CN114949320A

CN114949320A - 灯具

Info

Publication number: CN114949320A
Application number: CN202110214477.XA
Authority: CN
Inventors: 扬·凯文·王; 俞圣国
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2022-08-30
Also published as: DE102022102249A1; US20220265891A1

Abstract

提供了灯具。灯具（1）包括用于产生光的光源（11），用于驱动光源（11）的电路和从进气口（9）延伸到排气口（10）的至少一个风道（6，7，7’）。风道（6，7，7’）包括带有光催化元件的壁，并配置为使得流过至少一个风道（6，7，7’）的空气可以与光催化元件接触并在暴露于灯具（1）的光源（11）产生的光和/或外部光的情况下参与光催化反应。

Description

灯具

技术领域

本公开的技术领域大体上涉及照明装置。特别地，本公开涉及一种消毒照明装置或灯具。

背景技术

用于提供光的照明装置是已知的。此外，还已知用于提供紫外线(UV)辐射的消毒照明装置或紫外线灭菌灯，其中直接应用紫外光或将紫外线与紫外光催化剂组合使用来杀死细菌。然而，紫外线辐射对人类和动物有害，因此必须采取特殊措施以减少与使用此类灯有关的健康风险。例如，紫外线灭菌灯通常激活短时间，特别是在没有人的情况下，之后再次关闭。因此，当人们回来时细菌和病毒可能会恢复。此外，为了避免人直接暴露在紫外线下，在一些照明装置中，将紫外线灯放置在容器内，并提供了专用风扇以使空气流通。然而，这些措施不能完全消除紫外线泄漏的风险，并且还导致复杂的设计和消毒照明装置的高成本。

发明内容

本申请的目的是提供一种特别简单和安全的消毒照明装置。

根据本公开的实施方式，提供了一种灯具。该灯具包括光源，特别是LED光源，用于提供光，尤其是可见光。在一些实施方式中，光源可以被配置为还提供紫外光。灯具还包括用于驱动光源的电路，特别是驱动器。

灯具还包括至少一个风道，其从进风口或进气口延伸至排气口，风道壁包括光催化元件或具有光催化剂材料的光催化剂。该至少一个风道被构造成使得流过该至少一个风道的空气可以与光催化剂接触并且在暴露于由灯具的光源产生的光和/或外部光的情况下参与光催化反应。

光催化剂可以特别地包括在暴露于可见光时产生活性自由基的光催化剂材料或光催化剂。特别地，光可以产生电子对和空穴，并且光产生的电子可以通过与O₂反应而产生诸如O₂ ^-的化学活性阴离子自由基。另一方面，空穴可通过与水反应产生化学活性的OH自由基。其表面上的有机物质可被氧化分解，最终形成二氧化碳和水。因此，灯具可有助于有机污染物的降解、杀菌、空气净化、除臭和防污。此外，由于风道中的气流可以通过所谓的烟囱效应来促进，因此在垂直风道的情况下，随着时间的流逝，与光催化剂接触的空气的量可以增加，从而提高了灯具的消毒效率。

光催化剂材料可以提供几乎无限的氢氧根自由基来源，这些氢氧根自由基可以与有机物发生反应并破坏微生物、细菌和真菌。随着消费者日益关注有机污染物、细菌和病毒，尤其是考虑到COVID-19大流行，具有可被可见光激活的光催化剂的灭菌灯具可以在预防或减慢传染病的传播方面发挥重要作用。

特别地，光催化剂材料的吸收光谱可以在380nm至780nm之间的波长处。因此，与在暴露于UV(紫外)光时产生化学活性自由基的常规光催化剂相反，该光催化元件可被可见光激活。特别地，灯具的光催化元件可以被可见光和UV光激活。

在LED光源的情况下，UV光谱区域中的光产生效率可能低于可见光光谱中的光产生效率。因此，通过使用可被可见光激活的光催化元件，可以提高灯具的总效率。

至少一个风道的壁可以包括和/或至少部分地构造为用于使光源产生的光成形的光学组件，其中光催化元件被形成为光学组件的一部分和/或布置在光学组件上。光学组件可以特别地包括透镜、扩散器、反射器或其任何组合。光催化元件可以特别地附着或施加到光学组件上。因此，风道壁可以结合空气动力学和光学功能，以改善灯具的光学性能(尤其是光分布)和气流，从而改善空气消毒。

至少一个风道的壁可以被配置为至少部分半透明的漫射光学组件，使得由光源产生的光可以跨过或穿过至少一个风道的壁，以从灯具逸出。因此，所述风道既可以用于空气循环以提高光催化性能，又可以提供灯具的令人愉快的漫射光，同时对于照明和催化共享相同的通用光源。

