CN110193088A - 紫外线消毒系统 - Google Patents

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张莉
刘赛锦
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Abstract

本发明涉及一种紫外线消毒系统。本发明的实施例包括具有开口的容器和用于覆盖所述开口的可拆卸的盖子。所述盖子包括具有被安置于n型区与p型区之间的有源层的半导体装置。所述有源层发射具有在UV范围内的峰值波长的辐射。所述盖子还包括用于检测所述盖子是否覆盖所述开口的传感器。

Description

紫外线消毒系统
技术领域
本申请涉及一种紫外线消毒系统。
背景技术
包括(Al、Ga、In)-N和其合金在内的III族氮化物材料的带隙从InN(0.7eV)的极窄间隙扩展到AlN(6.2eV)的极宽带隙，这使得III族氮化物材料非常适合于从近红外线扩展到深紫外线的宽光谱范围内的光电应用，例如发光二极管(light emitting diode，LED)、激光二极管、光调制器和检测器。可见光LED和激光器可以在有源层中使用InGaN获得，而紫外线(UV)LED和激光器需要AlGaN的较大带隙。
预期发射波长在230-350nm范围内的UV LED可用于各种应用，其中大部分应用基于UV辐射与生物材料之间的相互作用。典型应用包括表面杀菌、水净化、医疗装置和生物化学、用于超高密度光学记录的光源、白光照明、荧光分析、传感和零排放汽车。UV辐射具有将细菌、病毒和其它微生物灭活的消毒特性。因为大部分微生物受约260nm的辐射影响，所以UV辐射处于适于杀菌活性的范围内。
发明内容
本发明涉及一种装置，其包含：
包含开口的容器；以及
用于覆盖所述开口的可拆卸的盖子，所述盖子包含：
包含被安置于n型区与p型区之间的有源层的半导体装置，其中所述有源层发射具有在UV范围内的峰值波长的辐射；
凹槽；
安置于所述凹槽的第一侧上的检测器；以及
安置于所述凹槽的与所述第一侧相对的第二侧上的源，所述源用于提供所述检测器可检测的辐射，其中所述容器包含当所述盖子覆盖所述容器时插入所述凹槽的所述两侧的壁。
附图说明
图1是倒装芯片UV发射装置(UVLED)中的多个像素的平面图。
图2是图1的UVLED中的一个像素的横截面图。
图3示出包括容器、盖子和UV光源的消毒装置。
图4示出包括UVLED、支架和盖子的包装。
图5示出在一些实施例中图3的盖子的顶表面。
图6示出在一些实施例中图3的盖子的底表面。
图7是用于操作图3的装置的系统的方块图。
图8示出用于检测图3的容器是否封闭的红外光源和传感器。
具体实施方式
虽然本文所述的装置是III族氮化物装置，但由例如其它III-V材料、II-VI材料、Si等其它材料形成的装置在本发明的实施例的范围内。本文所述的装置可以被配置成用于发射UV A(峰值波长在340与400nm之间)、UV B(峰值波长在290与340nm之间)或UV C(峰值波长在210与290nm之间)辐射。为节约语言，UV辐射或辐射能在本文中可以被称作“光”。
在本发明的实施例中，消毒装置中使用一或多种UVLED，适合于对例如水、空气等流体或任何其它合适的材料消毒。虽然描述消毒装置，但本文所述的结构、装置和方法可以用于任何合适的应用中。
在一些实施例中，本文所述的消毒装置用于对饮用水、打算用于人类或动物食用的其它液体或固体消毒。在一些实施例中，消毒装置中所用的所有材料都是食品安全级的。在一些实施例中，接触有待在消毒装置中消毒的容器、材料、水或流体的所有材料都是食品安全级的。
图3示出根据一些实施例的消毒装置。图3的装置可以是例如水瓶。
