CN111265706A - 针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外led辐照系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人机共存的针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,包括杀菌设备,杀菌设备包括设备外壳、紫外光源组件和辐照角度控制器,紫外光源组件安装在设备外壳内;所述紫外光源组件包括紫外LED灯珠、封装基体和电路板,紫外LED灯珠封装在封装基体内,多个封装基体安装在电路板上;所述辐照角度控制器带动电路板转动以调节紫外光源的辐射角度。壳体辐射外表面装有百叶窗结构,进一步准直辐射角度;本发明的杀菌设备易于调整辐射角度以提供适合于各种天花板高度的辐射场,可以适用于层高较高的,例如健身、体育场所,或者室内表演等场所。
Description
技术领域
本发明涉及杀菌设备技术领域,尤其是一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统。
背景技术
紫外线按波长通常分为3类:波长为315nm~380nm的长波紫外线简称UVA,波长为280nm~315nm的中波紫外线简称UVB,而波长为200nm~280nm的短波紫外线简称为UVC。目前市售的紫外线消毒灯,大多数是利用UVC紫外线来实现消毒灭菌的。紫外线可以杀灭各种微生物,包括细菌繁殖体、芽胞、分支杆菌、病毒、真菌、立克次体和支原体等,具有广谱性。紫外光的杀菌机理包括破坏遗传物质,影响酶活性,以及破坏蛋白质从而导致细菌、病毒、微生物死亡。紫外线细菌消毒优势包括:
1)物理破坏过程,不用化学药剂;
2)不受温度,浓度,活性等化学平衡条件影响;
3)无毒、无残留、无异味;
4)细胞壁和病毒蛋白质外壳无法阻挡;
5)对DNA,RNA造成统一破坏,不必更换药品,不必使用组合药剂;
6)特别适合空气,水和物体表面消毒。
紫外线细菌消毒可以使用的场景很多,总的来说分为空气杀菌、水杀菌和表面杀菌三大类。主要通过空气传播的病原微生物,例如流行性感冒病毒(流感)、鼻病毒(普通感冒)和更加危险的病原体(肺结核),是导致许多疾病的原因。霉菌和孢子也会寄宿在加热,通风和空调(HVAC)建筑结构系统内,引发许多疾病。例如建筑相关疾病(BRI)。为了减少疾病的发生,空调内部、空气净化器和消费设备上可以安装空气消毒系统。深紫外LED能够被安装在家用暖通空调系统通风管道内的过滤系统、加湿器水箱以及小型便携式消费装置内。由于深紫外线波长能够穿透空气杀死空气中携带的细菌,因此深紫外线具有极强的杀菌效果。深紫外LED不仅能够对空气本身进行消毒,还能够通过防止霉菌的滋生和污染,来帮助过滤装置保持洁净。
如何在有细菌的密闭空间,例如房间、走廊、电梯、公共交通工具内部进行空气消毒呢?首先是安全使用问题。过度接触紫外辐射会引起角化性结膜炎(眼睛的外部损伤)和红肿(皮肤变红)。美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)建议为保证室内人员的安全,紫外辐射量的上限为连续八小时照射剂量不超过0.2微焦耳/平方厘米。如何控住紫外辐射对人和其他活体动物造成的负面维护是普及紫外杀菌首先要解决的问题。
目前采用的空气消毒设备包括在没有人的情况中使用的载有紫外线光源(通常是汞灯)的推车和机器人。这些设备需要在没有人的情况下使用,不能做到人机共存,尤其在人满为患的医院或者隔离病区不实用。并且往往体型巨大,运输不方便。
目前采用的空气消毒设备还包括天花板吊顶和地板安装的装有紫外线光源(通常是汞灯)的固定装置。这些固定装置为了避免紫外线辐射进入人眼,将紫外线辐射限制在封闭的区域或者人眼不能看到的位置,利用空气循环将空气导入固定装置内部的封闭的区域进行消毒。但是这就直接影响了装置的杀菌效率。
