CN117877963A - 带有内部电介质涂层滤光器并布置在电极内侧的远紫外光源 - Google Patents

Abstract

一种远紫外准分子光源，包括可通电的第一电极、可通电的第二电极、限定了充满受激分子复合物的空腔的主体、以及远紫外滤光器。该主体位于第一电极和第二电极之间。远紫外滤光器连接在第一电极的内侧，并适于过滤在主体的空腔内激发的远紫外光。该远紫外滤光器位于光源内部，以及带有受激分子的空腔和第一电极之间。在本发明的实施例中，反射器部件与电极集成在一起，可以在灯中实现过滤和反射，同时保持灯的紧凑尺寸。

Description

带有内部电介质涂层滤光器并布置在电极内侧的远紫外光源

技术领域

本发明涉及远紫外光C辐射(Far-UVC)设备，特别是远紫外准分子灯。

背景技术

众所周知，紫外线C辐射可用于病毒或细菌消毒。紫外线C辐射光的波长在180nm到400nm之间。在紫外波段的下边缘，进一步定义了一个称为“远紫外”的子区域，其波长定义在180nm-240nm之间。与传统的紫外线消毒技术(如254nm或275nm的紫外线)相比，远紫外线已被证明对人体皮肤无害，因为它没有穿透力。

最近，远紫外准分子灯引起了广泛关注。准分子灯是一种含有分子(或称受激分子)的光管，受激分子在返回基态之前可短暂处于激发电子状态，并根据所使用分子的不同，在紫外波段发射不同波长的紫外线。虽然远紫外准分子灯通过选择性地控制紫外光的波长，对人体皮肤的危害要小得多，但传统的准分子灯仍会发射一定比例的在远紫外波长以外的、接近275nm紫外波段的紫外光。最初的远紫外准分子灯是通过外加滤光器来发射所需频率的紫外光，但由于受激分子复合物远紫外发射效率的限制，这种准分子灯的效率并不高。人们正在寻找提高消毒效率的方法。

发明内容

因此，本发明在一个方面提供了一种远紫外准分子光源，至少包括可通电的第一电极、可通电的第二电极、限定了充满受激分子复合物的空腔的主体、以及远紫外滤光器。该主体位于第一电极和第二电极之间。远紫外滤光器连接在第一电极的内侧，并适于过滤在主体的空腔内激发的远紫外光。该远紫外滤光器位于光源内部，以及带有受激分子的空腔和第一电极之间。

优选地，连接在第一电极内侧的远紫外滤光器是透射型远紫外光电介质涂层或镀膜玻璃。并且，该远紫外滤光器与光源内部的第一电极的内侧集成、放置在该内侧上、或靠近该内侧。

优选地，远紫外滤光器适于过滤至少一种波长在180nm至240nm范围内的辐射，并有助于实质上降低该至少一种辐射在该范围之外的波长的能量。

更优选地，远紫外光滤光电介质涂层或镀膜玻璃包括与基板的折射率不同的电介质材料的电介质涂层。

在一个具体实施方式中，电介质涂层由选自氟化镁、氟化钙和各种金属氧化物的组的电介质材料构成。

在另一个具体实施方式中，第一电极至少部分地由网状金属制成，以通过远紫外滤光器传输远紫外光。该远紫外滤光器连接在光源内部的第一电极的内侧。

在另一个具体实施方式中，第一电极至少部分地由金属制成，以通过远紫外滤光器反射远紫外光。该远紫外滤光器连接在光源内部的第一电极的内侧。

在另一个具体实施方式中，分子复合物包括氪溴气体或氪氯气体中的至少一种。

在优选实施例的一个变化形式中，主体具有限定了两端的大体细长的形状。第一电极和第二电极分别位于主体内的这两端。

优选地，主体包括同心布置的第一管部和第二管部，使得空腔形成于第一管部和第二管部之间，并具有中空的圆柱体形状。第一管部包围第二管部和空腔。第二电极位于第二管部内。第一电极位于第一管部外，并具有沿着圆周方向跟随第一管部的部分形状的形状。

更优选地，第一管部具有圆柱形、矩形圆柱形或六角形圆柱形的形状。

根据本发明的另一个方面，提供了一种远紫外准分子光源，包括可通电的第一电极、可通电的第二电极、限定了充满受激分子复合物的空腔的主体、第一远紫外滤光器、以及第二远紫外滤光器。主体位于第一电极和第二电极之间。第一远紫外滤光器连接在第一电极的内侧，并适于过滤在主体的空腔内激发的远紫外光。第一远紫外滤光器位于光源内部，以及带有受激分子的空腔和第一电极之间。第二远紫外滤光器连接在第二电极的内侧，并适于过滤在主体的空腔内激发的远紫外光。第二远紫外滤光器位于光源内部，以及带有受激分子的空腔和第二电极之间。