图3的装置包括容器30，其内部可以放置流体或有待消毒的其它材料。在一些实施例中，容器30可以是刚性的，不过这并不是必需的。在一些实施例中，容器30可以是不透明的，不过这并不是必需的。在一些实施例中，容器30可以是细长的；在一些实施例中，长度可以例如比宽度大至少两倍，并且在一些实施例中，比宽度大至多一百倍。容器30的横截面可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形、六角形或任何其它合适的形状。容器30可以由塑料、金属、玻璃或任何合适的材料制成。
在一些实施例中，容器的内壁，即接触流体或材料的壁，是反射UV的。内壁对波长在250-290nm范围内的UV光的反射率可以超过30％。
在一些实施例中，容器本身可以由UV反射材料，如抛光不锈钢或任何其它合适的材料制成。
在一些实施例中，容器的内壁可以是涂布在例如玻璃或塑料等不同材料上或成形为膜且附接到不同材料上的UV反射材料。合适反射涂层的实例包括金属、银、铝、特氟隆、聚四氟乙烯(PTFE)、硫酸钡、氧化物、包括SiO2的硅氧化物、包括Al2O3的铝氧化物、钇氧化物、铪氧化物、多层堆叠、分散式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector)以及其组合。反射涂层可以被保护层覆盖，例如包括SiO2的一或多种硅氧化物、包括Al2O3的铝氧化物或任何其它合适的材料。
在一些实施例中，内壁通过全内反射(total internal reflection，TIR)或衰减的全内反射(attenuated total internal reflection，ATR)反射UV光，其中材料是反射性的，但略有吸收性，使得当辐射入射在ATR材料上时一些能量消失。在一些实施例中，TIR材料对于更佳的反射来说可能是优选的，但出于其它原因，例如成本、耐用性等，可以使用ATR材料。水对靠近280nm的UV光具有约1.35的折射率。在一个实施例中，容器的内壁可以是例如模制聚合物等衬里，其具有光滑的内表面和低于约1.33(略低于水)的折射率，从而允许TIR存在。合适衬里的实例包括特氟隆、Fluorilon 99-U、获自迈聚合物有限公司(MYPolymers Ltd)的MY-133-V2000和获自托帕斯先进聚合物公司(Topas AdvancedPolymers,GmbH)的托帕斯8007聚合物。还可以利用具有其它合适折射率的其它聚合物或其它材料。在TIR下，与例如抛光金属(反射率约90％-95％)等反射材料相比，基本上无反射损失(反射率>99.5％)。衬里不视为反射体，并且可以是透明的。衬里可以在例如铝、铬或银等UV反射材料上形成，以反射超过临界角并且通过透明衬里的任何光。为减轻衬里内波导的作用，安置衬里的表面(被衬里保护以避免接触流体的表面)可以包括模制棱镜或粗糙化以引起散射。
在一些实施例中，容器30的内壁具有总体上抛物线形或其它合适的形状以引导UV辐射能撞击容器中的流体或内壁的另一区域。UV光源可以定位成使得基本上水平发出的辐射能撞击内墙的弯曲部分并且重新定向。
合适的反射表面和成形表面更详细地描述于以引用的方式并入本文中的美国申请第15/820184号中。
在一些实施例中，遇到水的容器30的一或多个表面可以用例如TiO2等光催化材料涂布或以其它方式处理。TiO2可以将水光催化成OH自由基，OH自由基可以通过分解有机材料来净化水。
在一些实施例中，可以在容器的内壁与容器的外壁之间安置隔热材料以保持流体为热或冷的。在一些实施例中，隔热材料是在容器内壁与容器外壁之间的真空空间。
例如UV LED等UV光源可以容纳于盖子32中。UV光源将UV辐射能39引入容器30和容器30中所含的任何流体中。被反射的UV辐射能35可以将盖子32的内表面和容器30的入口部分消毒。盖子32可以密封容器30，不过这并不是必需的。在图3中示出的实例中，盖子32上的螺纹34与容器30上的螺纹36啮合，形成不漏水或不漏流体的密封。可以使用除螺纹以外的任何其它合适的封闭，例如夹子、压入配合或其它封闭。