在一些实施方式中，至少一个风道包括具有基本相等的旁通比的至少两个风道。通过提供风道的基本上相等的旁通比，可以均衡风道的空气负载，从而可以使风道中的空气阻力最小化，并且可以增加与光催化剂接触的空气的通量。因此，可以在保持较小的产品尺寸和光输出水平的同时提高光催化性能，而不会造成大量的光损失。

灯具可以包括第一壳体或外部壳体和第二壳体或内部壳体。第一壳体和第二壳体可以彼此插入或可插入彼此，使得至少一个风道形成在第一壳体和第二壳体之间。通过提供彼此插入的第一壳体和第二壳体，可以容易地提供至少一个风道，并且可以降低用于制造灯具的成本。

在一些实施方式中，第一壳体、第二壳体、光源和/或灯具作为一个整体具有基本上轴向对称的形状，其中第一壳体、第二壳体和/或光源基本上同轴地布置。由于灯具的轴向对称性，可以简化灯具的设计和制造，可以使风道中的空气湍流和空气阻力最小化，并且可以实现灯具的基本对称的光分布。

第一壳体和第二壳体均可以包括多个分隔壁，该分隔壁被构造成使得当第一壳体和第二壳体彼此插入时，第一壳体的分隔壁和第二壳体的分隔壁形成折叠气道，在进气口和排气口之间有多个风道。由于由第一壳体和第二壳体的分隔壁形成的折叠气道，灯具内的空气路径的长度可以容易地增加，从而提高了灯具的消毒性能。

灯具可以包括风扇，用于迫使空气通过灯具的至少一个风道。通过迫使空气通过至少一个风道，可以增加与光催化剂接触的空气的通量，从而可以提高灯具的光催化效率。

光催化元件可包括至少部分覆盖至少一个风道的至少一个壁的膜。通过在风道壁上提供光催化膜，穿过风道的空气将自动与光催化剂接触，从而一旦打开灯具就可以发生光催化反应。由于膜的形状，光催化材料可以以特别成本有效的方式被使用。

具有光催化材料的膜可以是通过喷涂、刷涂、浸涂和/或辊涂制备的涂膜。这些技术适用于生产各种厚度的膜。在一些实施方式中，将光催化剂喷涂在内部壳体或扩散器和外部壳体的一个或多个表面上，从而增加了光催化剂的有效面积。在一些实施方式中，仅内表面涂覆有光催化剂材料，外表面没有涂覆光催化剂材料，以保护具有光催化剂材料的涂层。

光催化材料的膜尤其可以是光催化材料的单层膜。膜的厚度可以小于0.1mm，更具体地小于0.05mm。

在一些实施方式中，具有光催化材料的膜包括保护涂层和光催化材料层。该保护涂层可以特别地包含结晶型游离二氧化硅和/或水。光催化层可以特别地包含二氧化钛、水和/或结晶型游离二氧化硅。这种膜的厚度可以在200nm至1000nm之间，更具体地在300nm至600nm之间。

光催化材料可以是包含基质或涂层材料和光催化剂材料的复合材料。基质材料可以特别地包括聚氨酯丙烯酸共聚物、硅丙烯酸共聚物、硅树脂和/或水。

通过使用具有基质材料和光催化剂材料的复合材料，光催化元件可以容易地在灯具的光学和/或机械组件的固体表面上形成。光催化剂材料可包含三氧化钨、二氧化钛、氧化铜和/或水。这些材料可以在暴露于可见光时充当光催化剂。

光源可以是LED(发光二极管)光源，其产生白光，所述白光具有在2200K到10000K的范围内的相关色温。因此，由光源产生的可见光可以覆盖极暖光和极冷光之间的CCT(相关色温)白光光谱的基本上整个光谱。

在以下描述中，提供细节以描述本说明书的实施方式。然而，对于本领域技术人员而言，显然可以在没有这些细节的情况下实施实施方式。

附图说明

实施方式的一些零件具有相似的零件。相似的零件可能具有相同的名称或相似的零件编号。在适当的情况下，一个零件的描述可以通过引用应用到另一相似的零件，从而在不限制本公开的情况下减少了文本的重复。

