CN113154282A - 一种教室用杀菌护眼面板灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种教室用杀菌护眼面板灯，包括壳体，以及安装在壳体上的紫外消毒器、LED灯、空气交换器及控制电路；该面板灯由控制电路提供工作电流；紫外消毒器及空气交换器安装在LED灯上面并由遮光板遮盖，在遮光板上、沿水平方向设有若干个空气对流孔；空气交换器教室内空气流动杀菌循环交换，实现教室内的空气杀菌消毒；LED灯则为教室提供照明。该教室用杀菌护眼面板灯，包括紫外消毒器和护眼照明的LED灯一体设计成型，由于遮光板的作用，紫外消毒器可以实现24小时对教室进行的空气进行杀菌消毒处理而不会伤害学生和老师的眼睛，实现照明护眼与空气紫外杀菌消毒两不误，大大提高教室的有效利用率，延长使用时间。

Description

一种教室用杀菌护眼面板灯
技术领域
本发明涉及灯具制造领域，尤其涉及一种教室用杀菌护眼面板灯。
背景技术
在一些室内公共场所，如，教室、阅览室、食堂等，一般都会采用紫外消毒器对空气中的细菌进行杀菌、消毒处理。这种方式的杀菌消毒，都是将紫外消毒器固定安装在墙壁上，进行杀菌、消毒处理。由于紫外消毒器在消毒工作时，发射的紫外线可能伤及人体皮肤或视力，因此一般都会在场所中无人时使用；比如，放学后，对教室进行杀菌消毒；非就餐时间，对食堂进行杀菌消毒等。
但是，学校教室上课时，每个教室内学生聚集过多，空气中不可避免的携带的多种细菌后病毒，由于上课时间无法对教室及时紫外消毒处理，这样导致这些细菌或病毒有可能通过空气传播，被学生或老师所吸入体内，引起疾病。
发明内容
基于上述问题，本发明所要解决的问题在于提供一种既可实时杀菌、净化空气，又可以提供护眼照明的教室用杀菌护眼面板灯。
本发明的技术方案如下：
一种教室用杀菌护眼面板灯，包括长条板状的壳体，以及安装在所述壳体上的紫外消毒器、LED灯、空气交换器及控制电路；所述空气交换器、紫外消毒器和LED灯由所述控制电路提供工作电流；所述紫外消毒器及空气交换器安装在所述LED灯上面，且所述紫外消毒器及空气交换器由遮光板遮盖，在所述遮光板上、沿水平方向设有若干个空气对流孔；所述空气交换器通过所述对流孔驱动教室内空气与所述紫外消毒器所属区域内的空气进行循环交换，实现教室内的空气杀菌消毒；所述LED灯则为教室提供照明。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，所述空气对流孔包括进气孔和出气孔；所述空气交换器的进气管和出气管分别与所述空气对流孔的进气孔和出气孔相对应设置。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，在所述遮光板与所述壳体的上壳体围成一消毒空间，在该消毒空间设置有吸声块，该吸声块用于吸收或降低所述空气交换器所产生的蜂鸣声或气流声。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，所述空气交换器的噪声不大于40分贝。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，所述遮光板与所述壳体的下壳体之间围成一照明空间，所述LED灯设置在该照明空间域。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，在所述LED灯的出光方向，设置有用于调整所述LED灯的光照度的调光面板。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，在所述调光面版的下表面设有一层降蓝光扩散膜。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，在所述控制电路包括开关控制单元、电压判断单元、微处理控制单元及整流单元；其中：
所述整流单元，与开关控制单元相连并将交流电转换成直流电；
所述电压判断单元，用于判断交流电电压高低并根据判断结果输出判断信号；
所述微处理控制单元，与所述电压判断单元相连，用于接收所述判断信号并根据所述判断信号控制所述开关控制单元，使所述交流电和整流单元之间呈现导通或断开两种状态。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，所述电压判断单元包括电流互感线圈、转换二极管及转换电容；所述电流互感线圈与所述交流电连接并检测输入电流大小；所述转换二极管的正极与所述电流互感线圈的次级绕组输出端连接；所述转换电容一端与所述转换二极管的负极连接，所述转换电容的另一端接地；所述转换二极管的负极通过一限流电阻接入到所述微处理控制单元中以提供所述判断信号。
