CN114306666A

CN114306666A - 一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置

Info

Publication number: CN114306666A
Application number: CN202111629725.3A
Authority: CN
Inventors: 汤磊; 李尚俊; 徐丽琼
Original assignee: Jiaxing Dingga Semiconductor Co ltd
Current assignee: Jiaxing Dingga Semiconductor Co ltd
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明提供了一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，无线驱动紫外线杀菌装置包括分离的发送部和接收部；发送部包括电性连接的第一共振元件和第一供电模块；接收部包括外壳、设置在外壳内部的第二共振元件、第二供电模块和LED模块，第二供电模块与第二共振元件电性连接，LED模块设置于第二供电模块的上表面且与第二供电模块电性连接；第一共振元件与第二共振元件之间的距离处于共振诱导距离阈值范围内。本发明实现了不需要将本装置连接外界电力供应设备，就可以直接使用本装置进行杀菌消毒作业的效果。

Description

一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置

技术领域

本发明涉及无线驱动LED技术领域，具体涉及一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置。

背景技术

红光led被开发并商用化后，蓝光led的开发虽然在持续地进行，但一直没能制作出有效p-type GaN的技术性难题。直到1998年中村修二找到有效活性化pGaN层Mg的方法，同时打开了blue led的技术时代。GIST新材料工学的Sung-Ju Park教授团队把纳米大小的银(Ag)用作表面等离子物质，以纳米粒子的形态插在LED内部活性层的近处，该技术于2008年实现了世界首个光效率提高了30％以上的利用表面等离子体的氮化镓LED。之后于2014年，LG INNOTEK以下一代垂直型技术为基础，变更了LED芯片的设计结构，使光效率提高了30％以上。另外，Tae-Geun Kim高丽大学教授团队用玻璃透明电极、氮化硅(SiNx)替代一般用于LED透明电极层的ITO用作薄膜，与现有技术相比可提升9％的效率。蓝光led内产生的光大部分由半导体表面反射，实际上不能很好地向外提取光，2018年首尔大学EuijoonYoon教授研究团队和庆熙大学Sun Kyung Kim研究团队开发出可高效提取光的新蓝宝石衬底制造技术，解决了前述问题。UVC LED在1200度的温度下可生长出高质量GaN薄膜，但是为了生长高质量AIN薄膜，需要1600～1800度的高温新型气相外延生长技术(MOCVD)，2012年Crystal IS公司(Crystal IS,Inc.)开发出光功率10兆瓦的UVC LED后，2013年one chip公司随即开发出世界首个光功率65兆瓦的UVC LED。随后LG INNOTEK于2017年开发出世界首个70mW功率的UVC LED，之后成功开发出垂直方式的100mW级高功率紫外线LED。

现有的LED一般是直接用电线连接来供应恒定电流给LED，从而驱动LED的。应用了蓝光或白光LED的照明、显示器等通过电器设备可以轻松获得电力供应。由于LED在这些应用领域可以轻松获得电力供应，所以光量、效率等问题是其重要考虑因素。而杀菌消毒领域一般使用的水银灯也是需要电力驱动的，即使用LED替代水银灯，也必须要有电气供应才可以运行。而当LED替代水银灯后，随着其应用范围的不断扩展，在新产品上应用LED会出现无法通过待消杀设备获取供应电气的情况，因此需要为应用LED的杀菌设备进行新的电力供应设计，使得其应用不再受到限制。

发明内容

本发明解决的一个主要问题是现有的LED消杀设备中LED难以获得电力供应的问题。

本发明提供一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，所述无线驱动紫外线杀菌装置包括分离的发送部和接收部；

所述发送部包括电性连接的第一共振元件和第一供电模块；

所述接收部包括防紫外线的外壳、设置在外壳内部的第二共振元件、第二供电模块、和LED模块，所述第二供电模块与所述第二共振元件电性连接，所述LED模块设置于所述第二供电模块的上表面且与所述第二供电模型电性连接。

进一步地，所述第一共振元件与所述第二共振元件之间的距离处于共振诱导距离阈值范围内。

进一步地，所述共振诱导距离阈值范围为0至60cm，包括0cm或60cm。

进一步地，所述第一共振元件为空心线圈。

进一步地，所述第二共振元件为空心线圈。

进一步地，所述外壳上设置有透光孔，所述透光孔位于所述LED模块的正上方。

进一步地，所述透光孔被透光件封堵。

进一步地，所述透光件为石英块。

进一步地，所述第二共振元件固定于所述第二供电模块的上表面或下表面。

进一步地，所述第二共振元件与所述第二供电模块之间通过垫圈固定于一体。

进一步地，所述LED模块释放的紫外线波长处于200～320nm范围内，包括200nm或320nm。

本发明通过共振诱导方式直接给紫外线杀菌设备中的LED模块供应电力。通过两个线圈的共振诱导，实现高效率的电力传输。而且由LED和接收线圈构成的无线接收部可实现无线驱动LED的启动。将本发明的杀菌装置安装在某种待消杀设备上时，能够实现不需要额外插入供电设备就可以得到电力供应的优点，当杀菌产品内部没有电气设备或不能供应电气时，仍然可以用本装置进行消毒杀菌。

附图说明

本发明构成说明书的一部分附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例中一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置的设计示意图。

图2为本发明实施例中发送部位于接收部的上方或者下方时两个线圈的直线距离示意图。

图3为本发明实施例中当发送部与接收部位于同一平面时两个线圈的直线距离示意图。

图4为本发明实施例中一般的无线充电原理线圈磁场示意图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例一，如图1所示，为一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，该无线驱动紫外线杀菌装置包括上下分离的发送部和接收部；

