CN109557608A - 提高uvc接触面积的导光玻璃及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高UVC接触面积的导光玻璃，所述导光玻璃包括采用导光材料的导光基体（1），在所述导光基体（1）上设置有入射面（10）、出光面（11）和反射面（12）；所述入射面上安装有UVC光源（2）；所述反射面（12）有经图形化处理的粗化层（121）；所述粗化层（121）上镀有铝反射层（122）。本发明的有益效果是，利用导光基体的粗化层121改变光路方向，使得到达出光面的光尽量避免全反射，同时将在UVC波段具高反射率的材料AL直接背镀到表面经过图形化处理的导光基体的反射面上，得到优异的UVC发光玻璃，将现有技术在空气中传播的UVC光改为在SiO2玻璃等高导光基体中传播，在需要时再将光导出。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制光的方向的器件，尤其涉及提高UVC (短波紫外光)接触面积的导光玻璃及其制作方法。
背景技术
细菌中的脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在 254～257nm。细菌吸收紫外线后，引起 DNA 链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，杀灭核酸的生物活性，致细菌死亡。在辐射强度达到30mW/cm2时，细菌及病毒均在10s内被杀灭。快速便利，因无物理接触无二次污染的特性使得UVC在杀菌领域的应用具有极大优势并广为应用。
现有应用的UVC光源主流为低压汞灯，由于含汞和体积大，在很多应用中受限。
LED芯片技术的发展，使得环保，体积小，应用更加灵活的短波紫外(200nm-280nm)LED开始在消毒杀毒领域进入实用。但是，该波段的光穿透能力极差，无法穿透绝大部分的玻璃及有机光学材料，在空气中的衰减极大，而UVC LED光功率又很小，往往光未到达被消杀物体就已经衰减到近乎于无。
已经量产或在研中的UVC LED，其电光转换效率仍然很低(量产型<2%,在研<5%)，意味着单颗20mA点亮的UVC LED，其光功率只有区区2mW，350mA点亮的UVC LED其光功率也仅40-70mW，而且价格高昂。
现有UVC LED的杀菌应用方案，多是基于单粒封装好的LED的矩阵排列，以获得足够的杀菌面功率密度
以现有技术的UVC空气净化杀菌装置为例，如图1所示，位于净化管壁4的UVC 光源3到达A点的光行程是L,到达B点的光行程是2L，假设A点的辐射功率是Pa，在空气介质的条件下，理论上，光的辐射照度与距离的平方成反比，则B点的辐射功率Pb=Pa/22 =Pa/4, 即B点的辐射功率只有A点的1/4；同理，D点的光行程也大于A点，其辐射功率Pd<Pa；C点刚好在两颗UVC光源的盲区，辐射功率会更小。为了达到好的杀菌效果，就要增加UVC LED灯的排列密度，带来尺寸增大及成本的大幅上升。
公布号为CN103591760A公开一种有用于冰箱内的导光层架，该层架钢化玻璃为基板，基板的平面上设有导光凹凸层，基板的四周设有注塑边框支承架，照明、杀菌线型冷光源包裹在注塑边框支承架里，这种结构由于采用的钢化玻璃， 基体四周侧边为塑料，其导光效率极低，因此这种结构杀菌效果是微乎其微的，而且塑料在UVC照射下会很快劣化而失去功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种提高UVC接触面积的导光玻璃，所述导光玻璃包括采用导光材料的导光基体，在所述导光基体上设置有入射面、出光面和反射面；所述入射面上安装有UVC光源；所述反射面有经图形化处理的粗化层；所述粗化层上镀有铝反射层。
更佳的是，所述导光材料包括采用石英玻璃、蓝宝石、CaF2、BaF2或MgF2；所述石英玻璃的SiO2含量≥99.5%。
更佳的是，所述铝反射层上还镀有一层或多层SiO2保护膜。
更佳的是，所述铝反射层的厚度20nm～3000nm。
更佳的是，所述导光基体是多面体，所述多面体至少有一个面是用安装UVC光源的入光面。
更佳的是，所述导光基体是腔体结构；所述腔体结构的内腔壁和外腔壁一个为出光面，则另一个为反射面；所述腔体结构的两端端面为入光面，所述UVC光源安装在该腔体结构的两端端面或两端端面其中之一上。