盖子32可以包括腔室40，在腔室内可以容纳例如UV光源、检测器、电路板、控制器和下文描述的其它结构等组件。腔室40常常是不漏水或不漏流体的，不过这在所有实施例中并不是必需的。在封闭容器外的盖子32的顶表面37可以接收使用者输入和/或向使用者显示信息，例如呈彩色指示灯形式。在封闭容器内并且对准容器中所含的流体的盖子的底表面38可以包括UV光源和一或多个传感器。下文描述顶表面和底表面的实例并且示于图5和6中。
在各种实施例中，市售UVA、UVB和UVC LED可以用作UV光源。图1和2是可以使用的受让人的自身UVB和UVC LED的实例。图1是UVLED像素12阵列的一部分的俯视图，并且图2是单个UVLED像素12的等分横截面。可以使用任何合适的UVLED，并且本发明的实施例不限于图1和2的装置。
UVLED通常是III族氮化物，并且通常是GaN、AlGaN和InGaN。UV发射像素12的阵列形成于例如透明蓝宝石衬底等单个衬底14上。其它衬底是可能的。虽然实例展示像素12为圆形的，但其可以具有任何形状，例如正方形。光从透明基板离开，如图2所示。像素12每一者可以是倒装芯片，其中阳极和阴极电极面对支架(下文描述)。
所有半导体层都在衬底14上外延生长。AlN或其它合适的缓冲层(未显示)生长，接着是n型区16。n型区16可以包括具有不同组成、掺杂剂浓度和厚度的多个层。n型区16可以包括至少一个经Si、Ge和/或其它合适的n型掺杂剂进行n型掺杂的AlaGa1-aN膜。n型区16可以具有约100nm到约10微米的厚度并且直接生长在缓冲层上。n型区16中Si的掺杂水平可以在1×1016cm-3到1×1021cm-3范围内。取决于所希望的发射波长，式中的AlN摩尔分数“a”可以在360nm下发射的装置的0％到被设计成在200nm下发射的装置的100％。
有源区18生长在n型区16上。有源区18可以包括由阻挡层分离的单量子阱或多量子阱(multiple quantum well，MQW)。量子阱和阻挡层含有AlxGa1-xN/AlyGa1-yN，其中0<x<y<1，x代表量子阱层的AlN摩尔分数，并且y代表阻挡层的AlN摩尔分数。UV LED发出的峰值波长总体上取决于AlGaN量子阱有源层中Al的相对含量。有源区可以发射在一些实施例中，峰值波长在260nm与290nm之间，在一些实施例中，在250nm与350nm之间，并且在一些实施例中，为280nm的辐射能。
p型区22生长在有源区18上。如n型区16一般，p型区22可以包括具有不同组成、掺杂剂浓度和厚度的多个层。p型区22包括一或多个p型掺杂(例如Mg掺杂)的AlGaN层。AlN摩尔分数可以在0到100％范围内，并且这一层或多层的厚度可以在约2nm到约100nm(单层)或到约500nm(多层)范围内。此区域中使用的多层可以提高橫向传导性。Mg掺杂水平可以在1×1016cm-3到1×1021cm-3范围内变化。掺杂Mg的GaN接触层可以最后生长在p型区22中。
所有或一些上述半导体层可以在过量Ga条件下生长，如以引用的方式并入本文中的US 2014/0103289中更详细描述。
半导体结构15被蚀刻成在像素12之间形成显露n型区16的表面的沟槽。像素12的侧壁12a可以是竖直的，或相对于生长衬底的主表面的法线，呈锐角12b倾斜。每个像素12的高度138可以介于0.1-5微米之间。在每个像素12的底部和顶部的宽度131和139可以是至少5微米。也可以使用其它尺寸。
在蚀刻半导体结构15以形成沟槽之前或之后，金属p触点24沉积在每个像素12的顶部上并图案化。p触点24可以包括一或多个形成欧姆接触的金属层和一或多个形成反射体的金属层。合适p触点24的一个实例包括Ni/Ag/Ti多层触点。