一实施例，所述的教室用杀菌护眼面板灯中，所述控制电路还包括过压保护单元，该过压保护单元分别与整流单元及微处理控制单元连接；所述过压保护单元检测到负载开路或过压产生过压判断信号并反馈给所述微处理控制单元，所述微处理控制单元根据所述过压判断信号控制所述开关控制单元断开所述交流电和整流单元之间的通路。
本发明提供的教室用杀菌护眼面板灯，包括紫外消毒器和护眼照明的LED 灯一体设计成型，由于遮光板的作用，紫外消毒器可以实现24小时对教室进行的空气进行杀菌消毒处理而不会伤害学生和老师的眼睛，空气交换器则可以将教室内的空气输入紫外消毒器的照射区域，使空气进行循环流动，尽可能的实现对空气杀菌、消毒和净化；实现照明护眼与空气紫外杀菌消毒两不误，大大提高教室的有效利用率，延长使用时间。
附图说明
图1为本发明提供的教室用杀菌护眼面板灯结构示意图；
图2为图1中A-A部分剖视图；
图3为图1中B-B部分剖视图；
图4为图1中教室用杀菌护眼面板灯的分解图；
图5为本发明控制电路方框图；
图6为本发明控制电路中的整流单元及过压保护单元电路原理图；
图7为本发明控制电路中的电压判断单元及微处理控制单元电路原理图；
图8为本发明控制电路中的开关控制单元电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
如图1至6所示，本发明提供的一种教室用杀菌护眼面板100，包括沿水平方向设置的长条板状的壳体10；沿纵向方向，在壳体10上设有上框架11和下框架12，上框架11与下框架12之间设有隔离板40；壳体10、隔离板13 与上框架11围城一消毒空间41，在该消毒空间41的顶部设有紫外消毒器20，该消毒空间41的底部设有空气交换器30，在消毒空间41的外围设置有遮光板 40，在遮光板40上、沿水平方向设有若干个空气对流孔，包括进气孔431和出气孔432。照明用的LED灯50在安装在隔离板40与下框架12所围成的照明空间51的顶部。在壳体10与上框架11之间的孔隙中，设置有电路板70，在电路板70上设有控制电路，用于控制LED灯和紫外消毒器20的电路导通或断开。
隔离板13采用不透光的材质制成，如，木板、金属板、塑料板等，可以起到遮挡紫外消毒器20照射出的用于杀菌、消毒的紫外线。
在教室用杀菌护眼面板灯100中，紫外消毒器20为紫外光管，长度约为 200～400mm；紫外光管的紫外照射功率为0.1W/m3～0.8W/m3。本实施例中，每盏教室用杀菌护眼面板灯100中，紫外消毒器20采用至少四根紫外光管组成，且每根紫外光管的长度为300mm，照射功率为0.5W/m3。沿灯具长度方向水平间隔放置，且每两根并排构成一组。在其他实施例中，根据教室空间以及室内环境需要，每盏教室用杀菌护眼面板灯100中，紫外消毒器20可以由三根、五根、六根等组成。
上述LED灯30，采用LED灯管，且每盏教室用杀菌护眼面板灯100中，可以为两个5W的LED灯管30组成，沿灯具长度方向水平间隔放置。在其他实施例中，根据教室空间以及室内照明需要，每盏教室用杀菌护眼面板灯100 中，LED灯管30可以由三根、五根、六根等组成。一般而言，基本上采用两个 LED灯管的居多，这种设计，既可以考虑到照明需求，又可以考虑到降低成本的需求，实现性价比最高。
上述空气交换器30，采用30～40W的静音直流风机30，风机的扇叶转速为2000转/分钟～4000转/分钟，且风机的噪声不大于40分贝。本实施例中，每盏教室用杀菌护眼面板灯100所使用的静音直流风机30的数量不少于紫外光管20的组数；每一组紫外光管20的下端，对应设置有至少一个静音直流风机 30，且静音直流风机30的进气管与出气管分别与遮光板40上的进气孔431和出气孔432相对应设置，这样可以使消毒空间41内的空气与外界空气实现循环流动。
其实现原理：静音直流风机30工作时，其进气管通过遮光板40山的进气孔将教室内的空气吸入消毒空间41内，由紫外消毒器20对吸入的空气进行杀菌、消毒处理，获得净化后的空气，再由静音直流风机30的出气管将净化后的空气由遮光板40上的出气孔432排出消毒空间41，进入教室空间，实现空气净化；也就是说，如图3所示，消毒空间41与教室内的空气交换路线为：a-b-c。又由于隔离板13和遮光板40可以挡住紫外消毒器20发射出的紫外线或紫外光，在紫外线杀菌、消毒处理过程中，还可以同时启动LED灯照明，进行实时教学，实现教室内空气杀菌、消毒以及教学两不误，对教室内的空气实施24小时杀菌、消毒。遮光板40的作用主要是启动遮挡这外线作用，避免紫外线伤及学生和老师的眼睛和皮肤。