本发明还提出一种提高UVC接触面积的导光玻璃制作方法，所述导光玻璃采用导光材料为导光基体，所述导光基体上有入射面、出光面和反射面；还对所述导光基体作如下处理：
A.对所述导光基体的反射面的外表面进行清洁处理；
B.在清洁后的反射面之外表面做图形化处理形成粗化层；
C.在所述粗化层上镀铝，形成铝反射层。
更佳的是，所述铝反射层的厚度为20nm～3000nm。
更佳的是，还包括在所述铝反射层镀一层或多层保护膜。
更佳的是，所述保护膜包括SiO2。
更佳的是，所述图形化处理包括蚀刻、激光雕刻、喷砂或高温压印。
更佳的是，所述镀铝的方法包括物理气相沉积或化学气相沉积；所述物理气相沉积磁控溅射或蒸镀。
同现有技术相比较，本发明的有益效果是：本发明采用高纯SiO2玻璃或蓝宝石等高透过的导光基体，利用导光基体的粗化层改变光路方向，使得到达出光面的光尽量避免全反射，同时将在UVC波段具高反射率的材料AL直接背镀到表面经过图形化处理的导光基体的反射面上，得到优异的UVC发光玻璃将现有技术在空气中传播的UVC光改为在SiO2玻璃等高导光基体中传播，在需要时再将光导出。
附图说明
图1 是现有技术的UVC空气净化杀菌装置的UVC光路示意图；
图2是本发明优选实施例一的提高UVC接触面积的导光玻璃结构示意图，图中虚线示意光路；
图3是优选实施例中导光基体1经图化处理、未镀铝反射层的局部放大示意图；
图4 是优选实施例中导光基体1经图化处理、镀铝反射层后的局部放大示意图；
图5是优选实施例一中导光基体1设置有两个入光面的结构示意图，图中虚线示意光路；
图6 是优选实施例一中导光基体1为八面体的轴测投影示意图；
图7是优选实施例一中导光基体1为八面体的正投影主视示意图；
图8是优选实施例一中导光基体1为八面体的正投影右视示意图；
图9是优选实施例一中导光基体1为楔形多面体的轴测投影示意图；
图10是优选实施例一中导光基体1为楔形多面体的正投影主视示意图；
图11是优选实施例二中导光玻璃的结构示意图，图中示意光路；
图12是优选实施例三中导光基体1为立方体腔体结构的结构示意图及局部放大示意图；
图13是优选实施例三中导光基体1为圆柱腔体结构的正投影主视示意图和左视示意图；
图14是图13的M-M部的剖视示意图及局部放大示意图。
具体实施方式
下面，结合各附图所示之优选实施例进一步阐述本发明。
参见图2至图5，本发明之优选实施例一是设计、生产提高UVC接触面积的导光玻璃，所述导光玻璃采用高导光玻璃做为导光基体1，如SiO2≥99.5%的高纯度石英玻璃、蓝宝石、CaF2、BaF2或MgF2作为导光基体1，所述导光基体1上设置有入射面10、出光面11和反射面12；所述入射面10安装有UVC光源2，所述反射面12设置有经图形化处理的粗化层121，该粗化层121上还镀有铝反射层122，在铝反射层121上镀有保护膜。
参见图3和图4，所述导光玻璃的制作流程如下：
A.对所述导光基体1的反射面12的外表面进行清洁处理；
B.在清洁后的反射面12之外表面做图形化处理形成粗化层121；
C.在所述粗化层121上镀铝，形成铝反射层122。
如果铝层厚度低于1um时，在镀铝层上再镀一层或多层保护膜，可以镀一层或多层SiO2，对铝反射层122进行保护；当铝反射层122的厚度为1um以上时，铝反射层122的表面在有氧环境中会自然钝化一层Al2O3保护膜的，可以不在铝反射层122再镀保护膜。
镀铝的方法可以采用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）,如采用物理气相沉积的磁控溅射或蒸镀等。
参图3，所述图形化处理可以采用蚀刻、激光雕刻、喷砂或高温压印得到粗化层121，该粗化层121改变光路方向，使得到达出光面的光尽量避免全反射。通过图形优化，可以获得更加均匀的出光和提高出光效率。
所述导光基体1可以是多面体，如上述所述发光基体1为最常见的是六个面的长方体。所述导光基体1也可以是其他多面体，如图7至图9所示的八面体，可择八面体的一面为做反射面12，与反射面相对的另一面为发光面。所述导光基体1还可以是如图9所示的楔形多面体，即反射面或发光面为不是平行面。
对于各多面体，选择为一面或以上作为背镀面，，采上述公开方法对其进行图形化处理的粗化层121，再粗化层121上还镀有铝反射层122作为反射面12其他面除去入光面外，其余即为出光面。显然，通过背镀面和非背镀面的选择，可对出光面进行控制，如图四所示，发光基体有两个入光面，加强UVC光的强度。同理，还可以仅留一出光面和反射面，在出光面和反射面的四周均为入光面。