在一个具体实施方式中，第一电极和第二电极中的至少一个或两者都由网状金属制成，以通过连接在相应电极内侧的第一远紫外滤光器或第二远紫外滤光器传输远紫外光。

在另一个具体实施方式中，第一电极和第二电极中的至少一个或两者都由实心金属制成，以通过连接在相应电极内侧的第一远紫外滤光器或第二远紫外滤光器反射远紫外光。

在另一个具体实施方式中，实心金属选自由不锈钢、铝和铜组成的组。

在某些实施例中，在光源腔体内激发的未经过滤的远紫外光，将穿过透射电极及其附带的远紫外滤光器到达外部环境。过滤后的远紫外光可以从光源中发射出来。

在某些实施例中，至少一个电极还可配置为进一步反射在光源腔中激发的未经过滤的远紫外光。因此，这种反射将通过放置在第一电极上的远紫外滤光器对未经过滤的远紫外光进行两次过滤。由于光主要在光源的激发介质区域靠近高度实心的电极处发射，它将吸引更多的发射光到电极一侧，并通过远紫外滤光器来回两次反射出来。进一步过滤后的远紫外光可从光源被接收，而无需外部元件。

在某些实施例中，连接到电极之一的远紫外滤光器是透射型远紫外光电介质涂层或包括电介质涂层的镀膜玻璃，其包含与基板的折射率不同的介质材料。这些涂层由氟化镁、氟化钙和各种金属氧化物等电介质材料的薄层构成。

在某些实施例中，第一和第二电极均由网状金属制成。

在某些实施例中，第一和第二电极均由远紫外反射实心金属制成。

在某些实施例中，第一电极由两部分组成：一部分是远紫外反射实心金属，另一部分是网状金属。

在某些实施例中，第一电极被进一步配置为远紫外准分子光源的散热器。

在本发明的另一方面，提供了一种远紫外准分子灯装置，它包括两个如上所述的远紫外准分子灯和一个红外光源。

在某些实施例中，两个远紫外准分子灯和红外光源大体上成一直线排列，使两个远紫外准分子灯和红外光源的光发射方向大体上朝向同一方向。

上述的实施例可以将部分透射电极和部分反射电极合二为一，通过其附带的远紫外电介质涂层滤光器进行滤光反射和滤光透射。

此外，在本发明的实施例中，反射器部件与电极集成在一起，可以在灯中实现过滤和反射，同时保持灯的紧凑尺寸。紧凑的尺寸有助于在同一远紫外灯的外壳中接收更多的远紫外管以增强辐射。此外，紧凑的尺寸还便于在远紫外灯附近放置额外的部件，如红外光源。

附图说明

本发明的上述和其他特征将从以下具体实施例的描述中显而易见，这些具体实施例通过与说明书附图相结合的方式仅作为示例提供，其中：

图1a是第一种传统的带外部远紫外滤光器的远紫外准分子灯的截面图，其工作原理也在该图中说明。

图1b是图1a中的第一种传统远紫外准分子灯的透视图。

图2a是带有外置远紫外滤光器的第二种传统远紫外准分子灯的截面图，其工作原理也在该图中说明。

图2b是图2a中的第二种传统远紫外准分子灯的透视图。

图3a是根据本发明的第一个实施例的远紫外准分子灯的截面图，该准分子灯的金属网电极内侧附有透射型电介质涂层滤光器，并且图3a也示出了该准分子灯的工作原理。

图3b是图3a中的远紫外准分子灯的透视图。

图4a是根据本发明第二个实施例的远紫外准分子灯的截面图，该准分子灯的远紫外反射实心电极的内侧附有透射型电介质涂层滤光器，并且图4a也示出了该远紫外准分子灯的工作原理。

图4b是图4a中的远紫外准分子灯的透视图。

图5a是根据本发明的第三个实施例的远紫外准分子灯的截面图，该准分子灯包括附着在网状金属电极内侧的透射型电介质涂层滤光器和附着在远紫外反射实心金属电极内侧的透射型电介质涂层滤光器，并且图5a也示出了该远紫外准分子灯的工作原理。

图5b是图5a中的远紫外准分子灯的透视图。

图6是根据本发明的第四个实施例的远紫外准分子灯的截面图，在该准分子灯的最外侧电极的内侧附有透射型电介质涂层滤光器，并且图6也示出了该远紫外准分子灯的工作原理。

图7是根据本发明另一个实施例的远紫外准分子灯装置的截面图，其包括图6所示的远紫外准分子灯，而图7也示出了该灯装置的工作原理。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大体”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