上述教室用杀菌护眼面板灯100中，紫外消毒器20、LED灯50、空气交换器30等，由电路板70上的控制电路提供工作电流或工作电压。
如图2和3所示，一实施例中，为了进一步降低或消除静音直流风机30工作期间产生的蜂鸣声或气流声，在消毒空间41内设置有吸声块411，吸声块411 的数量，至少每一台静音直流风机30应配置一个，或者在整个消毒空间41所形成的侧壁、丄壁、下壁铺设吸声块411。吸声块41材料选自氯乙烯、聚苯乙烯泡沫塑料、皮革、人造革、塑料薄膜等中的一种或多种。
较好地，如图2至4所示，为了提升LED灯50照明时，对学生和老师的用眼保护，在照明空间61的下方，也就是LED灯50的出光方向设置一用于调整出光亮度、照度以及柔和度的调光面板60，该调光面板为防眩菱晶扩散透光板，且在防眩菱晶扩散透光板的下表面设有一层降蓝光扩散膜62。
采用这种防眩菱晶扩散透光面板60与降蓝光扩散膜62的组合设计，增加的一层降蓝光扩散膜62，可以增强出光均匀度和防眩效果，同时减低蓝光；且防眩菱晶扩散透光板60，其珠面细密，出光均匀度和防眩效果强。
如图5所示，在上述教室用杀菌护眼面板灯100中，在控制电路包括开关控制单元200、电压判断单元300、微处理控制单元400及整流单元500。其中，整流单元500与开关控制单元200相连并将交流电转换成直流电；电压判断单元300用于判断交流电电压高低并根据判断结果输出判断信号；微处理控制单元400与电压判断单元300相连且接收判断信号并根据判断信号控制开关控制单元200，使交流电100和整流单元500之间呈现导通或断开两种状态。
交流电100由市电提供，采用220v的交流电，通过图7中的连接器CN2 接口端输出控制电路，经过整流单元500进行整理处理后，输出直流电，为紫外消毒器20、LED灯50、空气交换器30等负载供恒定的工作电流。交流电100 的主电流通路依次流向开关控制单元200及整流单元500，并通过整流单元500 整流滤波后输出给负载。
如图7所示，电压判断单元300包括与电流互感器T1、转换二极管D3及转换电容；其中，转换电容包括并联连接的电解电容C8和陶瓷电容C2；电流互感器T1与交流电100的输入端，即CN2接口端连接并检测、判断输入电流大小，输出判断信号；转换二极管D3的正极与电流互感线圈T1的次级绕组输出端连接；转换电容(C8，C2)一端与转换二极管D3的负极连接，转换电容 (C8，C2)的另一端接地；转换二极管(C8，C2)的负极通过一限流电阻R17 接入到微处理控制单元400中以提供判断信号。转换二极管D3及转换电容(C8， C2)的组合，可以提供调节信号，通过判断限流电阻R17的电压输出端ADJ电压的高低，调节输出电流，可以实现对照明用的LED灯进行调光。
如图7所示，微处理控制单元400中的单片机U2的输入电路检测端PB3 与限流电阻R17的电压输出端ADJ连接，检测、判断限流电阻R17输出的电压大小，并通过检测到的电压大小，判断输出的电流大小，并对限流电阻R17输出的电流大小进行控制调节。
本实施例中，微处理控制单元400包括单片机U2，也就是控制芯片，该单片机U2通过烧录的编程，检测输入电流及过压保护信号，并根据检测到的判断信号，输出PWM信号控制开关控制单元200的导通或断开。
单片机U2的复位端ELS通过限流电阻R11接入到供电电源VCC中，且单片机U2的电源输入端VCC也接入到供电电源VCC中。
单片机U2的输入电路检测端PB3通过限流电阻R17与电压判断单元300 的转换二极管D3的负极连接。单片机U2的输入电路检测端PB3判断输入的电压大小，同时单片机U2的输入电路检测端PB3通过限流电阻R18接地。单片机U2的选择端PB4通过限流电阻R19接地。单片机U2的接地端GND接地。
单片机U2的第一控制信号输出端PB2、第二控制信号输出端PB2分别与开关控制单元200的第三开关管Q1和第四开关管Q4的使能端电连接。
如图8所示，微处理控制单元400输出脉宽调制(Pulse Width Modulation简称PWM)，通过单片机U2的单片机U2的第一控制信号输出端PB2和第二控制信号输出端PB2输出的控制信号给开关控制单元200，即单片机U2的单片机 U2的第一控制信号输出端PB2和第二控制信号输出端PB2分别与开关控制单元200的第三开关管Q1和第四开关管Q4的使能端电连接。