n触点28进行沉积和图案化，使得n触点28安置在介于像素12之间的n型区16的基本平坦表面上。n触点28可以包括单个或多个金属层。n触点28可以包括例如与n型区16直接接触的欧姆n触点130，和形成于欧姆n触点130上方的n痕量金属层132。欧姆n触点130可以是例如V/Al/Ti多层触点。n痕量金属层132可以是例如Ti/Au/Ti多层触点。
n触点28和p触点24由电介质层134电隔离。电介质层134可以是由任何合适的方法形成的任何合适的材料，例如硅的一或多种氧化物和/或硅的一或多种氮化物。电介质层134涵盖n触点28。在电介质层134中形成的开口暴露p触点24。
p痕量金属136形成于装置的顶表面上方，并且基本上保形覆盖整个顶表面。p痕量金属136电连接到在电介质层134中形成的开口中的p触点24。p痕量金属136与n触点28由电介质层134电隔离。
图1是四个图2中所示出的像素的俯视图。出于清楚起见，省去覆盖整个表面的p痕量金属136。p触点24小于形成每个像素12的台面的边缘26并与其基本上同心。n触点28安置在介于像素12之间的区域中。除了n触点28中容纳像素的开口外，n触点28形成连续薄片，其延伸到装置的边缘到n触点垫片(未显示)中。n触点28和p触点24由电介质层134电隔离，所述电介质层延伸在每个像素的侧壁上，如图2所示。
在图的外面，提供电连接到p痕量金属136和n触点28的稳固金属垫片，以连接到电源终端。多个像素12包括于单个UVLED中。像素由大面积p痕量金属136和大面积n痕量金属132电连接。可以基于应用和/或所需辐射输出来选择像素数目。包括多个像素的单个UVLED在以下图中示为UVLED 1。
在一些实施例中，衬底14是蓝宝石。衬底14可以是例如约数百微米厚。在具有200μm厚蓝宝石衬底的1mm正方形UVLED 1中，假设辐射是从衬底的顶部和侧面中吸取，顶表面占吸取表面的约55％，并且侧面占衬底的吸取表面的约45％。在一些实施例中，衬底14可以保留装置的一部分，并且在一些实施例中，可以从半导体结构中移出。
当装置相对于图2中所示的取向倒装时，当从衬底14的顶表面看时，UVLED可以是正方形、矩形或任何其它合适的形状。
图1和2中所示的UVLED可以安置在包装中。所述包装主要以适用方式引导来自UVLED的光，保护UVLED，提供电连接到UVLED，并将热从UVLED去除。图4示出合适包装的一个实例。可以使用执行上述一些或全部功能的任何合适的包装或其它合适的结构。包装大体上包括支架70和盖子60。
UVLED 1物理附接到支架70。支架可以被配置成用于提供电连接到UVLED 1，并从UVLED 1去除热。支架70可以附接到例如电路板52等结构。电路板52不是包装50的一部分并且出于清楚起见，包括于图4中。支架70可以是例如陶瓷支架、氮化铝、电路板、金属芯印刷电路板、硅支架或任何其它合适的结构。例如UVLED 1的驱动电路或任何其它合适的电路的电路元件可以安置于支架70上或内。超过一个UVLED可以附接到支架70。在下文描述的每个消毒装置中，可以使用单个UVLED，可以使用安置在单个包装中的多个UVLED，或可以使用各包括一或多个UVLED的多个包装，以便提供足够在消毒装置中进行消毒的UV辐射。
在一些实施例中，在支架70中形成反射杯(未显示)或安置于支架70上，环绕UVLED1。
盖子60通常是透镜，如图4中所示，但可以是将UV辐射能连接到容器和/或容器中的流体或其它材料的任何结构。为节约语言，盖子60可以在本文中称作光学件，不过实施例不限于光学件或透镜。盖子60可以通过胶粘剂62附接到UVLED 1和/或支架70，不过这并不是必需的。