众所周知的事，一般而言远紫外准分子光源至少包含两个电极和一个空腔，空腔中含有用于激发远紫外光的受激分子复合物。

图1a-1b显示了第一种传统的远紫外准分子灯20，该灯具有大体细长的形状。灯20具有主体22，主体22沿灯20的长度方向限定了第一端22a和第二端22b。如图1a所示，在主体22的内部限定了空腔36，空腔36中充满了受激分子复合物(图中未示出)，作为产生远紫外光的受激介质。腔体36由远紫外光学透射玻璃(如石英)制成，允许远紫外光通过。例如，受激分子复合物可以是氪溴(KrBr)或氪氯(KrCl)等用于远紫外光的复合物，且复合物为气态。另一方面，第一电极24位于主体22的第一端22a处、空腔36之外。第二电极26位于主体22第二端22b处、空腔36之外。如图1a所示，第一电极24和第二电极26都靠着主体22各自的端面定位。第一电极24和第二电极26彼此隔开，因此空腔36和存储在空腔36中的受激气体大体上位于第一电极24和第二电极26之间。如图1a所示，在第一电极24和第二电极26之间可以定义主电磁辐射场区30和弱电磁辐射场区30b，它们在受激气体中形成。主电磁辐射场区30位于第一电极24和第二电极26之间的空腔36的中心。

对于图1a-1b所示的现有技术中的远紫外准分子灯而言，外部的透射型远紫外滤光器38a(仅在图1a中示出)布置在主体22的外部，与第一电极24位于主体22的同一侧，但比第一电极24更远离主体22。类似地，外部的透射型远紫外光滤光器38b布置在主体22外部，与第二电极26位于主体22的同一侧，但比第二电极26远离主体22。远紫外光在腔体36中通过第一电极24和第二电极26被激发，离开光源。波长为222nm的远紫外光将被远紫外光滤光器38a、38b以一定比例从其他波长高于230nm的无用光中过滤掉。

图2a-2b显示了第二种传统的远紫外准分子灯120，它与图1a-1b中显示的灯大致相似。灯120同样具有由包含空腔136的主体122限定的两端122a、122b。然而，与图1a-1b中的准分子灯相比，灯120的电极124、126位于主体122的另外的细长侧，这些细长侧与远紫外滤光器38a、138b所在的侧不同。此外，与图1a-1b中的电极相比，电极124、126更短，以便通过外部的远紫外滤光器138a、138b过滤激发的远紫外光，而不使光穿过电极124、126。

图3a-3b显示了本发明的第一实施例。与上述现有技术相比，本实施例中的远紫外准分子灯220不包含位于远紫外准分子灯220主体222外部的远紫外滤光器。取而代之的是，在远紫外准分子灯220的第一电极224和第二电极226的内侧连接有电介质滤光涂层或镀膜玻璃。特别是，在第一电极224和第二电极226的内侧或附近集成了远紫外光透射型过滤电介质涂层。在图3a所示的示例中，远紫外光透射型过滤电介质涂层238a被置于第一电极224的内侧，远紫外光透射型过滤电介质涂层238b被置于第一电极226的内侧。远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b分别位于主体222的第一端222a和第二端222b处。

在上述实施例的一个变型中，远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b涂覆在放置在第一电极224和/或第二电极226的内侧或靠近第一电极224和/或第二电极226的内侧的紫外透射玻璃(未示出)上。在本实施例的另一个变型中，远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b涂覆在靠近或接触第一电极224和/或第二电极226的主体222的外侧。在本实施例的进一步变化中，远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b涂覆在由第一电极224和/或第二电极226支撑的基板(未显示)的内侧。请注意，远紫外光透射型过滤电介质涂层的主要类型，是使用与基板具有不同折射率的电介质材料的电介质涂层。这些涂层由例如氟化镁、氟化钙和各种金属氧化物等的电介质材料的薄层构成。此外，第一电极224或第二电极226均由金属网导电材料制成，第一电极224的材料和第二电极226的材料可以是相同或不同的导电金属。在一个示例中，第一电极224和第二电极226均由网状铝制成。

在描述了远紫外准分子灯220的结构之后，现在将描述远紫外准分子灯220的工作原理。当第一电极224和第二电极226被连接到准分子灯220的外部电源时，第一电极224和第二电极226通电，而且第一电极224或第二电极226具有交替极性。当第一电极224和第二电极226通电时，由于它们之间产生的电场，因而发生放电，产生准分子。当这些受激分子返回基态时，高能紫外光从空腔236沿图3a所示的箭头234向外发射。在本实施例中，大部分远紫外光(例如90％以上)从主电磁辐射场区230(见图3a)发射，其波长主要在180nm-240nm之间，部分远紫外光(例如不到10％)从弱电磁辐射场区230b(见图3a)发射。优选地，可以对主电磁辐射场区230进行调整，以实现与复杂分子的最佳匹配，从而获得更多和更少的远紫外光发射。因此，与弱电磁辐射场区230b激发的光相比，经过调整的主电磁辐射场区230将激发更高纯度的远紫外光。