开关控制单元200包括第一开关管Q2所在电路组成的第一开关单元201，及第二开关管Q3所在电路组成的第二开关单元202。本实施例中，第一开关管 Q2、第二开关管Q3采用双向可控硅开关管；在其他实施例中，也可以采用单向可控硅、开关管、三极管或MOS管。
第一开关管Q2的两个主端子连接在交流电100与地之间，控制作用的门极端子则与开关信号电连接。第二开关管Q3的两个主端子连接在交流电100与整流单元500的输入端之间，控制作用的门极端子则与开关信号电连接。
微处理控制单元400控制第一开关管Q2、第二开关管Q3交替导通或断开，并根据电压判断单元300输出的判断信号，调整输出PWM脉冲宽度调制波的占空比，通过PWM脉冲宽度调制波的占空比调整第一开关管Q2与第二开关管 Q3的交替导通时间，以导通或断开交流电100和整流单元500之间的通路，实现对输出给LED灯电流的调整。
第一开关单元201还包括与第一开关管Q2电连接的第一隔离驱动器件 OP1。第二开关单元202还包括以第二开关管Q3电连接的第二隔离驱动器件 OP2。第一隔离驱动器件OP1、第二隔离驱动器件OP2分别驱动第一开关管Q2、第二开关管Q3的导通与关闭。
第一开关单元201中，第一隔离驱动器件OP1的发光单元OP1的阳极通过限流电阻R2接入到供电电源VCC中。三极管Q1的基极通过限流电阻R1接入到单片机U2的第一控制信号输出端PB2中，三极管Q1的发射极通过限流电阻R8与基极连接，同时三极管Q1的发射极接地，三极管Q1集电极接入到第一隔离驱动器件OP1的发光单元的阴极2脚。
第一隔离驱动器件OP1的光敏单元的一端6通过限流电阻R3接入到电流互感器T1的初级绕组中并通过电流互感器T1接入到连接器CN2的端子2以接入到交流电100中。
第一隔离驱动器件OP1的光敏单元的另一端4接入到第一开关管Q2的控制极。第一隔离驱动器件OP1与第一开关管Q2的控制极连接的公共端分别接入到第一稳压电路及第二稳压电路。
第一稳压电路包括串联连接的稳压管ZD1及限流电阻R4。第二稳压电路包括串联连接的稳压管ZD2及限流电阻R10。第二稳压电路与第一开关管Q2第一极连接并接地。第一稳压电路通过电流互感器T1的初级绕组接入到连接器 CN2的端子2以接入到交流电100。
第二开关单元202中，第二隔离驱动器件OP2的发光单元的阳极1脚通过限流电阻R6接入到供电电源VCC中。三极管Q4的基极通过限流电阻R5接入到单片机U2的第二控制信号输出端PB1中，同时通过限流电阻R8接入到发射极，同时发射极接地。三极管Q4的集电极接入到第二隔离驱动器件OP2的发光单元的阴极2脚。
第二隔离驱动器件OP2的光敏单元的一端4脚接入到第二开关管Q3的控制极。第二隔离驱动器件OP2的光敏单元的另一端6脚接入到限流电阻R3后与第二开关管Q3的第一极的共同端通过接入电流互感器T1的初级绕组2端子后再接入到连接器CN2的端子2以接入到交流电100。第二开关管Q3的第二极接到整流单元500的输入端1。
如图6所示，整流单元500包括整流桥D1及滤波电路。滤波电路包括电感 L1、电感L2、并联连接的滤波电容C9、C10及C11，及并联在滤波电容两端的电容放电电阻R14。并联连接的滤波电容C9、C10及C11接入到电感L1、电感 L2的公共连接端。
整流桥D1包括两个输入端及两个输出端，其中一个输入端1接入到第二开关管Q3的第二电极，另一个输入端3接地。整流桥D1的其中一个输出端4接地，另一个输出端依次接入电感L1、电感L2。
如图6所示，为了有效保护电路，控制电路中还包括过压监测单元600，该过压监测单元600包括过稳压管ZD3、稳压管ZD4、分压电阻R15、三极管Q5 及发接收耦隔离器件U3B；其中，接收光光耦隔离器件U3B与微处理控制单元 400的发光光耦隔离器件U3A形成光电信号连接。
稳压管ZD3和稳压管ZD4依次串联连接，起到过压稳压作用，统称过压检测稳压管。过压检测稳压管与负载LED并联后接入到整流单元500的输出端即电感L2的输出端。
同时过压检测稳压管与分压电阻R15串联后接入在整流单元500的输出端与地之间，且过压检测稳压管的负极接入到整流单元500的输出端，正极与分压电阻R15连接。分压电阻R15两端并联有滤波电容C12。
三极管Q5的基极连接在稳压管ZD4和分压电阻R15之间，分压电阻R15 另一端接入到三极管Q5的发射极，同时三极管Q5的发射极接地，三极管Q5 的集电极接入到接收光耦隔离器件U3 A的阴极。接收光耦隔离器件U3 A的阳极通过限流电阻R16接入稳压管管ZD3与负载LED之间，且连接点接入到整流单元500的输出端。