参见6，本发明之优选实施例二，是在实施例一的基础上，将两块导光玻璃的反射面12背靠背地叠放在一起，形成上下两可透光的导光玻璃。
参见9和图10，本发明之优选实施例三，是采用与实施一样的高纯度石英玻璃作为基体1，所述基体1是腔体结构，如图7或图8所示的立方体或圆柱体；所述基体1的内、外腔壁分为出光面11和反射面12；在腔体的两端面18的一端或两端为入光面10,用于安装有UVC光源；与实施例一样，基体1的反射面12设置有经图形化处理的粗化层121，该粗化层121上还镀有铝反射层122，在铝反射层121上镀有保护膜。
各实施例公开的提高UVC接触面积的导光玻璃，采用高纯SiO2玻璃或蓝宝石等高透过的导光基体，利用导光基体的粗化层121改变光路方向，使得到达出光面的光尽量避免全反射，同时将在UVC波段具高反射率的材料AL直接背镀到表面经过图形化处理的导光基体的反射面上，从而得到优异的UVC面发光玻璃；对不同形状基体，对其反射面按本发明公开的技术方案，设置粗化层121、铝反射层122和保护膜123，就可得不同形状高效UVC的导光玻璃，用于各种用途。
Claims (12)
1.一种提高UVC接触面积的导光玻璃，其特征在于：
所述导光玻璃包括采用导光材料的导光基体（1），在所述导光基体（1）上设置有入射面（10）、出光面（11）和反射面（12）；所述入射面上安装有UVC光源（2）；所述反射面（12）有经图形化处理的粗化层（121）；所述粗化层（121）上镀有铝反射层（122）。
2.按照权利要求1所述的提高UVC接触面积的导光玻璃，其特征在于：
所述导光材料包括采用石英玻璃、蓝宝石、CaF2、BaF2或MgF2；所述石英玻璃的SiO2含量≥99.5%。
3.按照权利要求1所述的提高UVC接触面积的导光玻璃，其特征在于：
所述铝反射层（122）上还镀有一层或多层SiO2保护膜。
4.按照权利要求1所述的提高UVC接触面积的导光玻璃，其特征在于：
所述铝反射层（122）的厚度20nm～3000nm。
5.按照权利要求1所述的提高UVC接触面积的导光玻璃，其特征在于：
所述导光基体（1）是多面体，所述多面体至少有一个面是用安装UVC光源的入光面（10）。
6.按照权利要求1所述的提高UVC接触面积的导光玻璃，其特征在于：
所述导光基体（1）是腔体结构；所述腔体结构的内腔壁和外腔壁一个为出光面，则另一个为反射面；所述腔体结构的两端端面（18）为入光面（10），所述UVC光源（2）安装在该腔体结构的两端端面（18）或两端端面（18）其中之一上。
7.一种提高UVC接触面积的导光玻璃制作方法，所述导光玻璃采用导光材料为导光基体（1），所述导光基体（1）上有入射面（10）、出光面（11）和反射面（12）；还对所述导光基体（1）作如下处理：
A.对所述导光基体的反射面（12）的外表面进行清洁处理；
B.在清洁后的反射面（12）之外表面做图形化处理形成粗化层（121）；
C.在所述粗化层（121）上镀铝，形成铝反射层（122）。
8.按照权利要求7所述的提高UVC接触面积的导光玻璃制作方法，其特征在于：
所述铝反射层（122）的厚度为20nm～3000nm。
9.按照权利要求7所述的提高UVC接触面积的导光玻璃制作方法，其特征在于：
还包括在所述铝反射层（122）镀一层或多层保护膜。
10.按照权利要求7所述的提高UVC接触面积的导光玻璃制作方法，其特征在于：
所述保护膜包括SiO2。
11.按照权利要求7所述的提高UVC接触面积的导光玻璃制作方法，其特征在于：
所述图形化处理包括蚀刻、激光雕刻、喷砂或高温压印。
12.按照权利要求7所述的提高UVC接触面积的导光玻璃制作方法，其特征在于：
所述镀铝的方法包括物理气相沉积或化学气相沉积；所述物理气相沉积磁控溅射或蒸镀。
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2018
- 2018-05-11 CN CN201810449165.5A patent/CN109557608A/zh active Pending
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