为了实现紫外线对密闭空间内空气的直接杀菌,并且避免房间下部(即房间内有人在的部分)的过度紫外线辐射,最好是能实现一种紫外线设备,它可以控制紫外线照射高度、范围、照射剂量(照射剂量为照射单位面积功率和照射时间的乘积)。对天花板以下且距离地面一定高度以上的区域内的空气通过紫外线直接辐射进行杀菌。当然适当的空气流动交换将会有利于设备的杀菌效果,但是直接照射的范围远远大于将空气吸入设备进行内部杀菌,因此效率大大提高。
另一方面,特殊情况下需要迅速彻底地对进入房间的重症传染病人和医护人员进行消毒的时候,我们必须使用一种可以直接照射指定位置例如对门口、病床、病人、手术台、医疗设备等的紫外线设备。这种设备的紫外线辐射强度,角度,照射面积可调可控。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,本发明的杀菌设备易于调整辐射角度以提供适合于各种天花板高度的辐射场,可以适用于层高较高的,例如健身、体育场所,或者室内表演等场所。也可用于天花板相对较低的房间,例如电梯和公共交通工具,房间,办公楼宇,大厅等场所。。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,包括设置在封闭或半封闭空间墙体上的杀菌设备,所述杀菌设备包括设备外壳、紫外光源组件和辐照角度控制器,紫外光源组件安装在设备外壳内;
所述紫外光源组件包括紫外LED灯珠、封装基体和电路板,紫外LED灯珠封装在封装基体内,多个封装基体安装在电路板上;
所述辐照角度控制器带动电路板转动以调节紫外光源的辐射角度。
作为本发明的进一步改进,所述紫外LED灯珠为准直紫外光源,紫外LED灯珠设置在封装基体内,封装基体内的辐射通道为直线型,辐射通道的开口端上设置半球形或者球形透镜。
作为本发明的进一步改进,还包括反射筒,单颗或多颗紫外LED灯珠设置在圆柱形反射筒底部;反射筒组成阵列密排在电路板上。
作为本发明的进一步改进,所述紫外LED灯珠为非准直紫外光源,所述紫外LED灯珠设置在封装基体内,封装基体内的辐射通道为喇叭口型,辐射通道表面为反射面,辐射通道的开口端上设置平面透镜或者无透镜。
作为本发明的进一步改进,还包括抛物面状反射碗杯,单颗或多颗紫外LED灯珠设置在反射碗杯;多个反射碗杯组成阵列密排在电路板上。
作为本发明的进一步改进,所述设备外壳为六面体,设备外壳的安装面和非辐射面采用非透明材质,设备外壳的辐射面采用透射紫外线材质,非辐射面上设置通风口。
作为本发明的进一步改进,所述辐照角度控制器包括转轴和驱动电机,转轴设置在电路板背面,电路板正面与设备外壳的辐射面相对;驱动电机驱动转轴转动。
作为本发明的进一步改进,所述设备外壳还设置有百叶窗,百叶窗包括百叶驱动装置和多个具有反射涂层的窗叶;所述紫外LED灯珠沿着窗叶的走向排布成多列,每列设置在相邻的窗叶之间位置,百叶驱动装置带动窗叶摆动。
作为本发明的进一步改进,所述设备外壳通过升降螺丝组件与墙体固定,升降螺丝组件包括升降固定套和螺丝;所述设备外壳底部设置有升降固定套,所述升降固定套内部设置有螺丝,螺丝底部与墙体固定。
作为本发明的进一步改进,包括可视化标定装置,所述可视化标定装置设置在设备外壳内,可视化标定装置发射激光光斑或者激光定位线。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:紫外线辐射方向准直性好,可以进行方向调节避开人眼和皮肤接触,实现人机共存。方便悬挂在任何墙体,对空间空气直接杀菌。可以瞬间反复开关,寿命长,稳定性高,能耗低。本发明杀菌设备包括设备外壳、紫外光源组件和辐照角度控制器,紫外光源组件安装在设备外壳内;所述辐照角度控制器带动电路板转动以调节紫外光源的辐射角度。本发明的杀菌设备易于调整辐射角度以提供适合于各种天花板高度的辐射场,可以适用于层高较高的,例如健身、体育场所,或者室内表演等场所。也可用于天花板相对较低的房间,例如电梯和公共交通工具,房间,办公楼宇,大厅等场所。另外本发明系统在加上智能控制后可以瞬间点亮,智能安全、无需预热、不产生臭氧、不含汞、光输出稳定、体积小、重量轻,在已有设备中易集成,易添加等特点,在性能和环保方面优势明显,同时能耗成本低廉,5年内可节约63%的成本,10年内可节约成本90%以上,人机共存,在空间内有人的情况下,设备正常工作;空间内任何人眼能够接受的紫外线辐射8小时内不超过0.2微焦/平方厘米,符合美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)对紫外辐射安全的标准,直接对空气杀菌,在没有空气循环或者空气循环较差的空间内仍然能高效杀菌。
