CN109404751A - 一种新型节能led灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型节能LED灯，包括灯头、灯框、透光灯罩、LED电路板，所述LED电路板上设有一颗紫外LED灯珠和至少一颗的照明LED灯珠，LED电路板上还设置有反光板，所述反光板设置在灯珠四周，反光板上设置有与LED电路板相对的凹透镜，所述灯框为散热性金属或绝缘散热塑料，灯框上开设有散热窗，灯头与LED电路板电连接，灯头与灯框绝缘连接，所述透光灯罩上均匀喷涂一层光催化剂薄膜。本发明具有大的光线照射范围和高的使用效率，获得了理想的照明和节能效果，照明的同时能净化室内空气。

Description

一种新型节能LED灯
技术领域
本发明涉及照明灯具领域，具体涉及一种新型节能LED灯。
背景技术
LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，用银线或金线连接芯片和电路板，四周环氧树脂密封，LED灯以其高效节能的特性被越来越多地应用在照明领域，逐渐取代传统照明灯具，但是，LED灯的光发散性能较差，光线照射范围有限，不能将光源最大限度地用于照明，不利于光线的最大化有效利用和能源的节约，多个LED灯珠工作时，呈单个灯珠为中心的点状光线或线状光线，明暗点较明显，影响使用；另外，灯具是室内常用的照明器件，附加功能多为美化装饰，功能较为单一。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种新型节能LED灯。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种新型节能LED灯，包括灯头、灯框、透光灯罩、LED电路板，所述LED电路板上设有一颗紫外LED灯珠和至少一颗的照明LED灯珠，LED电路板上还设置有反光板，所述反光板设置在灯珠四周，反光板上设置有与LED电路板相对的凹透镜，所述灯框为散热性金属或绝缘散热塑料，灯框上开设有散热窗，灯头与LED电路板电连接，灯头与灯框绝缘连接；所述透光灯罩上均匀喷涂一层光催化剂薄膜；
优选地，所述光催化剂薄膜由光催化剂与聚乙烯醇成膜制备，薄膜厚度5-10μm；
进一步优选地，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物。
本发明的有益效果为：
本发明通过在LED电路板上设置反光板和凹透镜，将光线集合并发散射出，增大了光线的照射范围和使用效率，获得了理想的照明和节能效果，灯框及散热窗的设置使得使用过程中的热量可以及时散出，具有稳定、可靠的特点，本申请将照明灯具和空气净化结合，实现照明灯的多功能化，照明的同时净化室内空气。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明结构示意图。
附图标记：1-透光灯罩；2-凹透镜；3-反光板；4-照明LED灯珠；5-紫外LED灯珠；6-LED电路板；7-灯框；8-灯头。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
室内装修以及建筑材料中的污染物引起的家居环境污染备受人们关注，在室内空气中存在多种挥发性有机物，挥发性有机物简称VOCs，是指除CO2、CO、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵以外参加光化学反应的含碳化合物，其中不乏致癌物质与致病病毒，其来源广泛，污染能力强，未知成分也相当复杂，对人类生活造成严重的影响，其中最具代表性的甲醛，极大增加致癌风险，极有必要对其进行消除降解，因此，各种净化器应运而生，在现有技术中，光催化氧化反应条件温和，操作简单，是最具潜力和应用优势的污染治理技术，很多空气净化器中应用光催化剂，以杀灭病毒和细菌、分解甲醛和其他有毒气体。
现有的光催化剂中，以TiO2为代表的氧化物型光催化剂在降解过程中易出现积碳失活，且其宽的禁带宽度只能被紫外光激发；水滑石是一类二维阴离子型层状材料，具有组成可调变性及结构可设计性，由于其特殊的微纳米结构，在催化、吸附领域应用优势明显，以ZnSn(OH)6为代表的双金属层状氢氧化物型光催化剂具有碱性中心，不易积碳，但普遍活性较低，且制备方法对催化活性影响较大，存在催化效果不稳定的问题，另外，常规制备方法也难以制备薄层的氢氧化物，需另外的剥层技术处理。