图1示出了根据一个实施方式的灯具的示意性侧视图，

图2示出了图1的灯具的示意性剖面图，

图3示出了图1的灯具的示意性立体图，

图4示出了图1的灯具的示意性剖面图，

图5示出了图1的灯具的示意性立体图。类似于图1，

图6示出了图1的灯具的示意性剖面立体图，

图7示出了图1的灯具的示意性剖面图，

图8示出了图1的灯具的斜截面，

图9示出了根据一个实施方式的灯具中的光催化过程，

图10示出了根据另一个实施方式的灯具中的光催化过程，

图11示出了根据又一个实施方式的灯具中的光催化过程，

图12示出了根据另一个实施方式的灯具中的光催化过程，以及

图13示出了具有折叠气道设计的灯具的示意性横截面。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施方式的灯具的示意性侧视图。在图1的实施方式中，灯具1被配置为台面灯具或落地灯，并且包括用于产生可见光的光源以及用于驱动该光源的电路。光源和电路没有示出。灯具1包括外部壳体2、内部壳体3、底部壳体4和顶盖5。外部壳体2被示为半透明盖，以便更好地示出灯具的内部结构。从图1可以看出，内部壳体3具有波纹状轮廓，其具有多个朝向灯具1的上端逐渐变细的径向延伸的翼部(wing)。

在图1的实施方式中，灯具包括在灯具1的底部壳体4和顶盖5之间延伸的外部管道6和内部管道7。

底部壳体4包括直立支脚8，直立支脚8被配置为将灯具1定位在平坦表面上，使得在平坦表面与底部壳体4之间的进气口9或进气间隙保持。顶盖5配备有关闭机构(未示出)，使得顶盖5可以被关闭或打开。在与图1相对应的顶盖5的打开状态下，保留有作为外部壳体2和顶盖5之间的间隙的排气口10，该排气口用作空气出口。

图2示出了图1的灯具的示意性剖面图。从图2可以看出，光源11被布置在灯具1的下部。在该实施方式中，光源11是LED光源或LED光引擎，其包括安装在PCB 13(印刷电路板)上的多个LED 12。灯具1还包括布置在底部壳体4中的风扇14，风扇14位于光源11下方。风扇14构造成用于迫使空气通过从进气口9到排气口10的外部管道6和内部管道7。

图3示出了图1的灯具的示意性立体图。从图3可以看出，灯具1具有旋转体的基本对称形状，该旋转体具有垂直对称轴线。外部壳体2、底部壳体4和顶盖5具有光滑形状的外表面。

图4示出了图1的灯具的示意性剖面图。图3的剖视图示出了灯具1的更多细节。特别地，其示出了顶盖5的关闭机构15。关闭机构15包括锁定机构16和弹簧17，其构造成用于关闭和打开顶盖5。图4的剖视图还示出了布置在底部壳体4的底部的灰尘过滤器18。

图5示出了图1的灯具的示意性立体图。类似于图1，外部壳体2被示为半透明盖，以便更好地示出灯具的内部结构。在图5的视图中，可以看到具有径向延伸的翼部19和平滑形状的外表面20的内部壳体3的波纹形状。内部壳体3在水平面内的横截面从在底部壳体4处的基本上星形的构造平滑地变化到在灯具1的顶盖5处的基本圆形的构造。图5还示出了垂直翅片21，其径向地布置在内部管道7中，靠近其上端。翅片21用于将关闭机构15保持在其位置。

图6示出了图1的灯具的示意性横截面立体图。从图6中可以看出，PCB 13也是星形的，并且安装在PCB 13上的LED 12也构成了星形布置，使得可以通过布置在内部壳体3的每个翼部19下方的LED 11从内部对内部壳体3的翼部19进行照明。进气格栅22布置在风扇8的下方的底部壳体4的底部。在内部壳体3的内表面23和PCB 13之间，存在用于空气流入内部管道7的间隙23。

图7示出了图1的灯具的示意性截面图，用于示出灯具内的空气流动。特别地，图7示出了图4的横截面图，其具有从底部壳体4延伸到灯具1的顶盖5的另外的竖直箭头，用于示出空气流动。从进气口9朝着排气口10垂直延伸的内箭头布置在内部管道7内，并且示出了内部管道7内的空气流动。从进气口9朝着排气口10垂直延伸的外箭头被布置在外部管道6内，并且示出了外部管道6内的空气流动。

图8示出了图1的灯具的斜截面。在图8的斜截面中，可以很好地看到在灯具1内的空气流动，由显示向上的箭头示出。此外，还可以看到在灯具1的中间垂直延伸的电连接24，用于控制关闭机构15。