附图说明
图1加盖半球形透镜的贴片LED及其光强的远场分布;
图2加盖球形透镜的贴片LED光强的远场分布;
图3加盖球面或者半球面透镜的LED光强的远场角度分布;
图4加盖平面透镜或者无透镜的LED及其光强的远场分布;
图5单个准直LED放置在圆柱形紫外线准直反射筒中;
图6发散LED放置在抛物面紫外线准直反射碗杯中;
图7多个阵列准直LED放置在圆柱形紫外线准直反射桶中;
图8多个阵列准直LED放置在抛物面紫外线准直反射碗杯中;
图9可以调节多个阵列准直LED发射方向的杀菌设备的透视图;
图10多个阵列准直LED从锐角到钝角的不同仰角示意图;
图11安装百叶窗结构及其LED的杀菌设备;
图12杀菌设备的百叶窗结构及其LED交替安插位置示意图;
图13通过调节外壳升降螺丝调整辐射角度;
图14较高层高空间中杀菌系统工作时针对房间上层空间的空气杀菌示意图;
图15较低层高空间中杀菌系统工作时针对房间上层空间的空气杀菌示意图;
图16封闭空间门上方安装杀菌设备;
图17封闭空间床上方安装杀菌设备;
图18封闭空间墙上安装多台杀菌设备。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,包括设置在封闭或半封闭空间墙体上的杀菌设备,所述杀菌设备包括设备外壳、紫外光源组件和辐照角度控制器,紫外光源组件安装在设备外壳内;
所述紫外光源组件包括紫外LED灯珠、封装基体和电路板,紫外LED灯珠封装在封装基体内,多个封装基体安装在电路板上;
所述辐照角度控制器带动电路板转动以调节紫外光源的辐射角度。
该系统是针对密闭和半开放空间介于设备安装位置和天花板之间的上层空气的深紫外杀菌系统,包括紫外光源,紫外光源还需要驱动模块、控制模块、电源管理模块、定时模块、无线通讯模块等模块,不是本发明涉及的重点,再次不做详细说明。另外,通过增加智能控制芯片进行智能控制,可以实现精确控制,本申请不做详细说明。
紫外线灯只照射房间上部的空气(一般认为在地板上方大约190厘米处到天花板之间的空间),从而在对房间上部空气进行消毒的同时保护房间的人免受有害辐射。如果按照一个层高2.8米的空间计算,直接杀菌体积占整个房间的32%以上。由于直接辐射场较宽,可降低空气流速,以降低空气运动和气流的噪声,甚至不需要空气流动作为辅助,使装置在医院、公共图书馆等环境中也可接受。
本发明的杀菌装置主要采取壁挂式安装在门上方,窗户上方,墙壁上方等位置,安装高端至少超过1.9米。按照设计、安装调试原则,通过控制模块可以有效的避开室内的人,特别是人眼和皮肤。使得眼连续8小时内接受的紫外线计量不超过规定,例如0.2微焦/平方厘米。
如果采用LED作为紫外光源,所述的紫外光源LED发射中心波长200-400nm,主要是220-285nm。
其辐射光场角度可以通过外壳放置角度进行一定范围0-30度内的任意调节,而不用改变内部光路。例如通过外壳背面的升降螺丝,调节外壳底边和墙面距离从而增加设备仰角,从而实现出射光仰角的调节。
其中,辐射角度可以通过内部光路调整,可以实现正负90度的俯仰角,从而理论上可以对天花板到地板之间所有空间的空气进行杀菌。
如果光源是LED采用若干个半球透镜或者球状透镜的LED阵列实现准直的紫外辐射,或者采用普通平面玻璃或者无透镜的LED阵列搭配抛物面碗杯实现准直的紫外辐射,照射上层空气。
LED阵列可以是独立电路板控制的或者是多个电路板拼接的,原则上可以根据实际房间内部阻挡物,在不同电路板之间分配不同电功率,有障碍物的地方LED辐照功率小,没有障碍物的地方LED辐照功率小。从而实现全空间最均匀的辐照功率分布,实现最有效的杀菌,最节能,LED寿命最长。这种功能在水银灯作为光源的情况下难以实现。