应该注意的是，由于第一电极224和第二电极226的位置相反，因此远紫外光的反射可能在第一电极224和第二电极226之间发生多次。然而，最终经过反射和过滤的光将离开主体222，如图3a中箭头234所示的那样，并作为灯220的输出发射到外部环境，例如物体、表面或人体等消毒目标。同时，灯220的结构非常紧凑，不需要额外的反射部件如镜子等。第一电极224同时作为散热器(由铝等实心材料制成)的话也实现了结构紧凑，这使得灯220在工作时能够有效散热，从而可以减少灯220的部件之间的间隔距离，而不会对这些部件的稳定性和使用寿命产生任何影响。

远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b附着在远紫外光源的第一电极224和第二电极226的内侧，并位于主体222的空腔236内的弱电磁辐射场区230b中。由于电介质涂层238a、238b被插入两个通电的电极224和226之间，位于所产生的电磁辐射场区230和230b内部，因此可以保持电磁辐射场区230和230b的总强度而不会失真。

由于远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b位于弱电磁辐射场区230b中，因此远紫外光主要产生于主电磁辐射场区230，它们穿过附着的远紫外光电介质涂层238a、238b，如箭头234所示的那样，大体上向第一电极224和/或第二电极226移动，如上所述，这两个电极均由网状金属制成，然后，光被一如既往地过滤。对于不同大小的带有分子的空腔236而言，如果对电极224、226施加适当的通电能量，并分配适当的分子复合物组合，那么两个电极224、226之间的距离就有一个最佳距离，以激发从电磁辐射场区230和230b激发的远紫外光的最大照明。由于远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b的介电常数高于分子复合物气体的介电常数，因此最佳距离应该较短，而主电磁辐射场区230的尺寸不会变小，因此光照度仍保持在同一水平。因此，与图1a-2b所示的传统设计相比，灯220的结构将更加紧凑。

从图3a可以看出，弱电磁辐射场区230b的距离比现有技术更短。在穿过远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b和电极224、226后，刚从光源出来的光在电极224、226表面的照度将高于现有技术(例如图1a-2b所示的那些)中外部滤光器表面的光照度。根据反比定律可知，当光线照射到目标物较近处时，其对目标物的光照度将较高，并呈指数增长。如果紫外线灯对目标消毒的距离更近，消毒时间将大大缩短，这是由于反比定律的理论和在外部环境大气中的传播损耗随着距离的增加而降低。这意味着，本实施例中的灯220在非常靠近目标的情况下，消毒能力将高于现有技术，因此消毒速度更快。

在本实施例中，波长为222nm的远紫外光将从波长高于230nm的其他不需要的光中按一定比例过滤掉。在一个具体的例子中，远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b充当带通滤光器，用于滤除波长在240nm-280nm范围内的远紫外辐射。这样就可以获得高纯度的远紫外光。在另一个实施方案中，远紫外光透射型过滤电介质涂层238a、238b可过滤至少一种波长在180nm至240nm范围内的辐射，并有助于大幅降低至少一种波长在该范围之外的辐射的能量。

根据将电介质滤光器连接到电极的想法，图4a-4b显示了本发明的另一个实施例，它是一种远紫外准分子灯320，具有与图3a-3b中类似的结构。然而，与图3a-3b相比，灯320的结构有所不同，灯320包含电介质涂层滤光器338a、338b，它们附着在反射第一电极324和反射第二电极326上。由于电极324、326内侧的反射，与图3a中的光路相比，在主体322的空腔336中产生的远紫外光在主体322的不同端处离开主体322，这些端不是图4a中的第一端322a和第二端322b。光发射的反射方向如图4a中的箭头334所示。

与图3a中的电极相比，电极324、326的主要区别在于第一电极324和/或第二电极326均由实心金属材料制成，第一电极324的材料和第二电极326的材料可以相同，也可以不同。在一个示例中，第一电极324和第二电极326均由实心铝制成。在第一电极324和/或第二电极326中的每一个的内侧还附着有透射型的远紫外光电介质涂层滤光器。远紫外光电介质涂层滤光器338a附着到在第一电极324的内侧，远紫外光电介质涂层滤光器338b附着到第二电极326的内侧。