光学件60可以是任何合适的光学件，包括例如所示的圆顶透镜、菲涅耳透镜(Fresnel lens)、复合抛物线准直器、全内反射透镜或任何其它合适的透镜或光学件。光学件60可以产生比无光学件60的UVLED 1发出的辐射图案更准直的辐射图案。在一些实施例中，光学件60是复合抛物线准直器。遇到弯曲侧壁的UV辐射被反射到出口表面。
盖子60可以是截短的倒金字塔形或圆锥形。盖子60的出口表面可以是例如旋转对称、椭圆形、圆形、正方形、矩形或任何其它合适的形状。盖子60的出口表面的形状可以与消毒容器的形状匹配。光学耦合到UVLED的顶表面的盖子60的表面可以仅略大于UVLED的顶表面；在一些实施例中，至多大10％，在一些实施例中，至多大20％，并且在一些实施例中，至多大30％。在一些实施例中，透镜或其它光学件安置于UVLED 1上，UVLED 1与盖子60之间，或盖子60安置于UVLED 1与另一透镜或其它光学件之间。
固体光学件60由可透过UVLED 1发射的波长下的UV辐射并且能够经受住UV辐射而不降解的材料形成。举例来说，在一些实施例中，光学件可以由透射至少85％的280nm下的UV辐射的材料形成。在暴露于280nm下的UV辐射1000小时后材料可能降解至多1％。在一些实施例中，光学件60由可模制的材料(例如玻璃、获自五十铃玻璃有限公司(Isuzu Glass,Inc.)的IHU UV透射玻璃和抗UV硅酮)形成。在一些实施例中，光学件60由可以通过例如研磨和抛光形成的材料(例如石英、熔融硅石或蓝宝石)形成。由模制形成的光学件可能更便宜；由研磨和抛光形成的光学件可能具有更佳光学质量。
在一些实施例中，盖子60仅光学耦合到UVLED 1的顶表面，通常生长衬底的表面，或UVLED 1的半导体结构的主表面。在一些实施例中，盖子60也可以在UVLED 1的侧面上延伸并且与其光学耦合。盖子60可以仅仅在生长衬底的侧面上延伸，或在生长衬底与半导体结构的侧面上延伸。
在一些实施例中，仅UVLED 1的顶表面光学耦合到光学件60。UVLED 1的侧表面未光学耦合到光学件，从而损失从侧表面发射的辐射。仅仅从顶表面捕捉辐射增加UVLED/光学件系统的光学扩展量。增加光学扩展量可以增加系统的辐照度并减小源大小，这可能适用于一些应用。在这些实施例中，发射到侧面的辐射被丢弃，但在UV发射系统中，由于AlGaN有源层内的极化，辐射可以优先发射到UVLED的侧表面，而非UVLED的顶表面。
在图4中所示的结构中，包括UVLED 1、支架70、盖子60和胶粘剂62(如果使用)的封装UV装置50附接到例如印刷电路板(printed circuit board，PCB)的结构52。PCB 52安置于盖子32中的腔室40(图3中所示)内。腔室40的壁54(即面对容器和/或容器中的任何流体或材料的壁54(图3中的表面38))是不漏流体的。在壁54中形成开口58，从而使得UV源50的光学件60可以从腔室40突出(图3)。不漏流体的密封件58安置于UV源50与壁54之间。不漏流体的密封件58可以是硅酮、环氧树脂或任何其它合适的材料。壁54可以是例如硅酮、塑料、不锈钢或任何其它合适的材料。如上所述，不漏流体的密封件58和壁54可以是食品安全级材料。在一些实施例中，未形成开口且壁54安置于有待消毒的流体与UV源50之间。在这类实施例中，壁54必须将UV辐射能从UV源50传输到流体中。
图5示出根据一些实施例的图3的盖子的顶表面。图6示出根据一些实施例的图3的盖子的底表面。图7示出根据一些实施例用于操作图3的装置的系统，包括图5和6中所示的组件。并非所有实施例中都包括图7中所示的所有组件。图7中所示的系统可以容纳于图3中所示的盖子32的腔室40中。在一些实施例中，仅仅包括一些组件。在一些实施例中，可以使用未展示的其它组件。