辐照角度调节功能可以通过一个可视化的激光光斑或者激光定位线来标定,激光光斑表示在此高度以下,人眼连续8小时内接受的紫外线计量不超过规定,例如0.2微焦/平方厘米。针对每个不同的房间,按照具体内置和几何结构,选定辐射扫描的起始和终止区域。
其通风口可以加快室内空气循环,以及上层空气和下层空气的交换,随着空气流通,杀过菌的空气扩撒到每个角落。也可以不采用通风设计,因为直接辐射杀菌对空气流动性没有要求。不需要借助外在空气流动辅助,原则上空气分子扩散也可以实现将杀过菌的空气扩撒到每个角落。
所述紫外线灯光源,采用节能LED光源发射的光谱的峰值波长在约200nm至约400nm的范围内。紫外LED光源具有体积小,光效能高,功耗小,便于集成,易安装等优点。
紫外LED灯珠在芯片上方加盖半球形透镜,或者球形透镜可以实现光线准直,也就是辐射场角分布很窄,并且沿着垂直于芯片表面方向辐射。透镜通常采用紫外波段透过率较好的材质,例如石英玻璃。图1,2,3分别表示了加盖半球形和球形透镜的贴片LED元器件及其光强的远场分布。普通的加盖平面透镜或者没有加盖透镜的贴片LED元器件如图4所示,其光强的远场分布通常为120度。
为了更好地准直紫外LED辐射光线,紫外LED灯珠可以放置在一个圆筒(或者方桶)状的反射筒内部的一端,离反射筒的另一端有一定距离,保证最后出射光线与反射筒径向平行,为类准直光线,并且没有其他方向尤其是向下出射的光线(图5)。
为了更好地准直紫外辐射光线,紫外LED灯珠可以也放置在一个抛物面状的反射碗杯低端靠近抛物面焦点处。保证最后出射光线与芯片表面垂直,为类准直光线,例如辐射角度小于20度的光线(图6)。
根据房间大小和辐射剂量的需求,多个这样的反射筒和反射杯组成阵列,通过一个或者多个电路板安装,电路板直接可以拼接形成更大尺寸和输出功率的光源。如图7,9所示。
将这样的电路装入设备外壳中并与转轴机械连接。通过电子线路控制转轴。通过转轴控制整个电路板的仰角和倾角,从而控制紫外光线的出光方向。如图9,10所示。这样的好处是紫外线辐照方向由转轴电机控制。根据预先设定角度参数,或者利用实地实时测试参数来控制光源本身辐射方向。设备外壳不转动,设备外壳部分为透过紫外线部分材料,例如石英玻璃组成,由于LED或者水银灯管都是有保护外壳的,所以光源也可以直接暴露空气中。
更精细准确的控制可以通过增加电路板和控制电路的数量,通过软件控制单独控住每个电路板,形成一定形貌的辐射场。例如在有障碍物的方向上减少紫外线辐照功率,于此同时在没有障碍物的方向上增加紫外线辐照功率。在保证总体最小能耗和设备最长寿命的目的下,根据每个空间具体的内置和几何布局进行功率分配和角度调整。尽量达到对空间内所有的空气均匀等效地杀菌。
为了更好地准直紫外辐射光线,在外壳辐射面可以安装百叶窗对上述准直光线进一步准直。LED灯珠排布沿着叶片水平方向。LED出射光线通过上下叶片多次反射后,形成类准直的出射。如图11所示。百叶窗叶片如果采用反光系数较高的材料,例如抛光铝合金或者抛光不锈钢,从上到下,下一层的窗叶长度总是超过上一层的长度,一般为0.5-3里面,从而挡住了从上一个百叶向下反射的光线,保证向下出射的光线越少越好,保护人眼。也可以采用对深紫外紫外光尽量吸收的材料或者有这层特性的材料涂层。这种情况下百叶窗每个叶片长度可以一致。
除了转动光源的办法,还可以同时转动外壳百叶窗叶片的方法对辐射方向进行调节。根据预先设定角度参数,或者利用实地实时测试参数来控制设备外壳百叶窗的方向。如图12所示。
杀菌设备的安装高度和使用时的照射角度有关。从杀菌效率的角度考虑,硬件上可以通过旋转LED光源电路板或者外壳百叶窗实现任意角度例如-90到90度的翻转。理论上可以覆盖从地面到天花板全部空间杀毒。但是从安全的角度考虑,需要通过预先设定防止房间内的人眼意外暴露在紫外线下。
还可以通过调整整个箱体的仰角的方法来调节出射光线的角度。如图13所示,通过外壳背面底部一个升降螺丝,可以实现整机仰角的调整。根据升降螺丝长短,对应仰角幅度不同。