图9示出了根据一个实施方式的灯具中的光催化过程。在该实施方式中，灯具1基本上对应于图1的灯具，其中光源11是线性光源，其沿着内部壳体3和外部壳体2的对称轴线垂直地延伸。内部壳体3和外部壳体2包括具有光催化剂材料的漫散射的半透明壁。沿着内部管道7和外部管道6的空气流动由竖直箭头表示。从光源11穿过内部壳体3和外部壳体2的壁的光传播由垂直延伸的箭头表示。将光催化剂材料作为涂层25施加在内部壳体3和外部壳体2的壁上。用径向箭头表示的从光源11穿过内部壳体3和外部壳体2的半透明壁行进的光与内部壳体3和外部壳体2的壁上的光催化剂材料相互作用，从而可以在内部管道7和外部管道6中发生光催化反应。

图10示出了根据另一实施方式的灯具中的光催化过程。图10的实施方式基本上对应于图9的实施方式，其中，灯具包括三个同轴布置的壳体2、3、3’，它们构建了三个同轴管道6、7和7’。内部壳体3、3’和外部壳体2的壁形成为半透明的扩散器，其被配置为漫散射由光源11产生的光。垂直箭头示出了通过管道6、7和7’的空气流动，径向箭头表示从光源11穿过同轴壳体2、3和3’的壁向外的光传播。

在操作中，空气被风扇14驱使进入灯具1，使得空气穿过形成在内部壳体3、3’内的内部管道7、7’和形成在内部壳体3和灯具1的外部壳体2之间的外部管道6。因此，由风扇压入灯具主体的空气的一部分将通过灯具壳体或外部壳体2与内部壳体3之间的通道到达顶部的排气口10，并且压缩空气的另一部分将通过形成在内部壳体内的内部管道7、7’到达排气口。

在一些实施方式中，灯具1可以分别包括多个壳体和多个管道。通过增加管道的数量，可以增加暴露于辐射和空气的总壁面积，从而提高灯具的消毒效果。

图11示出了根据又一个实施方式的灯具中的光催化过程。在该实施方式中，内部壳体3具有基本矩形的形状，而外部壳体2具有基本圆形的横截面。

图12示出了根据另一实施方式的灯具中的光催化过程。在该实施方式中，内部壳体3具有波纹形状，并且外部壳体具有带有平滑角度的基本上矩形的形状。图9至图12所示的实施方式特别示出了灯具可以具有不同的外部设计以及各种可能的壳体构造。

图13示出了具有折叠气道设计的灯具的示意性横截面。为了简单起见，仅示出了灯具1的气流系统。灯具1包括外部壳体2，该外部壳体2具有从外部壳体2的底部向上延伸的多个分隔壁26。灯具1还包括内部壳体3，该内部壳体3具有从内部壳体3的顶部向下延伸的多个分隔壁27。外部壳体2或底部壳体与内部壳体3或顶部壳体以这样一种方式相互插入，使得外部壳体2的分隔壁26和内部壳体的分隔壁27形成在进气口9或进风口与排气口10之间延伸的折叠式管道。灯具1的气流系统还包括风扇14和布置在灯具1的底部壳体4区域中的灰尘过滤器18。由于折叠气道设计，可以增加暴露于辐射和气流的总壁面积，从而提高灯具1的消毒效果。

光催化元件可包括至少部分覆盖至少一个风道的至少一个壁的膜。通过在风道壁上提供光催化膜，穿过风道的空气将自动与光催化剂接触，从而一旦打开灯具就可以发生光催化反应。由于膜的形状，可以以特别成本有效的方式使用光催化材料。

可以通过喷涂、刷涂、浸涂或辊涂来施加光催化膜。光催化膜可以包括一种或多种可以对可见光，特别是对可见光和UV光做出响应的光催化材料。

特别地，光催化材料可以具有含一种或几种化合物的组合物，特别是包含A+B型两组分混合物。其中，第一组分A是可以包含三氧化钨、二氧化钛、氧化铜和/或水的光催化材料。第二组分B是涂层材料，其包含聚氨酯丙烯酸共聚物、硅丙烯酸共聚物、硅树脂和/或水。在一些实施方式中，涂层膜包括单层混合物。涂层膜厚度可以小于0.1mm。在一些实施方式中，涂层膜包括具有结晶型游离二氧化硅和/或水的保护层和具有二氧化钛、水和/或结晶型游离二氧化硅的光催化层。涂层膜的总膜厚度可以在200nm至1000nm的范围内。

光学元件3可以是扩散器、透镜和/或反射器。该光催化元件可以被灯具1产生的可见光以及外部光(例如来自太阳或其他光源的光)激发，因此即使关闭灯具也可以进行消毒。

通过在灯具的管道的半透明壁上施加这种涂层，可以提供光催化区域或活性区域，以便消灭或破坏在其周围的病毒和细菌，从而产生更健康的工作和/或生活环境。因此，当前的原理允许通过提供紧凑的光催化剂多功能灯具设置来组合照明和消毒、空气清洁。