来看远紫外准分子灯320的工作原理，当第一电极324和第二电极326连接到灯320的外部电源时，第一电极324和第二电极326通电，且第一电极324或第二电极326具有交替极性。当第一电极324和第二电极326通电时，由于电极之间产生的电场，发生放电，产生准分子。当这些受激分子回到基态时，发出高强度的远紫外光。在本实施例中，从主电磁辐射场区330发射的光波长主要在180nm-240nm之间。

如图4a中的箭头334所示，在主电磁辐射场区330中刚刚产生的远紫外光整体而言向第一电极324和第二电极326的方向移动。这是因为在主电磁辐射场区330内，越靠近第一电极324或第二电极326，则电磁场越强。也就是说，最强的电磁场将在第一电极324和第二电极326附近形成。这种场分布会使第一电极324和第二电极326附近的区域激发出更多的光，从而有更多的光进入第一电极324和第二电极326，然后光被第一电极324和第二电极326反射。

光的反射是通过第一电极324和第二电极326实现的，如上所述，这两个电极都是由实心金属制成的。此外，由于在第一电极324和第二电极326的内侧附着有远紫外光电介质涂层338a、338b，因此反射的光会被远紫外光电介质涂层338a、338b来回过滤两次。在本实施例中，波长为222nm的远紫外光将从波长高于230nm的其他不需要的光中按一定比例被过滤掉。在一个具体的实施方案中，远紫外光电介质涂层338a、338b充当带通滤光器，用于滤除波长在240nm-280nm范围内的远紫外辐射。这样就可以获得高纯度的远紫外光。在另一个实施方案中，远紫外光电介质涂层338a、338b可过滤至少一种波长在180nm至240nm范围内的辐射，并有助于大幅降低至少一种波长在该范围之外的辐射的能量。

应该注意的是，由于第一电极324和第二电极326的位置相反，因此远紫外光的反射可能在第一电极324和第二电极326之间发生多次。然而，最终，如图1中箭头332所示的那样，经过反射和过滤的光将离开主体322，并作为灯320的输出发射到外部环境，例如物体、表面或人体等消毒目标。远紫外光离开主体322是因为主体322对远紫外光而言是透明的。

应用对图3a-3b实施例中的灯的工作原理的相同解释，可以得知与传统的远紫外准分子灯相比，灯320具有非常高的效率，因为在反射电极附近产生的大部分激发光可以被反射并从灯320输出，并且体积更紧凑，具有更短的最佳距离。因此，由于反比定律理论和外部环境大气中较低的传播损耗，相对而言，感染距离越近，消毒时间越短。因此，消毒效率更高。值得注意的是，与现有技术相比，不需要额外的反射部件(如镜子)。而第一电极324同时作为散热器(由铝等实心材料制成)也实现了紧凑性，这使得在灯320工作期间可以有效散热，从而可以减少灯320的组件之间的间隔距离，而不会对这些组件的稳定性和使用寿命造成任何影响。

图5a-5b显示了根据本发明另一个实施例的远紫外准分子灯420，它结合了图3a-3b的实施例和图4a-4b的实施例的优点。在图5a-5b的实施例中，第一电极424由网状金属材料制成，但第二电极426由实心金属材料制成，第一电极424和第二电极426的材料可以相同或不同。在一个示例中，第一电极424和第二电极426分别由网状铝和实心铝制成。在第一电极424和/或第二电极426的内侧还附着有透射型远紫外光电介质涂层滤光器。远紫外光电介质涂层438a附着在第一电极424的内侧，远紫外光电介质涂层438b附着在第二电极426的内侧。第一电极424位于主体422的第一端422a处，第二电极426位于主体422的第二端422b处。

本实施例的远紫外准分子灯420的工作原理可以看作是图3a-3b和图4a-4b中的实施例的工作原理的组合。第一电极424和第二电极426也通过连接到灯420的外部电源而通电，其中第一电极424或第二电极426具有交替极性。当第一电极424和第二电极426通电时，由于电极之间产生的电场，发生放电，产生准分子。当这些被激发的分子回到基态时，高照度的远紫外光将发射出来，如前所述的那样。

如图5a中的箭头434所示，远紫外光刚在主电磁辐射场区430产生时，大体向第一电极424和第二电极426的方向移动。特别是，最强的电磁场将在实心金属第一电极424附近形成。这种场分布将使第一电极424附近区域的光激发量更大，因此更多的光进入第一电极424，然后被第一电极424反射到附着在第二电极426内侧的远紫外光电介质涂层438b，然后进入第二电极426，并向外部环境发射。