空间按照高度可分为两种情况:一种是正常层高,空间充足。一种是层高较低,空间较低矮。对应于正常层高例如2.6-3米及其以上的情况,杀菌设备的安装高度可以尽量高,靠近天花板。辐射角度计算参考图14。计算原则是假定一个1.9米的人站在距离杀菌系统最远的地方,从他的头顶到天花板应该是安全区域,在这部分区域辐射紫外线不会照射到人眼,对应投影面积为ABCD阴影面积所示。此时LED光源电路板可以旋转的角度如θ所示。而CDEF对应的区域是禁止辐射紫外线的区域。
针对层高较低的情况,对应于层高例如2-2.5米甚至更矮的情况,杀菌设备不得不安装在接近人眼的水平位置高度的时候,需要重新限制辐射角度。如图15所示,ABCD为允许辐照投影区域。仰角θ的设计原则是保证人最靠近设备的时候,紫外光线还是不能进入人眼。
为了实现投影面积为ABCD阴影面积对应的上层空气杀菌,可能需要杀菌设备在不止一个角度θ上连续照射。而可能是需要杀菌设备在一个范围内的不同θ角度上扫描照射。这个可以通过一个与辐照角度同步的激光来实现可视化标定。为了方便使用者根据自己的实际情况定义需要扫描的起始位置和终止位置。在安装调试过程中,扫描不同θ角度,观察激光光斑在墙面和天花板上移动位置,然后设定初始和终止位置。在这两个位置(θ角度)之间有紫外线辐射,而在这两个角度之外没有紫外辐射。
个别情况下,可以使用该系统对房间内下层空气、甚至物体表面进行杀菌。例如图17所示的,对病床进行杀菌。这可以在无人的条件下进行使用,或者在有人的时候,保护特殊部位之后对病床上的病人进行杀菌。这也是通过调节辐射角度θ来实现。起始和终止位置的标定也可以用上述可视化激光光斑的办法。
针对面积较大的房间,可以在不同方向的墙面安装不止一个杀菌设备,从而实现更接近完整的覆盖室内上层空气,如图18所示。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示,本发明使用的其中一种准直紫外光源由加盖半球形透镜的贴片LED灯珠001构成。001包括002半球形透镜,003紫外LED芯片,波长200-400nm,优选波长是265-285nm,004金属套筒封装,或者陶瓷封装,007示意紫外辐射光线准直方向,表示发散角度很小。光线几乎垂直芯片表面发射,如图3光强的远场角度分布所示。
如图2所示,本发明使用的其中一种准直紫外光源由加盖球形透镜的贴片LED灯珠005构成。LED灯珠005包括球形透镜006,紫外LED芯片003,波长200-400nm,优选波长是265-285nm,金属套筒封装004,或者陶瓷封装,007示意紫外辐射光线准直方向,表示发散角度很小。光线几乎垂直芯片表面发射,如图3光强的远场角度分布所示。
如图4所示,本发明使用的其中一种非准直紫外光源由加盖平面透镜或者无透镜的贴片LED灯珠010构成。010包括紫外LED芯片003,波长200-400nm,优选波长是265-285nm,PCB封装基板或者其他反射材料009,008示意紫外辐射光线发散方向,表示发散角度很大。这种贴片LED灯珠需要外加二次光学准直光学元件来实现与芯片表面垂直的准直紫外线辐射。
如图5所示,准直紫外LED灯珠可以放置在圆柱形紫外线准直反射筒中,远离辐射端口,进一步确保光线的准直性。反射筒可以包含单颗LED灯珠,也可以包含多颗灯珠。
如图6所示,非准直紫外LED灯珠可以放置在抛物面反射碗杯底部,靠近抛物面焦点,这样保证反射光的准直性。
如图7所示,多个准直反射筒组成阵列密排在电路板100上。连接LED灯珠的电路可以通过准直反射筒底座打孔,跟电路板100相连。反射筒的个数和密度根据设备紫外辐射光功率需求确定。
如图8所示,多个准直抛物面反射碗杯组成阵列密排在电路板100上。反射碗杯的个数和密度根据设备紫外辐射光功率需求确定。