光催化涂层可以是可商购获得的涂层，其在可见光冲击下显示出光催化性能。市场上有几个供应商，例如Raze Technology Limited，Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.等。

因此，如上所述的灯具的多特征设计在单个小型集成产品中结合了对于室内居住应用重要的两个功能，即灯具功能和光催化剂空气净化器功能。

该灯具还为光催化剂涂层提供了高效率，以对被电动风扇强制通过灯具的周围空气进行消毒，从而增加了在小型室内居住环境中的产品周围空间的空气流通。

此外，均等旁通比管道壳体的独特设计可实现与空气的最大接触面积，从而进行消毒反应。此外，这种集成设计还使灯具能够在通过光催化剂进行消毒的同时产生充足的照明输出。多层灯具结构可以保护光催化剂涂层免受外部磨损。

尽管在前面的详细描述中已经提出了至少一个示例性实施方式，但是应当理解，存在大量的变型。还应该理解的是，示例性实施方式仅是示例，无意以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施方式的便利的指南。

附图标记和数字

1 灯具

2 外部壳体

3 内部壳体

4 底部壳体

5 顶盖

6 外部管道

7 内部管道

8 支脚

9 进气口

10 排气口

11 光源

12 LED

13 PCB

14 风扇

15 关闭机构

16 锁定机构

17 弹簧

18 灰尘过滤器

19 翼部

20 外表面

21 翅片

22 进气格栅

23 内表面

24 电连接

25 涂层

26 分隔壁

27 分隔壁

Claims

1.一种灯具，包括：

- 用于产生光的光源（11），

- 用于驱动光源（11）的电路，

- 至少一个风道（6，7，7’），其从进气口（9）延伸到排气口（10），风道壁包括光催化元件，所述至少一个风道（6，7，7’）被配置成使得流过至少一个风道（6，7，7’）的空气可以与光催化元件接触，并在暴露于由灯具（1）的光源（11）产生的光和/或外部光的情况下参与光催化反应。

2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述至少一个风道（6，7，7’）的壁包括和/或至少部分地被配置为用于使所述光源（11）产生的光成形的光学组件，并且其中光催化元件形成为光学组件的一部分和/或布置在光学组件上。

3.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，所述至少一个风道（6，7，7’）的壁被配置为至少部分半透明的漫射光学组件，使得由光源（11）产生的光可以穿过至少一个风道（6，7，7’）的壁，以逸出灯具（1）。

4.根据权利要求1、2或3所述的灯具，其特征在于，所述至少一个风道（6，7，7’）包括具有基本相等的旁通比的至少两个风道（6，7，7’）。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的灯具，其特征在于，所述灯具包括第一壳体（2）和第二壳体（3），第一壳体（2）和第二壳体（3）彼此插入，从而在第一壳体（2）和第二壳体（3）之间形成至少一个风道（6，7，7’）。

6.根据权利要求5所述的灯具，其特征在于，第一壳体（2）和第二壳体（3）各自包括多个分隔壁（26，27），所述分隔壁（26，27）进行构造，使得当第一壳体（2）和第二壳体（3）彼此插入时，第一壳体的分隔壁（26）和第二壳体的分隔壁（27）形成在进气口（9）和排气口（10）之间具有多个风道（6，7，7’）的折叠气道。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的灯具，其特征在于，灯具（1）包括风扇（14），所述风扇（14）用于迫使空气通过所述至少一个风道（6，7，7’）。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的灯具，其特征在于，光催化元件包括至少部分地覆盖所述至少一个风道（6，7，7’）的至少一个壁的膜。

9.根据权利要求8所述的灯具，其特征在于，具有光催化材料的膜是通过喷涂、刷涂、浸涂和/或辊涂生产的涂层膜。

10.根据权利要求8或9所述的灯具，其特征在于，具有光催化材料的膜是光催化材料的单层膜。

11.根据权利要求8、9或10所述的灯具，其特征在于，所述膜包括保护性涂层和光催化材料层。

12.根据权利要求8或9所述的灯具，其特征在于，光催化材料是包括基质材料和光催化剂材料的复合材料。

13.根据权利要求12所述的灯具，其特征在于，基质材料包括聚氨酯丙烯酸共聚物、硅丙烯酸共聚物、硅树脂和/或水。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的灯具，其特征在于，光催化剂材料包括三氧化钨、二氧化钛、氧化铜和/或水。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的灯具，其特征在于，所述光源是产生白光的LED光源，所述白光具有在2200K到10000K的范围内的相关色温。