在图7中所示的系统中，连接到UV源50的控制器72控制UV源50，其可以包括UVLED于根据上述实施例的包装中。控制器72可以是微处理器或任何其它合适的结构。例如电池等电源68连接到控制器72。电源68经由控制器72供应能量以启动UV源50。电源68还经由控制器72供应能量到其它组件，例如指示器44。在一些实施例中，在使用者可接近的盖子的一部分中提供电源68的使用者入口46(图5中展示入口46在盖子顶部上，不过这不是必需的-入口46可以安置于盖子的侧面或任何其它合适的位置上)。使用者入口46可以是例如允许使用者更换电池的门，或端口，例如USB或用于给可再充电电池充电的其它合适的端口。
开关42可以连接到控制器72，以接收使用者输入。举例来说，使用者可以按压在图5中安置于盖子顶部上的开关42，以开始对容器中的流体消毒。在一些实施例中，开关可以是触摸传感器，或是任何其它合适的开关。
一或多个指示器44可以连接到控制器72。指示器44可以是视觉指示器，例如灯、声频指示器、感觉指示器(例如引起振动的装置)或任何其它合适的指示器。指示器将装置的状态传达给使用者。因此，例如彩色LED等视觉指示器44在图5中所示的盖子的表面上的区域44中是可见的。不同的指示器状态，包括例如不同颜色、不同闪烁模式或任何其它合适的方式，可以用于传达不同状态。举例来说，闪烁的蓝光可以是第一指示器状态，指示装置正对水消毒，稳固的绿光可以是第二指示器状态，指示消毒操作完成，稳固的红光可以是第三指示器状态，指示装置未正常地运行，闪烁的红光可以是第四指示器状态，指示低电池电量等。
一或多个用于检测容器是否封闭的传感器64可以连接到控制器72。传感器64可以在容器未封闭时保护使用者避免被UV源50启动损伤。在一些实施例中，传感器64可以是安置于盖子底部上的可见光传感器，如图6所示。可见光传感器可以检测波长在400nm与700nm之间的光。在此实施例中，容器30和盖子32可以是不透明的。在操作中，使用者启动开关42以指示消毒(启动UV源50)应该开始。控制器72检查可见光传感器64-如果检测到可见光，那么容器未封闭。接着控制器72可以启动表示误差的指示器状态。如果未检测到可见光，那么控制器72可以启动UV源50。接着控制器72可以启动UV源50打开的指示器状态。
在某些情形下，例如上述传感器等无源可见光传感器可能不准确地指示盖子覆盖容器。举例来说，如果容器在黑暗区域中或在夜晚使用装置，那么即使在容器未封闭时，可见光传感器也可能无法检测到可见光。在一些实施例中，传感器64可以是有源传感器机构。其包含与传感器或检测器配对的光源，如图8所示。在一些实施例中，光源是例如红外光源或可见光源。检测器可以与光源匹配。光源可以具有介于400nm与1000nm之间的峰值波长；检测器可以检测介于400nm与1000nm之间的光。图8示出盖子32和容器30的一部分的横截面。盖子包括凹槽，其中在封闭时，容器插入在凹槽的相对侧之间。凹槽可以是例如螺旋盖子中的螺纹区。光源74安置于凹槽的一侧上；检测器76安置于凹槽的与光源74相对的另一侧上。插入盖子一部分的容器部分对光源发出的辐射来说是不透明的。当盖子在容器上时，封闭容器，检测器将未检测到来自光源74的辐射，因为不透明的容器将防止来自光源的辐射到达检测器。当盖子不在容器上时，意味着容器空心，检测器将检测到来自光源74的辐射。在操作中，使用者启动开关42指示消毒(启动UV源50)应该开始。控制器72启动光源74并检查检测器76。如果检测到来自光源74的辐射，那么容器未封闭；接着控制器72可以启动表示误差的指示器状态。如果未检测到来自光源74的辐射，那么控制器72可以启动UV源50。接着控制器72可以启动表示正在消毒的指示器状态。
