CN110094699A - 一种上转换紫外杀菌灯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上转换紫外杀菌灯,由上转换荧光模组(1)、散热器(2)、绝缘件(3)、蓝光LED光源(4)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组成,荧光模组(1)由分别涂有蓝光截止膜(11)和上转换紫外荧光粉(12)的玻璃基体(13)组成,上转换紫外荧光粉(12)上转换激发光谱范围为420~490nm,上转换发射光谱范围为200~280nm。可广泛应用于杀菌消毒领域,解决了现有杀菌灯含汞、对环境和人体污染大的问题以及现有产品价格昂贵、寿命短的问题,极大地节约了能源,减少了环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明光源,具体涉及一种上转换紫外杀菌灯及其制备方法。
背景技术
紫外线杀菌技术是一种基于现代光学、防疫学、生物学和物理化学的消毒技术,利用特殊设计的紫外发生装置产生UVC(200~280nm)照射,当用一定剂量的UVC辐射到各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受后,其细胞中的脱氧核糖核酸或核糖核酸结构受到破坏,丧失复制和繁殖能力,最终导致死亡,从而在不使用任何化学药物的情况下达到杀菌消毒和净化的目的。
现有产品的缺点:一方面从环境的角度看,所有的紫外灯是通过汞蒸气电离,进行能级跃迁来发出紫外光的。金属汞是有毒金属,在常温下是液态,蒸气压很低,在空气中很容易挥发。在紫外灯的生产、销售、使用和废弃灯管的回收过程中,存在大量的汞的泄露,这些汞会挥发到空气中,通过呼吸道和皮肤进入人体,汞蒸气的吸入可造成人体神经系统的永久损伤,对周围环境也会造成污染。另一方面,在紫外灯使用过程中,汞会渗入玻璃壁中,从而降低了灯的寿命维持率。目前市场上使用较多的紫外杀菌产品是低压汞灯,是单峰紫外光,它的发射波长峰值为253.7nm,杀菌效果单一,对多种类的病菌灭活效果差,而灭活效果较好的中压汞灯,功率大,光电转换效率低,总的杀菌效果也不理想。
为了减少对人体和环境的危害,亟需开发出一种低成本、无污染、高效率,能够替代传统含汞紫外灯的无汞紫外光源,在杀菌、消毒领域具有重要的现实意义和研究价值
目前被广泛看好的汞灯替代光源是 UV-LED,其无汞,节能,便携的特点受到人们越来越多的关注。UV-LED在UVA (320~380nm)波段工作的很好,但在UVB(280~320nm)波段和UVC波段存在不少问题,特别是UVC波段,波长小于280nm时,输出功率仅在几个mW,寿命也很短专利,CN201410584398.8公开一种LED紫外光杀菌灯,采用UVC 半导体发射的波长为250~270nm紫外光,限制了其作为紫外杀菌光源的应用。
发明内容
本发明针对现有杀菌灯含汞,对环境和人体污染大以及现阶段UVC-LED 价格昂贵、寿命短的问题提供一种上转换紫外杀菌灯,实现了广谱杀菌、节约能源,减少环境污染目的。
本发明的技术方案为:一种上转换紫外杀菌灯,由上转换荧光模组(1)、散热器(2)、绝缘件(3)、蓝光LED光源(4)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组成,其中荧光模组(1) 由分别涂有蓝光截止膜(11)和上转换紫外荧光粉(12)的玻璃基体(13)组成。
上转换紫外荧光粉为LnPO4:Pr3+·Ma + 、Ln(PO3)3:Pr3+·Ma +、 Ln2SiO5: Pr3+·Ma +、LnBO3:Pr3+·Ma +、MLnF4:Pr3+·Ma +、Lu7O6F9:Pr3+·Ma +、Ln2Si2O7:Pr3+·Ma +或其他上转换紫外荧光粉中的一种或几种荧光粉的混合,上转换荧光粉上转换激发光谱范围为420~490nm,上转换发射光谱范围为200~280nm,Ln为Y、La、Lu中的一种或几种混合,M为Li、Na、K中的一种或几种混合,a 为摩尔系数,其范围是:0≤a≤0.15。
玻璃基体(13)为涂有蓝光截止膜(11)的石英玻璃基体,截止波长为≤420nm,其形状为平板圆形、平板方形、中空管形或其他形状。
蓝光LED光源(4)的发射光谱范围为420~490nm。
反射膜 (5)为铝反射膜。
本发明还提供了上述的上转换紫外杀菌灯的制备方法,其具体步骤为:
A.荧光模组制备:将占上转换紫外荧光粉浆料总质量百分比60~80%的上转换紫外荧光粉,5~10%的纳米氧化铝,0.5~5%的粘结剂,14.5~25%的溶剂加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速180~220转/min,搅拌4~8hr,将配制好的荧光粉浆料涂敷到玻璃基体(13)未涂蓝光截止膜的那一面上,把涂敷有荧光粉浆料的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在500~540℃烘烤10~20min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为420~490nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