本发明的实施例涉及一种新型节能LED灯，包括灯头、灯框、透光灯罩、LED电路板，所述LED电路板上设有一颗紫外LED灯珠和至少一颗的照明LED灯珠，LED电路板上还设置有反光板，所述反光板设置在灯珠四周，反光板上设置有与LED电路板相对的凹透镜，所述灯框为散热性金属或绝缘散热塑料，灯框上开设有散热窗，灯头与LED电路板电连接，灯头与灯框绝缘连接，所述透光灯罩外表面均匀喷涂一层光催化剂薄膜；
所述光催化剂薄膜由光催化剂与聚乙烯醇成膜制备，薄膜厚度5-10μm；
优选地，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；
铟锡双金属层状氢氧化物具有多羟基结构，提供活性中心捕获水蒸气、氧气，生成氧负离子自由基、羟基自由基等，为获得强化功能的水滑石基板料，对其进行负载与复合，微量的铂负载提高催化效果，缓和催化反应条件，本申请中，以铟锡双金属层状氢氧化物为催化剂前体、催化剂、催化剂载体，以铟锡金属氧化物为光活性催化中心，构建光活性和表面活性双中心的可见光响应高效复合光催化剂；
优选地，铟锡双金属层状氢氧化物由铟和锡的盐溶液在尿素的过氧化氢溶液中加热反应制得；
进一步优选地，铟的盐溶液为硝酸铟；锡的盐溶液为锡酸钠，过氧化氢溶液质量分数为20-30％；
进一步优选地，铟离子与锡酸根离子的摩尔比为2：3，金属与尿素物质的量之比为1：3-3.5；
进一步优选地，加热反应条件为，反应温度140℃，反应时间12h；
常规制备方法难以制备薄层的氢氧化物，需辅以剥层技术处理，主要是机械剥离，或利用甲苯、醇或甲酰胺等溶剂剥离，处理条件苛刻，本申请中，利用双金属层状氢氧化物对过氧化氢的分解具有的催化作用，以过氧化氢溶液作为溶剂，分解产生的O2气体促进双金属层状氢氧化物的层间分离，制得薄层的双金属层状氢氧化物，有利于提高催化剂的催化效率；
优选地，铂纳米颗粒由氯铂酸与可溶性淀粉在铟锡双金属层状氢氧化物上交联、煅烧处理得到；
进一步优选地，铂的负载量为0.4-0.6％，可溶性淀粉与铂的质量比为60-70：1；
进一步优选地，交联体系的溶液pH控制在6-7；
贵金属铂的纳米颗粒本身具有优良的催化活性，在铟锡双金属层状氢氧化物上负载铂纳米颗粒，有利于光生载流子的有效分离，预防电子空穴的复合，提高光催化活性；金属纳米颗粒的控制合成普遍采用湿化学合成法，利用稳定剂避免团聚，容易覆盖活性位点导致催化活性下降，本申请利用可溶性淀粉与金属离子形成交联网状结构，有效阻止初生铂离子间的结合和团聚，再进行煅烧处理分解网状结构，得到均匀负载在铟锡双金属层状氢氧化物上的铂纳米颗粒，有利于活性中心的暴露和反应物分子的吸附，提高了催化反应效率，通过在前体中引入铂，在煅烧后形成的纳米颗粒均匀分散在催化剂中，起到了物理阻隔的作用，进一步提高了活性中心铟锡金属氧化物的分散性；
优选地，铟锡的金属氧化物铟锡双金属层状氢氧化物经煅烧处理和复原处理得到；
进一步优选地，煅烧处理为氮气气氛下350℃保温4h，升温速率10℃/min；
氧化钛和氧化锌是应用最为广泛的光催化剂，可催化许多有机物的氧化分解反应，但其仅能被紫外光激发，产生的电子-空穴对容易复合；以铟锡双金属层状氢氧化物为催化剂前体，通过煅烧处理在表面形成铟锡金属氧化物，与双金属层状氢氧化物形成异质结构，减少缺陷，增加比表面，作为光活性中心，提供光生载流子，铂金属促进载流子分离，形成空间分离的氧化还原反应区；
进一步优选地，复原处理为在复原液中85℃保温10h，70℃真空干燥后氙气灯照射处理1h；
进一步优选地，复原液为氢氧化钠和碳酸钠摩尔比为3：1的水溶液。
实施例1
本实施例中，一种新型节能LED灯，包括灯头、灯框、透光灯罩、LED电路板，所述LED电路板上设有一颗紫外LED灯珠和至少一颗的照明LED灯珠，LED电路板上还设置有反光板，所述反光板设置在灯珠四周，反光板上设置有与LED电路板相对的凹透镜，所述灯框为散热性金属或绝缘散热塑料，灯框上开设有散热窗，灯头与LED电路板电连接，灯头与灯框绝缘连接，所述透光灯罩外表面均匀喷涂一层光催化剂薄膜；所述光催化剂薄膜由光催化剂与聚乙烯醇成膜制备，薄膜厚度5μm；所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；所述光催化剂的制备包括以下步骤：