发送部包括电性连接的第一共振元件和供电模块，第一共振单元即为空心的发送线圈；

接收部包括外壳、设置在外壳内部的第二共振元件(即为空心的接收线圈)、作为第二供电模块的PCB、和LED模块，PCB与接收线圈通过导线电性连接，LED模块设置于PCB的上表面并且也通过导线或其他类似方式电性连接，且LED模块的发出的光波的长度为200～290nm的UVB光波或290～320nm范围内的UVC光波；

作为第一共振元件的发送线圈与作为第二共振元件的接收线圈之间的距离处于共振诱导距离阈值范围内，如图2所示，当发送部位于接收部的上方或者下方时，两个线圈的直线距离应当在能够发生共振诱导作用的阈值范围内，本实施例中该共振诱导距离阈值范围为0-60cm内，可以选取45cm作为发生共振诱导的两线圈间的距离，在其他实施例中也可以选取0cm或60cm等作为两线圈间的直线距离。

在一些实施例中，如图3所示，当发送部与接收部位于同一平面，发送线圈的直径大于接收部外径，且接收部在发送线圈的中心区域时，则两线圈间的距离不受限制，若接收部在发送线圈的外侧，则两个线圈的直线距离需在能发生共振诱导的阈值范围0-60cm内，如0cm、45cm、或60cm等。

在一些实施例中，无线驱动紫外线杀菌装置的外壳为抗紫外线材料的球体、立方体或其他任意形状的壳体，且外壳上设置有透光孔，透光孔形状为任意形状，透光孔位于LED模块的正上方。

在一些实施例中，透光孔为一通孔，且被透光件封堵，透光件材料为石英，且形状与透光孔形状能够对应嵌配，此处的石英透光件还起到防水保护作用，即防止外界雨水或其他物质通过透光孔进入外壳内部，从而毁坏外壳内部设置的各种电子。

在一些实施例中，接收线圈通过粘合剂固定于PCB的上表面或下表面，或者通过设置一个O形圈(如圆形橡胶圈，或与接收线圈形状一致的其他材料的垫圈)来使得接收线圈与PCB的上表面或下表面间接固定连接。

当接收线圈位于PCB的上表面时，接收线圈与LED模块处于同一水平面，PCB固定于外壳底面。

当接收线圈位于PCB的下表面时，接收线圈与LED模块分别位于PCB的上下两个表面上，PCB侧面通过胶粘或设置支撑架等类似的方式固定于外壳上。

在一些实施例中，外壳材料为能抗紫外线穿透的任意材料，如塑料、铝、Sus等材料。

在一些实施例中，发送线圈和接收线圈的形状为由电线绕制形成的空心的圆形、矩形、多边形或其他形状。

本发明的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置的工作原理为：

如图4所示，一般的无线充电方式原理中应用的是磁场共振，磁场共振是由能量发送装置(上部线圈)，和能量接收装置(下部线圈)组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振时，它们就可以交换彼此的能量。即当电子开始流经发送线圈(上面的线圈)周围时，接收线圈(下面的线圈)周边就会产生磁场，该磁场就会产生接收线圈可以接收到的电子流，从而实现信号接收部分通电的效果。但该种无线充电装置的前提是需要发送部和接收部互相靠近，且发送部和接收部的线圈的放置的位置应当保持上下完全对称一致，有些技术方案中还需要设置电力增幅器来保证电流的供应。

本实施例中的无线驱动杀菌装置应用的无线驱动原理为：由于发送线圈和接收线圈是两个物理上独立的部分，且各自有电力供应装置，两个线圈的频率和大小不做其他限制，只是限定了两个线圈间的直线距离，即两个线圈的共振诱导阈值距离限定在0-60cm内(当接收线圈处于发送线圈的空心区域平面时，线圈间直线距离不限)。当发送线圈中电子(电)流动时，在接收线圈周围同时也会发生磁场的共振，不会因多个线圈同时存在而妨碍发送线圈共振，而基于该磁场的共振，接收线圈就会从中复制磁场。接收线圈中复制的磁场再次产生接收线圈的电子(电流)，LED模块就会通过与PCB相连的导线获得电流并开始发出紫外线，紫外线从外壳上的石英块透出对待消杀设备进行消毒杀菌。

本发明仅基于共振诱导作用，使得紫外线杀菌装置通过接收线圈接收的电子来驱动LED模块，从而实现紫外线杀菌装置不需要与外界供电设备连接就能随时随地进行杀菌消毒的作用。同时，本发明的消毒杀菌装置还有应用范围广、适用场景多元和不受电力环境限制等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims

1.一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述无线驱动紫外线杀菌装置包括分离的发送部和接收部；

所述发送部包括电性连接的第一共振元件和第一供电模块；

所述接收部包括防紫外线的外壳、设置在外壳内部的第二共振元件、第二供电模块、和LED模块，所述第二供电模块与所述第二共振元件电性连接，所述LED模块设置于所述第二供电模块的上表面且与所述第二供电模块电性连接。

2.如权利要求1所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述第一共振元件与所述第二共振元件之间的距离处于共振诱导距离阈值范围内。

3.如权利要求1所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述共振诱导距离阈值范围为0至60cm。

4.如权利要求1所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述第一共振元件和所述第二共振元件均为空心线圈。

5.如权利要求1所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述外壳上设置有透光孔，所述透光孔位于所述LED模块的正上方。

6.如权利要求5所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述透光孔被透光件封堵。

7.如权利要求6所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述透光件为石英块。

8.如权利要求1所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述第二共振元件固定于所述第二供电模块的上表面或下表面。

9.如权利要求1所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述第二共振元件与所述第二供电模块之间通过垫圈固定于一体。

10.如权利要求1所述的一种基于共振诱导的无线驱动紫外线杀菌装置，其特征在于，所述LED模块释放的紫外线波长处于200nm至320nm范围内。