有益效果
本发明采用蓝光LED作为激发光源,激发上转换紫外荧光粉发出200~280nm的紫外光,用于杀菌消毒领域,减少了现有产品因使用汞而对环境和人体的造成的危害,减少了环境的污染,工艺简单杀菌效率高,同时采用蓝光截止膜,避免了长时间高强度蓝光照射造成的光生物危害。
附图说明
附图1本发明专利的结构示意图,其中1泡壳,2荧光粉层,3散热器,4绝缘件,5近紫外LED光源,6基板,7灯头,8驱动;
附图2是本专利实施例1的发射光谱图。
具体实施方式
实施例1
A.荧光模组制备:称取YPO4:Pr3+·Li0.05 +荧光粉1.1g,0.12g纳米氧化铝,0.03g聚氧化乙烯,0.40g去离子水加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速200转/min,搅拌5hr;将配制好的荧光粉浆涂敷到玻璃基体(13)上,玻璃基体形状为半球形,将涂敷有荧光粉的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在530℃烘烤15min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为447nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
实施例2
A.荧光模组制备:称取 (Lu,La)PO4:Pr3+·Li0.15 +荧光粉3.5g,0.3g纳米氧化铝,0.025g聚氧化乙烯,0.7g去离子水加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速180转/min,搅拌8hr;将配制好的荧光粉浆涂敷到玻璃基体(13)上,玻璃基体形状为平面方形,将涂敷有荧光粉的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在500℃烘烤20min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为488nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
实施例3
A.荧光模组制备:称取Y2SiO5: Pr3+·Na0.001 +荧光粉5g,0.35g纳米氧化铝,0.15g聚氧化乙烯,1g去离子水加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速210转/min,搅拌7hr;将配制好的荧光粉浆涂敷到玻璃基体(13)上,玻璃基体形状为平面方形,将涂敷有荧光粉的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在540℃烘烤10min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜(5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
实施例4
A.荧光模组制备:称取Y(PO3)3:Pr3+ 荧光粉2.05g,0.33g纳米氧化铝,0.17g聚氧化乙烯,0.85g去离子水加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速220转/min,搅拌4hr;将配制好的荧光粉浆涂敷到玻璃基体(13)上,玻璃基体形状为中空管形,将涂敷有荧光粉的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在510℃烘烤20min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为450nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
实施例5
A.荧光模组制备:称取(Y,Lu)BO3:Pr3+·(K,Na)0.05 +荧光粉5.7g,0.36g纳米氧化铝,0.04g聚氧化乙烯,1.05g去离子水加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速190转/min,搅拌7hr;将配制好的荧光粉浆涂敷到玻璃基体(13)上,玻璃基体形状为半球形,将涂敷有荧光粉的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在520℃烘烤20min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为420 nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
实施例6