一或多个用于检测UV源50和/或其它组件是否如所预期运行的传感器66可以连接到控制器72。在一些实施例中，包括热敏电阻作为传感器66。热敏电阻位置接近UV源50，并检测UV源50附近的温度。热敏电阻可以检测三个温度状况。低于温度T1下，操作UV源50是在最佳温度条件下操作。许多UV源对操作温度敏感并且在高温下UV输出减少。因此，超过温度T2，操作UV源50会减少UV输出。当热敏电阻指示温度超过T2时，控制器可以单独或组合(1)启动指示器44到表示装置未正常操作或流体未消毒的状态；(2)增加供应到UV源50的电流，历时有限持续时间，以便在预定义时间周期期间提供足够UV辐射进行消毒；或(3)增加启动UV源50的时间量，以便提供足够UV辐射进行消毒。超过温度T3，UV源50可能受损。当热敏电阻指示温度超过T3时，控制器可以终止供电到UV源50，和/或启动指示器44到表示装置未正常操作或流体未消毒的状态。在一些实施例中，T2可以是例如60-65℃；在一些实施例中，T3可以是例如115-120℃。
在一些实施例中，包括UV检测器作为传感器66。UV检测器测量容器中的UV辐射能的量。光源50发出的UV辐射能的量可以相应地通过控制器72，例如通过增加或减少到UV源50的电流或通过增加或减少启动UV源50的时间来调整。第二UV检测器可以用于检测UV源50是否正常运行。举例来说，第一UV检测器位置可以靠近UV源50，并且第二检测器位置可以远离UV源50。当UV源50打开时，可以比较由每个检测器检测到的UV辐射的量。如果第一检测器指示较高UV辐射量并且第二检测器指示较低UV辐射量，那么流体可能被颗粒物质污染。如果两种检测器指示低UV辐射量，那么UV辐射50可能未正常运行。控制器可以引起指示器44向使用者指示UV源50未正常运行。
以执行本文所述的操作的指令编码的计算机可读存储器78可以连接到控制器72。
图6示出根据一些实施例的图3的盖子32的底部的一部分。壁54密封图3中所示的腔室40，使其不漏流体，以保护图7中所示的组件避免接触容器30中的流体。传感器64和66由短划线说明以指示其由壁54与流体分离。UV源50安置在壁54中的不漏流体的开口中，如图4中所示出。
图7中所示的组件可以安置于支架上或支架中，如上所述，和/或安置于一或多个单独电路板上或电路板中。组件可以如所示经由支架、一或多个电路板或任何其它合适的结构彼此电连接。
在一种操作中，使用者启动开关42。如果传感器64检测出容器封闭，那么控制器72将来自电源的能量供应到UV源50。控制器72亦可将指示器44变成指示UV源正在消毒的状态。流体或容器暴露于来自UV源的辐射的时间量可以由计时器规定，计时器可以计数预定时间量，然后控制器72可以切断UV源50。接着控制器72可以将指示器44切换到指示消毒完成的状态。可替代地，可以通过检测器66测量UV辐射量。作为回应，控制器72可以调整UV源50保持打开的时间量和/或供应到UV辐射源50的能量，以递送足以对流体或容器消毒的剂量的UV辐射。一旦达到剂量，那么控制器72可以切断UV源50，并且将指示器44变成指示UV源完成消毒的状态。
在一些实施例中，装置可以包括过滤器，过滤器可以是流体可以穿过的任何合适结构。过滤器可以滤出流体中的一些或所有颗粒物质，不过这并不是必需的。过滤器还可以反射UV辐射。过滤器可以是任何合适材料，包括例如多孔铝、铝筛或由宝利事公司(Porex,Inc.)制造的烧结成多孔特氟隆的特氟隆粒子。举例来说，过滤器可以靠近容器30中的开口安置。
在一些实施例中，装置可以包括一或多个超声处理装置。超声处理装置应用声能搅拌流体。可以使用任何合适的频率。在一些实施例中，合适的频率常常超过20kHz，并且在一些实施例中，至多400kHz。彻底消毒要求UV辐射剂量均匀地分布，因此所有流体“看见”UV辐射的时间长至足以消毒。超声处理将流体混合，这有助于分散UV辐射剂量。另外，流体样品中颗粒物质的存在阻碍UV消毒，因为UV辐射被散射，并且细菌可能被粒子遮蔽或并入到絮凝体中。超声处理可以减小来自颗粒物质的遮蔽作用，并且可以通过机械力帮助将例如大肠杆菌、军团菌属(Legionella)、志贺杆菌属(Shigella)等微生物群解聚。超声处理特别适用于例如由于成本限制、空间限制、流体体积等而可能使用有限UVLED的实施例。