1、双金属层状氢氧化物制备
称取六水合硝酸铟3.27g，三水合锡酸钠3.20g，尿素4.20g，加入100ml质量分数20％的H2O2溶液，混合搅拌10min，140℃恒温反应12h，待冷却后滤出沉淀，蒸馏水洗涤，70℃真空干燥至恒重，研钵研磨，得到催化剂前体A；
2、金属铂交联负载
催化剂前体1.5g加入100ml的蒸馏水中，200W超声处理10min，加入六水合氯铂酸0.023g，可溶性淀粉0.62g，Tween800.1g，混匀后氨水调节溶液pH为7，继续搅拌10min，90℃干燥，得到催化剂前体B；
3、煅烧处理
将催化剂前体B转移到钼坩埚中，钼坩埚置于石墨坩埚中，石墨坩埚移入气氛箱式电炉，煅烧保护气氛为氮气，以10℃/min的升温速率升温至350℃保温4h，自然冷却后制得催化剂前体C；
4、复原处理
称取催化剂前体C 2g，氢氧化钠1.61g，碳酸钠1.42g，加入700ml蒸馏水搅拌溶解，体系85℃恒温反应10h，反应完成后冷却并滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，300W氙气灯下照射处理1h，制得光催化剂。
催化活性评价：
配置50ppm孔雀石绿，10ppm亚甲基蓝，各100ml，分别加入0.1g催化剂超声分散，将混合液在无光条件下搅拌1h，以达到吸附平衡，取样超滤膜过滤，紫外分光光度法测定起始溶液浓度，室温条件下不断搅拌溶液，同时氙光灯或紫外灯照射处理，2h后再次测定溶液浓度，由浓度差计算降解率。
配置50ppm双酚A，50ppm苯酚，各100ml，分别加入0.1g催化剂超声分散，将混合液在无光条件下搅拌1h，以达到吸附平衡，取样超滤膜过滤，高效液相色谱仪测定起始溶液浓度，室温条件下不断搅拌溶液，同时氙光灯或紫外灯照射处理，2h后再次测定溶液浓度，由浓度差计算降解率。
采用连续流动模式的固定床微反应器，反应温度控制在30℃，将0.1g催化剂与1g60目高纯石英砂混合后装入反应器，反应器四周氙气灯或紫外灯照射，250ppm的苯蒸气或100ppm甲醛作为反应气，流速30ml/min，在线气相色谱仪检测残留苯浓度，由浓度差计算降解率。
以步骤1中制备的催化剂前体A和二氧化钛P25为对比，同法评价催化活性，结果见表1。
表1不同催化剂的催化活性对比
实施例2
本实施例中，一种新型节能LED灯，包括灯头、灯框、透光灯罩、LED电路板，所述LED电路板上设有一颗紫外LED灯珠和至少一颗的照明LED灯珠，LED电路板上还设置有反光板，所述反光板设置在灯珠四周，反光板上设置有与LED电路板相对的凹透镜，所述灯框为散热性金属或绝缘散热塑料，灯框上开设有散热窗，灯头与LED电路板电连接，灯头与灯框绝缘连接，所述透光灯罩外表面均匀喷涂一层光催化剂薄膜；所述光催化剂薄膜由光催化剂与聚乙烯醇成膜制备，薄膜厚度10μm；所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；所述光催化剂的制备包括以下步骤：
1、双金属层状氢氧化物制备
称取六水合硝酸铟3.27g，三水合锡酸钠3.20g，尿素3.96g，加入100ml质量分数30％的H2O2溶液，混合搅拌10min，140℃恒温反应12h，待冷却后滤出沉淀，蒸馏水洗涤，70℃真空干燥至恒重，研钵研磨，得到催化剂前体A；
2、金属铂交联负载
催化剂前体1.5g加入100ml的蒸馏水中，200W超声处理10min，加入六水合氯铂酸0.018g，可溶性淀粉0.47g，Tween800.1g，混匀后氨水调节溶液pH为6，继续搅拌10min，90℃干燥，得到催化剂前体B；
3、煅烧处理
将催化剂前体B转移到钼坩埚中，钼坩埚置于石墨坩埚中，石墨坩埚移入气氛箱式电炉，煅烧保护气氛为氮气，以10℃/min的升温速率升温至350℃保温4h，自然冷却后制得催化剂前体C；
4、复原处理