图9描述的杀菌设备200的外壳由正面101、顶面102、侧面103、底面104组成。除了底面和侧面外,正面101、上表面102均可以使用透射紫外线较高的材质,例如石英玻璃。而其他表面采用常规的外壳材料例如金属(例如不锈钢,铝合金等)或者塑料。侧面103上开通风口106,通风的目的一是降低LED电路板的温度起到散热的作用,另一个目的就是促进室内空气流动。通风口106可以开在底面104,甚至顶面102,都可以达到上述两个目的。当然也可以不使用通风口,室内空气流动通过别的独立设备完成,例如天花板通风口。单个电路板或者多个拼接电路板100跟角度控制装置105相连,实现对紫外辐射角度的控制。可以实现如图10所示的从锐角到钝角的不同角度的控制。图9只是一个简单示意图,表示一种控制角度的方法。这种情况下外壳需要时紫外线透过率高的材料,或者没有任何遮挡,光源直接暴露在空气中。
图11描述了一种外壳安装了类似空调百叶窗结构301的杀菌设备300,其中301描述了一种类似空调百叶窗的结构,这种百叶窗的每一个窗叶302由在紫外波段200-400nm不反射的材料制成或者两面均涂有该波段吸收涂层。例如采用哑光工艺处理表面的金属材料或者电镀黑镍、黑锌涂层。将LED灯珠010沿着窗叶的走向排布,放置在上下相邻的窗叶之间。通过控制窗叶302的俯仰角(类似空调上下扫风功能)来控制紫外线辐照角度方向如图12所示。303侧面以及底面均可以安装通风口,并配备风扇304。
图13描述的是另一种调节光线方向的方法。不管百叶窗和LED电路板100采取什么样的方向,设备200外壳下方的升降螺丝总是可以通过变化外壳下边缘与墙面的距离,达到调节外壳整体仰角,从而实现对出射光线404的调节。
图14描述的是较高层高空间中杀菌系统工作时针对房间上层空间的空气杀菌示意图。杀菌设备200或者300的安装高度可以尽量高,靠近天花板。辐射角度计算原则是假定一个1.9米的人站在房间里面距离杀菌系统最远的地方,从他的头顶到天花板应该是可以进行辐射的区域,在这部分区域辐射紫外线不会照射到人眼,对应投影面积为ABCD阴影面积所示。此时LED光源电路板100可以旋转的角度如θ所示。而CDEF对应的区域是禁止辐射紫外线的区域。
图15描述的是较低层高空间中杀菌系统工作时针对房间上层空间的空气杀菌针对层高较低的情况,对应于层高例如2-2.5米甚至更矮的情况,杀菌设备200或者300不得不安装在接近人眼的水平位置高度的时候,需要重新限制辐射角度。如图15所示,ABCD为允许辐照投影区域。LED光源电路板100仰角θ的设计原则是保证人最靠近设备的时候,紫外光线还是不能进入人眼。
为了实现投影面积为ABCD阴影面积对应的上层空气杀菌,可能需要杀菌设备在不止一个角度θ上连续照射。而可能是需要杀菌设备在一个范围内的不同θ角度上扫描照射。这个可以通过一个与辐照角度同步的激光来实现可视化标定。为了方便使用者根据自己的实际情况定义需要扫描的起始位置和终止位置。在安装调试过程中,扫描不同θ角度,观察激光光斑在墙面和天花板上移动位置,然后设定初始和终止位置。在这两个位置(θ角度)之间有紫外线辐射,而在这两个角度之外没有紫外辐射。
图16描述的是在封闭空间门上方安装杀菌设备200或者300。图17描述的是在封闭空间内床的上方安装杀菌设备200或者300。图17描述的个别情况下,可以使用该系统对房间内下层空气、甚至物体表面进行杀菌。例如,对病床进行杀菌。这可以在无人的条件下进行使用,或者在有人的时候,保护特殊部位之后对病床上的病人进行杀菌。这也是通过调节辐射角度θ来实现。起始和终止位置的标定也可以用上述可视化激光光斑的办法。
针对面积较大的房间,可以在不同方向的墙面安装不止一个杀菌设备200或者300,从而实现更接近完整的覆盖室内上层空气。如图18所示在多个杀菌设备作用下,可以实现均匀完整的覆盖整个房间靠近天花板的上层空气(图18中ABCD虚线代表平面到天花板之间),杀菌效率最高。
本发明的利用紫外线对空间内空气进行高效杀菌的设备,借由空气的对流,将细菌、病毒等微生物经短波紫外线照射,破坏其DNA结构,使其死亡或丧失繁殖能力。能有效抑制空气中的细菌量,达到有效的循环杀菌效果。该设备能够实现人在的情况下安全使用,不会对人眼和皮肤造成辐射伤害,实现人机共存,特别适用于医院、学校、办公室、车站、航站楼等公共场所,以及汽车、火车、飞机等交通工具。