光的反射由第一电极424实现，如上所述，第一电极424由实心金属制成。此外，由于第一电极424上附有远紫外光电介质涂层438a，因此反射的光经过远紫外光电介质涂层438a的前后两次反射过滤。之后，反射的远紫外光通过空腔436到达第二电极426，第二电极426的内侧附有远紫外光电介质涂层438b。远紫外光通过远紫外光电介质涂层438b和第二电极426，经过另一次远紫外滤光后从光源射出。因此，从远紫外光源发射的远紫外光将经过三次远紫外光过滤，因此，与以前的实施例和上述的现有技术相比，输出的光将具有更高纯度的远紫外光质量。

图6显示了本发明的另一个实施例，它是一种远紫外准分子灯520，与之前的实施例相比，它具有不同的结构，即灯520包含两个空心管，即第一管部522和第二管部523。第一管部522和第二管部523同心布置，第一管部522的空腔尺寸大于第二管部523的空腔尺寸。

第一管部522和第二管部523之间形成空腔536，空腔536呈中空圆柱形。如图6所示，第一管部522事实上包围了第二管部523和空腔536。第二电极526位于第二管部523内，呈圆柱形。另一方面，第一电极524位于第一管部522外部，呈方形环状。请注意，第一管部522可以是任何圆柱形，包括圆柱形、矩形圆柱形或六角形圆柱形。第一管部522的形状的一个示例是方柱形体，如果其被开发成平板，而不是弧形板，则总成本会更低，因为电介质涂层滤光器的成本更低。

具体而言，第一电极524包含两部分，即第一实心导电金属部分524a和第二网状导电金属部分524b。第一实心导电金属部分524a和第二网状导电金属部分524b各自具有弯曲的形状，并沿圆周方向呈180度左右的跨度。第一实心导电金属部分524a和第二网状导电金属部分524b共同构成第一电极524的完整圆形。第一实心导电金属部分524a和第二网状导电金属部分524b中的每一个的形状，在圆周方向上与第一管部522的一部分的形状一致。第一电极524和第二电极226的第一实心导电金属部分524a由实心金属材料制成，第一实心导电金属部分524a的材料和第二电极526的材料可以相同或不同。在一个示例中，第一实心导电金属部分524a和第二电极526均由实心铝制成。相比之下，第二网状导电金属部件524b并非由实心金属制成，而是如其名称所示由金属网制成。在第一电极524的第一实心导电金属部分524a的内侧还连接有滤光器，特别是在第一电极524的第一实心导电金属部分524a的内表面上有透射滤光涂层或玻璃538。在第二网状导电金属部分524b的内表面上也布置有电介质涂层滤光器538a。

在空腔536中，填充了受激分子复合物，例如用于远紫外的氪溴(KrBr)或氪氯(KrCl)。因此，可以在空腔536中定义受激气体中的主电磁辐射场区530。然而，空腔536中的电磁场在圆周方向上并不均匀。相反，由于第一电极524的第一实心导电金属部分524a的存在，较强、较大的电磁辐射场区530a位于第一实心导电金属部分524a附近，其形状与第一实心导电金属部分524a基本对应。相比之下，较小的电磁辐射场区530b位于第二网状导电金属部分524b附近。较大的电磁辐射场区530a和较小的电磁辐射场区530b的形成是由于不同的电极，即第一实心导电金属部分524a和第二网状导电金属部分524b所实现的电场的不同。较强、较大的电磁辐射场区530a和较强、较小的电磁辐射场区530b共同构成了最强的主电磁辐射场区530。

在描述了远紫外准分子灯520的结构之后，现在将描述远紫外准分子灯520的工作原理。当第一电极524和第二电极526被连接到灯520的外部电源时，它们被通电。第一电极524和第二电极526具有交替极性。特别是，第二电极526具有正极性，而第一电极524具有负极性。当第一电极524和第二电极526通电时，由于它们之间产生的电场，发生放电，产生准分子。当这些受激分子回到基态时，发射出高强度的远紫外光。在本实施例中，从主电磁辐射场区530发射的光波长主要在180nm-240nm之间。

如上所述，相对较大的电磁辐射场区530a将更多地在第一实心导电金属部件524a附近形成。与较小的、较强的电磁辐射场区530b相比，这将使更多的光在那里被激发。因此，进入第一实心导电金属部分524a的受激光多于进入第二网状导电金属部分524b的受激光。由于第一实心导电金属部分524a具有反射性，其作用类似于一面镜子，因此大部分激发光被第一实心导电金属部分524a反射，并向第二网状导电金属部分524b移动。此外，由于第一实心导电金属部分524a的内侧附有电介质涂层滤光器538，第二网状导电金属部分524b的内侧附有电介质涂层滤光器538a，因此所有从远紫外光源发射的光都被过滤。由于第二网状导电金属部分524b不是实心材料，而是金属网，因此远紫外光在穿过主体522后将能够穿过第二网状导电金属部分524b。这样，最终经过反射和过滤的光将离开主体522，如图6中箭头532所示的那样，并作为灯520的输出发射到外部环境，例如消毒目标。由于更多的光被第一实心部分反射，从而具有额外的两次远紫外光过滤，与仅有一次过滤的先有技术设计相比，远紫外光的纯度得到了提高。