称取催化剂前体C 2g，氢氧化钠1.61g，碳酸钠1.42g，加入700ml蒸馏水搅拌溶解，体系85℃恒温反应10h，反应完成后冷却并滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，300W氙气灯下照射处理1h，制得光催化剂。
氙气灯照射下测试本实施例制备的光催化剂的催化活性，测试结果见表2。
实施例3
本实施例中，一种新型节能LED灯，包括灯头、灯框、透光灯罩、LED电路板，所述LED电路板上设有一颗紫外LED灯珠和至少一颗的照明LED灯珠，LED电路板上还设置有反光板，所述反光板设置在灯珠四周，反光板上设置有与LED电路板相对的凹透镜，所述灯框为散热性金属或绝缘散热塑料，灯框上开设有散热窗，灯头与LED电路板电连接，灯头与灯框绝缘连接，所述透光灯罩外表面均匀喷涂一层光催化剂薄膜；所述光催化剂薄膜由光催化剂与聚乙烯醇成膜制备，薄膜厚度5μm；所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；所述光催化剂的制备包括以下步骤：
1、双金属层状氢氧化物制备
称取六水合硝酸铟3.27g，三水合锡酸钠3.20g，尿素3.60g，加入100ml质量分数20％的H2O2溶液，混合搅拌10min，140℃恒温反应12h，待冷却后滤出沉淀，蒸馏水洗涤，70℃真空干燥至恒重，研钵研磨，得到催化剂前体A；
2、金属铂交联负载
催化剂前体1.5g加入100ml的蒸馏水中，200W超声处理10min，加入六水合氯铂酸0.016g，可溶性淀粉0.37g，Tween800.1g，混匀后氨水调节溶液pH为7，继续搅拌10min，90℃干燥，得到催化剂前体B；
3、煅烧处理
将催化剂前体B转移到钼坩埚中，钼坩埚置于石墨坩埚中，石墨坩埚移入气氛箱式电炉，煅烧保护气氛为氮气，以10℃/min的升温速率升温至350℃保温4h，自然冷却后制得催化剂前体C；
4、复原处理
称取催化剂前体C 2g，氢氧化钠1.61g，碳酸钠1.42g，加入700ml蒸馏水搅拌溶解，体系85℃恒温反应10h，反应完成后冷却并滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，300W氙气灯下照射处理1h，制得光催化剂。
氙气灯照射下测试本实施例制备的光催化剂的催化活性，测试结果见表2。
表2实施例光催化剂氙气灯下的催化活性
降解率 实施例1 实施例2 实施例3
孔雀石绿 91.3％ 91.4％ 92.0％
亚甲基蓝 95.4％ 94.2％ 95.1％
双酚A 92.1％ 90.7％ 91.2％
苯 90.8％ 91.2％ 89.4％
甲醛 94.9％ 95.4％ 93.5％
苯酚 89.5％ 90.2％ 89.2％
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种新型节能LED灯，其特征在于，包括灯头、灯框、透光灯罩、LED电路板，所述LED电路板上设有一颗紫外LED灯珠和至少一颗的照明LED灯珠，LED电路板上还设置有反光板，所述反光板设置在灯珠四周，反光板上设置有与LED电路板相对的凹透镜，所述灯框为散热性金属或绝缘散热塑料，灯框上开设有散热窗，灯头与LED电路板电连接，灯头与灯框绝缘连接，所述透光灯罩上均匀喷涂一层光催化剂薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种新型节能LED灯，其特征在于，所述光催化剂薄膜由光催化剂与聚乙烯醇成膜制备，薄膜厚度5-10μm。
3.根据权利要求1所述的一种新型节能LED灯，其特征在于，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物。
4.根据权利要求3所述的一种新型节能LED灯，其特征在于，所述铟锡双金属层状氢氧化物由铟和锡的盐溶液在尿素的过氧化氢溶液中加热反应制得。
5.根据权利要求3所述的一种新型节能LED灯，其特征在于，所述铂纳米颗粒由氯铂酸与可溶性淀粉在铟锡双金属层状氢氧化物上交联、煅烧处理得到。
6.根据权利要求3所述的一种新型节能LED灯，其特征在于，所述铟锡的金属氧化物由铟锡双金属层状氢氧化物经煅烧处理和复原处理得到。
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