在一些实施例中，一或多个压电超声波盘安置在容器30或盖子32内。压电超声波盘可以直接或通过安置于压电超声波盘上的密封材料接触流体。在一些实施例中，超声发生器安置在有待消毒的流体中。超声发生器可以例如附接到外部机械支撑。外部机械支撑可以例如附接到容器或盖子。
详细地描述了本发明，本领域的技术人员应了解在本公开下，可以在不脱离本文所述的本发明概念的精神下对本发明作出修改。具体地说，本文所述的不同装置的不同特征和组件可以用于任一其它装置，或者可以从任一装置省略特征和组件。在一个实施例的情况下描述的例如UVLED包装中容器的侧壁或盖子的特征可以应用于任何实施例。在一特定实施例中针对特定组件描述的合适材料可以用于其它组件和/或其它实施例中。因此，不打算本发明的范围限于所示和所述的特定实施例。

Claims (10)

1.一种装置，其包含：
包含开口的容器；以及
用于覆盖所述开口的可拆卸的盖子，所述盖子包含：
包含被安置于n型区与p型区之间的有源层的半导体装置，其中所述有源层发射具有在UV范围内的峰值波长的辐射；
凹槽；
安置于所述凹槽的第一侧上的检测器；以及
安置于所述凹槽的与所述第一侧相对的第二侧上的源，所述源用于提供所述检测器可检测的辐射，其中所述容器包含当所述盖子覆盖所述容器时插入所述凹槽的所述两侧的壁。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述源是红外光源或可见光源。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器的内表面包含食品安全级材料。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述盖子进一步包含热敏电阻。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述盖子进一步包含用于供应电流到所述半导体装置的控制器。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述盖子进一步包含以用于以下的指令编码的计算机可读存储器∶
所述控制器接收来自开关的使用者产生的输入；以及
如果所述检测器指示所述盖子覆盖所述开口，那么所述控制器供应电流到所述半导体装置。
7.根据权利要求6所述的装置，其中：
所述盖子进一步包含指示器；以及
所述计算机可读存储器进一步包含用于以下的指令∶
如果所述传感器指示所述盖子不覆盖所述开口，那么启动第一指示器状态；以及
如果所述控制器供应电流到所述半导体装置，那么启动第二指示器状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其中：
所述指示器包含第一色彩的第一光和第二色彩的第二光；
启动第一指示器状态包含启动所述第一光；以及
启动第二指示器状态包含启动所述第二光。
9.根据权利要求6所述的装置，其中：
所述盖子进一步包含UV检测器；以及
所述计算机可读存储器进一步包含用于调整供应到所述半导体装置的电流量的指令或基于所述UV检测器的输出将时间电流供应到所述半导体装置。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器的内表面包含UV反射材料。
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