在上述实施例的一个变化形式中，该灯也可以通过重新布置远紫外反射型电介质涂层滤光器以连接到第一电极上来实现。因此，更多的激发光仍会进入附着在第一实心导电金属部件524a内侧的反射型电介质涂层滤光器538a，但不会到达第一实心导电金属部件524a。光会被反射型电介质涂层滤光器538a反射，该滤光器就像一面镜子，然后大部分激发的光通过另一个透射型电介质涂层滤光器538b被反射，移向第二网状导电金属部件524b，该滤光器连接在第二网状部件524b的内侧。因此，从远紫外光源发出的所有光都被过滤，但只有透射型电介质涂层滤光器538b进行了一次过滤。这样，最终反射和过滤后的光将离开主体522，如图6中箭头532所示的那样，并作为灯520的输出射向外部环境，例如消毒目标。

在本实施例中，波长为222nm的远紫外光将从波长高于230nm的其他不需要的光中按一定比例过滤掉。在一个实施方案中，电介质涂层滤光器538a、538b作为带通滤光器，用于滤除波长在240nm-280nm范围内的紫外线辐射。

同时，灯520的结构非常紧凑，不需要额外的反射部件，如镜子等。紧凑的结构同样具有通过近距离照射消毒获得更高的光照度的优点，因此可以实现更短的消毒时间，这一点在之前的实施例中已经解释过。

此外，通过第一实心导电金属部件524a同时作为散热器(因为它是由铝等实心材料制成的)，实现了紧凑性，这使得在灯520工作期间可以有效散热，从而可以减少灯520的部件之间的间隔，而不会对这些部件的稳定性和使用寿命造成任何热量影响。

现在来看图7。本发明的另一个实施例是远紫外准分子灯装置，它包括两个远紫外准分子灯620和一个红外光源652。每个灯620的结构类似于图6所示的，因此为简洁起见，在此不再详细描述灯620的结构和功能。灯620与图6所示灯520的不同之处在于，实心金属电极624a与网状金属电极624b的比例大于图6中的比例。如图7所示，实心金属电极624a在圆周方向上的跨度超过180度。此外，光学透镜654位于每个灯620的外部，特别是位于金属网电极624b的外部。光学透镜654用于聚焦灯620发出的光。

从图7中可以看出，两个远紫外准分子灯620和红外光源652基本上沿着一条直线(未示出)排列，这样一来两个远紫外准分子灯620和红外光源652的光发射方向基本上朝向同一方向，并且朝向消毒目标650。图7所示的远紫外准分子灯装置结构紧凑，将红外光源652和远紫外准分子灯620集成在一起，使所有光源652在消毒目标650上都具有有效的照射区域。然而，每个灯620中的实心金属电极624a就像灯620的散热器，阻挡来自红外光源652的光射向远紫外灯。此外，每个灯620中的实心金属电极624a还起到遮光作用(如上所述，其圆周跨度超过180度)，以避免任何红外光射向灯620。因此，散热电极可以将红外光源的热量散发出去。因此，图7所示的远紫外准分子灯装置的集成结构紧凑，将红外光源652和远紫外准分子灯620集成在一起，不会提高灯620的温度，可以保持灯620良好的发射效率。同时，为了安装加热光辅助装置(例如上述的红外光源)，更容易采用结构更紧凑、散热片更重的远紫外准分子灯，以进一步缩短靶的消毒时间。

在以上，对示例性实施例进行了全面描述。尽管描述提及了特定的实施例，但本领域技术人员清楚，本发明可以通过这些具体细节的变化来实施。因此，本发明不应被解释为仅限于本文所述的实施例。

虽然在附图和前述说明中对本发明的实施例进行了详细说明和描述，但应将其视为示例性的而非限制性的，不言而喻，仅示出和描述了示例性实施例，并不以任何方式限制本发明的范围。可以理解的是，本文所述的任何特征可用于任何实施例。示例性实施例并不相互排斥，也不排斥本文未叙述的其它实施例。因此，本发明还提供了包括上述一个或多个说明性实施例的组合的实施例。在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改和变型，因此，仅应施加所附权利要求书所指明的限制。

例如，图3a-3b中的实施例显示了在光源的两个电极上或附近都有远紫外光滤光电介质涂层。然而，本领域技术人员应理解，在本实施例的其他变体中，电介质涂层滤光器可能仅位于其中一个电极上，而另一个电极没有涂层滤光器。