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象,两者之间并不存在先后顺序,也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解,以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述,在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此,本教导的范围不应该参照上述描述来确定,而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的,所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容,也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (10)
1.一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,包括设置在封闭或半封闭空间墙体上的杀菌设备,所述杀菌设备包括设备外壳、紫外光源组件和辐照角度控制器,紫外光源组件安装在设备外壳内;
所述紫外光源组件包括紫外LED灯珠、封装基体和电路板,紫外LED灯珠封装在封装基体内,多个封装基体安装在电路板上;
所述辐照角度控制器带动电路板转动以调节紫外光源的辐射角度。
2.根据权利要求1所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,所述紫外LED灯珠为准直紫外光源,紫外LED灯珠设置在封装基体内,封装基体内的辐射通道为直线型,辐射通道的开口端上设置半球形或者球形透镜。
3.根据权利要求2所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,还包括反射筒,单颗或多颗紫外LED灯珠设置在圆柱形反射筒底部;反射筒组成阵列密排在电路板上。
4.根据权利要求1所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,所述紫外LED灯珠为非准直紫外光源,所述紫外LED灯珠设置在封装基体内,封装基体内的辐射通道为喇叭口型,辐射通道表面为反射面,辐射通道的开口端上设置平面透镜或者无透镜。
5.根据权利要求4所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,还包括抛物面状反射碗杯,单颗或多颗紫外LED灯珠设置在反射碗杯;多个反射碗杯组成阵列密排在电路板上。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,所述设备外壳为六面体,设备外壳的安装面和非辐射面采用非透明材质,设备外壳的辐射面采用透射紫外线材质,非辐射面上设置通风口。
7.根据权利要求6所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,所述辐照角度控制器包括转轴和驱动电机,转轴设置在电路板背面,电路板正面与设备外壳的辐射面相对;驱动电机驱动转轴转动。
8.根据权利要求6所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,所述设备外壳还设置有百叶窗,百叶窗包括百叶驱动装置和多个具有反射涂层的窗叶;所述紫外LED灯珠沿着窗叶的走向排布成多列,每列设置在相邻的窗叶之间位置,百叶驱动装置带动窗叶摆动。
9.根据权利要求6所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,所述设备外壳通过升降螺丝组件与墙体固定,升降螺丝组件包括升降固定套和螺丝;所述设备外壳底部设置有升降固定套,所述升降固定套内部设置有螺丝,螺丝底部与墙体固定。
10.根据权利要求6所述的一种针对空间上层空气杀菌的人机共存的紫外LED辐照系统,其特征在于,还包括可视化标定装置,所述可视化标定装置设置在设备外壳内,可视化标定装置发射激光光斑或者激光定位线。
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