微处理控制单元400的发光光耦隔离器件U3A的一端4通过分流电阻R13 接入到单片机U2的电源输入端VCC中。发光光耦隔离器件U3B的另一端3接入到单片机U2的过压信号检测端PB0中。
负载过压或开路时，整流单元500的输出端的输出电压升高，依次驱动稳压管ZD3、稳压管ZD4导通，分压电阻R15电压升高，三极管Q5导通，光耦隔离器件U3导通，光耦隔离器件U3的光敏单元U3B触发微处理控制单元500 的单片机U2的PB0端由低电平变为高电平，微处理控制单元500检测到此信号、控制开关控制单元200中的第二开关管Q3关闭断开交流电100和整流单元 500之间的通路。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，包括长条板状的壳体，以及安装在所述壳体上的紫外消毒器、LED灯、空气交换器及控制电路；所述空气交换器、紫外消毒器和LED灯由所述控制电路提供工作电流；所述紫外消毒器及空气交换器安装在所述LED灯上面，且所述紫外消毒器及空气交换器由遮光板遮盖，在所述遮光板上、沿水平方向设有若干个空气对流孔；所述空气交换器通过所述对流孔驱动教室内空气与所述紫外消毒器所属区域内的空气进行循环交换，实现教室内的空气杀菌消毒；所述LED灯则为教室提供照明。
2.根据权利要求1所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，所述空气对流孔包括进气孔和出气孔；所述空气交换器的进气管和出气管分别与所述空气对流孔的进气孔和出气孔相对应设置。
3.根据权利要求1所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，在所述遮光板与所述壳体的上壳体围成一消毒空间，在该消毒空间设置有吸声块，该吸声块用于吸收或降低所述空气交换器所产生的蜂鸣声或气流声。
4.根据权利要求3所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，所述空气交换器的噪声不大于40分贝。
5.根据权利要求1所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，所述遮光板与所述壳体的下壳体之间围成一照明空间，所述LED灯设置在该照明空间域。
6.根据权利要求1所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，在所述LED灯的出光方向，设置有用于调整所述LED灯的光照度的调光面板。
7.根据权利要求6所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，在所述调光面版的下表面设有一层降蓝光扩散膜。
8.根据权利要求1所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，在所述控制电路包括开关控制单元、电压判断单元、微处理控制单元及整流单元；其中：
所述整流单元，与开关控制单元相连并将交流电转换成直流电；
所述电压判断单元，用于判断交流电电压高低并根据判断结果输出判断信号；
所述微处理控制单元，与所述电压判断单元相连，用于接收所述判断信号并根据所述判断信号控制所述开关控制单元，使所述交流电和整流单元之间呈现导通或断开两种状态。
9.根据权利要求8所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，所述电压判断单元包括电流互感线圈、转换二极管及转换电容；所述电流互感线圈与所述交流电连接并检测输入电流大小；所述转换二极管的正极与所述电流互感线圈的次级绕组输出端连接；所述转换电容一端与所述转换二极管的负极连接，所述转换电容的另一端接地；所述转换二极管的负极通过一限流电阻接入到所述微处理控制单元中以提供所述判断信号。
10.根据权利要求8所述的教室用杀菌护眼面板灯，其特征在于，所述控制电路还包括过压保护单元，该过压保护单元分别与整流单元及微处理控制单元连接；所述过压保护单元检测到负载开路或过压产生过压判断信号并反馈给所述微处理控制单元，所述微处理控制单元根据所述过压判断信号控制所述开关控制单元断开所述交流电和整流单元之间的通路。
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