在上述示例性实施例中，远紫外准分子灯是一种远紫外准分子灯，其设计用于发射波长约为220nm的远紫外辐射。本领域技术人员应理解本发明并不局限于这样的远紫外灯。相反，任何类型的远紫外准分子灯，无论远紫外光的波长是多少，如果它们的电极也用作反射器，都可以属于本发明的范围。

虽然在上述实施例中没有显示，但在不同的实施例中，可以在准分子灯上安装和/或连接一个凸透镜，以使发射的远紫外光进一步聚焦在消毒目标上，从而提高灯的消毒效率。

Claims (15)

1.一种远紫外准分子光源，包括：

可通电的第一电极；

可通电的第二电极；

限定了充满受激分子复合物的空腔的主体，该主体位于所述第一电极和所述第二电极之间；以及

远紫外滤光器，其连接在所述第一电极的内侧，并适于过滤在所述主体的所述空腔内激发的远紫外光；其中该远紫外滤光器位于所述光源内部，以及带有所述受激分子的所述空腔和所述第一电极之间。

2.根据权利要求1所述的远紫外准分子光源，其中连接在所述第一电极内侧的所述远紫外滤光器是透射型远紫外光电介质涂层或镀膜玻璃，且该远紫外滤光器与所述光源内部的所述第一电极的所述内侧集成、放置在该内侧上、或靠近该内侧。

3.根据权利要求1所述的远紫外准分子光源，其中所述远紫外滤光器适于过滤至少一种波长在180nm至240nm范围内的辐射，并有助于实质上降低所述至少一种波长在该范围之外的辐射的能量。

4.根据权利要求2所述的远紫外准分子光源，其中所述远紫外光滤光电介质涂层或镀膜玻璃，包括与基板的折射率不同的电介质材料的电介质涂层。

5.根据权利要求4所述的远紫外准分子光源，其中所述电介质涂层由选自氟化镁、氟化钙和各种金属氧化物的组的电介质材料构成。

6.根据权利要求1所述的远紫外准分子光源，其中所述第一电极至少部分地由网状金属制成，以通过所述远紫外滤光器传输所述远紫外光，该远紫外滤光器连接在所述光源内部的所述第一电极的所述内侧。

7.根据权利要求1所述的远紫外准分子光源，其中所述第一电极至少部分地由实心金属制成，以通过所述远紫外滤光器反射所述远紫外光，该远紫外滤光器连接在所述光源内部的所述第一电极的所述内侧。

8.根据权利要求1所述的远紫外准分子光源，其中所述分子复合物包括氪溴气体或氪氯气体中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的远紫外准分子光源，其中，所述主体具有限定了两端的大体细长的形状；所述第一电极和所述第二电极分别位于所述主体内的所述两端。

10.根据权利要求1所述的远紫外准分子光源，其中，所述主体包括同心布置的第一管部和第二管部，使得所述空腔形成于第一管部和第二管部之间，并具有中空的圆柱体形状；所述第一管部包围所述第二管部和所述空腔；所述第二电极位于所述第二管部内；所述第一电极位于所述第一管部外，并具有沿着圆周方向跟随所述第一管部的部分形状的形状。

11.根据权利要求10所述的远紫外准分子光源，其中所述第一管部具有圆柱形、矩形圆柱形或六角形圆柱形的形状。

12.一种远紫外准分子光源，包括：

可通电的第一电极；

可通电的第二电极；

限定了充满受激分子复合物的空腔的主体，该主体位于所述第一电极和所述第二电极之间；以及

第一远紫外滤光器，其连接在所述第一电极的内侧，并适于过滤在所述主体的所述空腔内激发的远紫外光；其中该第一远紫外滤光器位于所述光源内部，以及带有所述受激分子的所述空腔和所述第一电极之间；

第二远紫外滤光器，其连接在所述第二电极的内侧，并适于过滤在所述主体的所述空腔内激发的远紫外光；其中该第二远紫外滤光器位于所述光源内部，以及带有所述受激分子的所述空腔和所述第二电极之间。

13.根据权利要求12所述的远紫外准分子光源，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个或两者都由网状金属制成，以通过连接在相应电极内侧的第一远紫外滤光器或第二远紫外滤光器传输所述远紫外光。

14.根据权利要求12所述的远紫外准分子光源，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个或两者都至少部分地由金属制成，以通过连接在相应电极内侧的第一远紫外滤光器或第二远紫外滤光器反射所述远紫外光。

15.根据权利要求12所述的远紫外准分子光源，其中所述实心金属选自由不锈钢、铝和铜组成的组。