。

可使用小功率深紫外LED7，并形成能量叠加功效，有效降低系统成本。

可通过增加小功率深紫外LED7数量，有效提高杀菌效率，杀菌效率与深紫外LED7的数量成对数关系(如LED的数量为A，杀菌率为90％，LED数量为2A，杀菌率为99％，LED数量为3A，杀菌率为99.9％，以此类推)。

深紫外LED7使用的金属PCB板4采用反向散热结构，导热方向与出光方向相同。

本发明还提供了一种深紫外LED流动水杀菌方法，包括：

步骤一：取一流水腔体1，并于所述流水腔体1的腔壁上开设安装槽；

具体的，流水腔体1使用304不锈钢管或其他可达到饮用水标准的不锈钢材料，此材料价格低，易采购，无其他特殊要求，钢管的结构为侧面开槽，用来放置深紫外LED7。

较佳的，安装槽的数量为三，三个安装槽均匀围合设于腔壁，使得每个安装槽内的深紫外LED7的杀菌光线能够效果重叠形成辐射区6。

步骤二：将一隔水透明板2安装于所述安装槽上；

具体的，隔水透明板2采用石英玻璃，该石英玻璃为达到JGS-1标准、深紫外透光率高于90％高纯二氧化硅，与行业目前采用的产品相同。

步骤三：将一PCB板4设于所述隔水透明板2上；

具体的，铜PCB采用反向散热结构，与目前主流正面发光，背面散热的铜PCB的结构不同，该结构发光面与散热面为同一方向，利用流动水直接散热，而不需要额外的散热组件。

进一步，结合隔水透明板2的安装，PCB板4和隔水透明板2有两种安装方式：

因为是在流水腔体1上开槽，而流水腔体1内流过流水，一方面为了防止细菌污染内部流水，另一方面为了防止流水泄露。较佳的，所述隔水透明板2和所述PCB板4通过螺钉5过孔安装于所述流水腔体1的腔壁上。起到密封作用，防止流水腔体1内流水外泄出来。

或者采用另一种类似方式，所述PCB板4通过螺钉5过孔安装于所述流水腔体1的腔壁上，所述隔水透明板2夹设固定于所述PCB板4与所述流水腔体1的腔壁之间。同上，起到密封作用，防止流水腔体1内流水外泄出来。

更进一步的，所述隔水透明板2与所述PCB板4之间还垫有垫片3。一是防止隔水透明板2与所述PCB板4之间的磨损，起到保护作用，另一方面加强密封效果。

步骤四：在所述PCB板4上面向所述隔水透明板2的一侧设置深紫外LED7；

具体的，LED可选用平头封装，此类型LED全角度出光率较低，但封装工艺简单成熟，法线方向出光率较高，适合垂直照射和紧凑排布，与目前使用的大功率LED采用的石英圆顶封装有明显不同，圆顶封装LED全角度出光效率高，但工艺复杂，大角度的能量(水平方向分量)需要使用二次光学设计导入水腔体内，由于圆顶结构导致LED发光芯片与石英玻璃具体较大，法线方向能量相对不足，同时LED的尺寸较大，不适合紧凑排布。

深紫外LED7的理论原理为：

在使用波长为280nm±5nm(此波长LED价格较低)，2升每分钟流速的条件下，经过大量实验，可得知，30mW深紫外能量可达到90％的杀菌率，后每提高30mW能量，杀菌率提高10倍，即杀菌率A与能量E之间的关系为

A＝1-10^(-E/30)

通过对所使用LED的功率及数量，可以做出基本规划方案

步骤五：将PCB板4连接驱动电源以对所述深紫外LED7供电；

具体的，电源采用的是LED特有的恒流驱动电源，此技术与目前通用LED照明及其他LED电源相同

步骤六：开启电源，并将流动水引流至所述流水腔体1中，深紫外LED7发射紫外射线对所述流水腔体1内流水进行杀菌。

本方法的有益效果为：

一、通用性广，可适用于任何出水装置的出水末端；

二、可直接利用需要杀菌的流动水进行散热，使结构更加紧凑，步骤更加紧凑。

三、此方案可以避免出水末端因与空气接触而导致的细菌污染从而有效提高产品的通用性。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出多种变化。因而，在不违反本发明的权利要求宗旨的前提下，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (10)

1.一种深紫外LED流动水杀菌装置，其特征在于，包括：

流水腔体，所述流水腔体的腔壁开设有安装槽；

隔水透明板，安装于所述安装槽上；

PCB板，设于所述隔水透明板上；

深紫外LED，设于所述PCB板上面向所述隔水透明板的一侧，深紫外LED发射有对所述流水腔体内流水进行杀菌的紫外射线；以及

驱动电源，电连接于所述PCB板。

2.根据权利要求1所述的深紫外LED流动水杀菌装置，其特征在于：所述安装槽的数量为多个，多个所述安装槽均匀围设所述流水腔体的腔壁。

3.根据权利要求1所述的深紫外LED流动水杀菌装置，其特征在于：所述深紫外LED的数量为多个，多个所述深紫外LED沿流水方向设于所述PCB板上，且所述紫外射线的射向垂直于流水方向。

4.根据权利要求1所述的深紫外LED流动水杀菌装置，其特征在于：所述隔水透明板和所述PCB板通过螺钉过孔安装于所述流水腔体的腔壁上。

5.根据权利要求1所述的深紫外LED流动水杀菌装置，其特征在于：所述PCB板通过螺钉过孔安装于所述流水腔体的腔壁上，所述隔水透明板夹设固定于所述PCB板与所述流水腔体的腔壁之间。

6.根据权利要求5或者6所述的深紫外LED流动水杀菌装置，其特征在于：所述隔水透明板与所述PCB板之间还垫有垫片。

7.根据权利要求1所述的深紫外LED流动水杀菌装置，其特征在于：所述流水腔体采用达饮用水标准的不锈钢材料。

8.根据权利要求7所述的深紫外LED流动水杀菌装置，其特征在于：所述PCB板采用热电分离金属PCB板，所述金属PCB板的散热面与所述深紫外LED的安装面同面，所述金属PCB板的散热方向与LED照射方向一致，所述金属PCB板与所述流水腔体接触形成热传导。

9.一种深紫外LED流动水杀菌方法，其特征在于，包括：

取一流水腔体，并于所述流水腔体的腔壁上开设安装槽；

将一隔水透明板安装于所述安装槽上；

将一PCB板设于所述隔水透明板上；

在所述PCB板上面向所述隔水透明板的一侧设置深紫外LED；

将PCB板连接驱动电源以对所述深紫外LED供电；以及

开启电源，并将流动水引流至所述流水腔体中，深紫外LED发射紫外射线对所述流水腔体内流水进行杀菌。

10.根据权利要求9所述的深紫外LED流动水杀菌方法，其特征在于，所述安装槽的数量为多个，多个所述安装槽均匀围设所述流水腔体的腔壁；所述深紫外LED的数量为多个，多个所述深紫外LED沿流水方向设于所述PCB板上，且所述紫外射线的射向垂直于流水方向。