A.荧光模组制备:称取LiYF4:Pr3+·Na0.02 +荧光粉5.7g,0.36g纳米氧化铝,0.04g聚氧化乙烯,1.05g去离子水加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速190转/min,搅拌7hr;将配制好的荧光粉浆涂敷到玻璃基体(13)上,玻璃基体形状为半球形,将涂敷有荧光粉的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在520℃烘烤20min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为 490nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
实施例7
A.荧光模组制备:称取Lu7O6F9:Pr3+·Li0.08 +荧光粉5.7g,0.36g纳米氧化铝,0.04g聚氧化乙烯,1.05g去离子水加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速190转/min,搅拌7hr;将配制好的荧光粉浆涂敷到玻璃基体(13)上,玻璃基体形状为半球形,将涂敷有荧光粉的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在520℃烘烤20min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为430nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
实施例8
A.荧光模组制备:称取Y2Si2O7:Pr3+·Li0.12 +荧光粉5.7g,0.36g纳米氧化铝,0.04g聚氧化乙烯,1.05g去离子水加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速190转/min,搅拌7hr;将配制好的荧光粉浆涂敷到玻璃基体(13)上,玻璃基体形状为半球形,将涂敷有荧光粉的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在520℃烘烤20min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为470nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
以上对本发明的特定实施例进行图示和说明,但本发明不仅仅限定于以上实施例。凡根据本发明所作的等效变换,都应在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种上转换紫外杀菌灯,由上转换荧光模组(1)、散热器(2)、绝缘件(3)、蓝光LED光源(4)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组成,其中所述的荧光模组(1) 由分别涂有蓝光截止膜(11)和上转换紫外荧光粉(12)的玻璃基体(13)组成,所述上转换紫外荧光粉为LnPO4:Pr3+·Ma + 、Ln(PO3)3:Pr3+·Ma +、 Ln2SiO5: Pr3+·Ma +、LnBO3:Pr3+·Ma +、MLnF4:Pr3+·Ma +、Lu7O6F9:Pr3+·Ma +、Ln2Si2O7:Pr3+·Ma +或其他上转换紫外荧光粉中的一种或几种荧光粉的混合,上转换荧光粉上转换激发光谱范围为420~490nm,上转换发射光谱范围为200~280nm,Ln为Y、La、Lu中的一种或几种混合,M为Li、Na、K中的一种或几种混合,a 为摩尔系数,其范围是:0≤a≤0.15。
2.根据权利要求1所述的上转换紫外杀菌灯的制备方法,是通过以下步骤实现的:
A.荧光模组制备:将占上转换紫外荧光粉浆料总质量百分比60~80%的上转换紫外荧光粉,5~10%的纳米氧化铝,0.5~5%的粘结剂,14.5~25%的溶剂加入带搅拌机的容器内,打开搅拌机,控制转速180~220转/min,搅拌4~8hr,将配制好的荧光粉浆料涂敷到玻璃基体(13)未涂蓝光截止膜的那一面上,把涂敷有荧光粉浆料的玻璃基体(13)放在烘干机上烘干,然后放入烤箱中,在500~540℃烘烤10~20min,制得涂有荧光粉层的荧光模组(1);
B.上转换紫外杀菌灯的制备:将波长为420~490nm的蓝光LED光源(4)与散热器(2)、绝缘件(3)、反射膜 (5)、基板(6)、灯头(7)、驱动(8)组装在一起,最后装上荧光模组(1),组装成上转换紫外杀菌灯。
3.根据权利要求1所述的上转换紫外杀菌灯,其特征在于所述的玻璃基体(13)为涂有蓝光截止膜(11)的石英玻璃基体,截止波长为≤420nm,其形状为平板圆形、平板方形、中空管形或其他形状。
4.根据权利要求1所述的上转换紫外杀菌灯,其特征在于所述的蓝光LED光源(4)的发射光谱范围为420~490nm。
5.根据权利要求1所述的上转换紫外杀菌灯,其特征在于所述的反射膜 (5)为铝反射膜。
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