CN202074256U

CN202074256U - 一种led光触媒面光源装置

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Publication number: CN202074256U
Application number: CN2010205995066U
Authority: CN
Inventors: 吴明番; 柴永芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2020-11-10

Abstract

一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置：它包含LED点光源、光催化发生器、散热器，其特征在于：所述的光催化发生器，是指在外表面覆盖有光触媒膜层的透明实心几何体。所述实心几何体至少有一个外表面是入射面，至少有一个外表面是覆盖有光触媒膜层的出光面。所述的出光面上覆盖的光触媒膜层，至少有一层纳米颗粒的光触媒半导体材料涂层，涂层厚度在0.05mm-5mm。本发明的目的是选用在可见光区域中能产生很好光催化作用的光触媒材料，与LED点光源的芯片波长相匹配，在照明的同时也能产生很好的光催化作用，同时增加光触媒涂覆面积。可广泛应用于显示、照明、环保、医疗保健等与光触媒相关的各技术领域。

Description

一种LED光触媒面光源装置

技术领域

本发明涉及一种光触媒面光源，尤其涉及一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置与制作方法，可广泛应用于显示、照明、环保、医疗保健等与光触媒相关的各技术领域。

背景技术

全球工业化后，人们的生活水平虽获得改善，但是伴随而来的环境污染也日趋严重。尤其是随着我国经济的高速增长和人民生活消费水平的快速提升，城镇建设已进入高速发展时期，广大消费者对居住和工作环境提出了更高的要求。汽车尾气与工业废气中的CO、NO_x与SO₂气体越来越多，空气质量变差；并且用于居室和办公楼的建筑材料、家具制品和装修材料大多含有超标或严重超标的对人体健康极为有害的物质，这些逐渐释放出来的污染物(甲醛、苯、氨基及其他有机物)不能得到有效分解，使室内污染相当严重，形成令人恐惧的“毒气室”。如何才能有效、快捷地根除这些污染哪，而光触媒就是在这样的背景下应运而生。

光触媒必须在特定波长的光照射下，才会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)，而自身不起变化。所以光触媒具有极强的杀菌、除臭、防霉、净化空气的功能；且还具有防污自洁的功能，可以减轻污染对光通量的影响，大大减少清洁的次数，减少维护的费用。

为了改善室内空气质量，有人将光触媒材料应用于空气滤净器，如日本专利文献JP2003093486A中公开了一种空气滤净器，使其产生净化空气的功效。但由于空气滤净器的独立设置，在使用上有占空间的缺点。

此外，有人将光触媒材料涂布于吊扇灯具之上，尝试将吊扇、灯具及光触媒材料结合使其兼具室内散热、照明与净化空气的效果，如欧洲专利文献EP1870114A1所公开的吊扇灯具，利用吊扇的强制对流增加光触媒材料净化空气的效率。然而，使用者因为气候变化，常常仅使用该照明功能，并不一定使用吊扇，因此无法发挥强制对流的功效，而使该光触媒吊扇灯具无法适用于各种使用状况。

也有人尝试将光触媒材料与照明光源结合，期望能解决上述问题。例如日本专利文献JP2004209359A所公开的，在照明光源的灯罩部分涂覆一层光触媒材料，由此达到净化空气与节省空间的功效。然而由于光触媒材料的催化反应主要在其涂覆表面处发生，如涂覆面积不大，会导致净化空气的效率不高。中国发明专利CN101640160A披露的光触媒灯具，将光触媒材料涂布于散热片之达到增加涂覆面积的目的。但至今还没有将光触媒材料直接应用在灯具光源的出光面上，特别是还没有将光触媒材料直接应用在LED光源的出光面上。本人申请的专利(申请号201020517689.2)中公开了一种在LED光源的出光面上覆盖一层光触媒膜层的LED光触媒灯具的制作方法，也只仅局限于LED芯片波长在365nm-410nm时才有明显效果。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明根据LED面光源的特点、光触媒原理及新电子薄膜材料及薄膜制备工艺技术，将光触媒材料与LED面光源相结合，提出了一种效率高，实施方便、制作工艺简单、成本低、性价比高，且还具有杀菌、除臭、防霉、净化空气、防污自洁、医疗保健、抗静电、显示、照明、环保等多功能相结合的LED光触媒面光源装置与制作方法。

本发明是通过下述技术方案实施的：

一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置：它包含LED点光源1、光催化发生器2、散热器3，其特征在于：所述的光催化发生器2，是指在其外表面覆盖有光触媒膜层8的透明实心几何体4。实心几何体4指的是由实体所填充的空间是实的空间的立体物(许超、黄丹编著2002年08月第1版《立体构成》P10页)。

所述实心几何体4：至少有一个外表面是入射面5，至少有一个外表面是覆盖有光触媒膜层8的出光面6。入射面5指的是LED点光源1发光体的光线入射到实心几何体4内部的外表面；出光面6指的是发光器2的光线从实心几何体4内部出射的外表面。

所述的出光面6上覆盖的光触媒膜层8，至少有一层纳米颗粒的光触媒半导体材料涂层，涂层厚度在0.05mm-5mm。

本发明的一个目的是进一步优化LED光触媒面光源中的光触媒半导体材料，根据《烟尘纤维过滤理论、技术及应用》(2007年3月第1版、向晓东编著、冶金工业出版社出版)P198页知道，TiO₂是目前最广泛使用的光催化剂材料，与其他半导体材料相比，TiO₂材料具有：对紫外光的吸收率较高；具有良好的抗光腐蚀性和化学稳定性；氧化还原能力强，有较高的光催化活性；TiO₂对很多有机污染物有较强的吸附作用；TiO₂价廉无毒，低成本。但是光触媒材料所具有的诸多功效必须满足一定的条件才能发生，其首要条件就是需要提供与能带间隙(energy band gap以下缩写成Eg)相符的能量。TiO₂满的价带和空的导带之间的禁带宽度(带隙能)虽较其它材质小，但仍有3.2eV(electron volt)，根据半导体的吸收波长λ(nm)与带隙能Eg(eV)的关系：λ＝1240/Eg进行计算：相当于波长为387.5nm光子所带的能量。当TiO₂吸收的光子的能量hv≥Eg，即受到波长λ≤387.5nm的紫外光照射时才能被吸收和利用。因此所述的LED点光源1芯片的发射波长必须与光触媒膜层8中的光触媒材料吸收(也可称激发)波长相匹配，匹配要求是光子发射波长偏离度不超出光触媒材料的有效吸收波长的范围；即所述的LED点光源1发出的光谱中必须含有365nm-410nm的紫外光波长或近紫外部分范围，才能充分发挥光触媒膜层8的作用。

本人申请的专利(申请号201020517689.2)中公开了一种在LED面光源的出光面上覆盖一层光触媒膜层，LED点光源1芯片波长在365nm-410nm时是选用的平均粒径在5nm-15nm、比表面积＞140m²/g的纳米二氧化钛。由于波长365nm的LED点光源1芯片价格很高，经过实验优化后选择LED点光源1芯片波长在380nm-410nm光触媒膜层8是含有平均粒径在5nm-15nm、比表面积＞140m²/g的锐钛矿型晶体的纳米二氧化钛膜层，膜层光学厚度是91.25nm奇数倍到102.5nm的奇数倍；或是将平均粒径5nm-15nm、比表面积＞140m²/g锐钛矿型晶体的纳米二氧化钛，分散于透明环氧树脂或透明硅树脂母体中形成聚合物的固态光光触媒膜层8，其膜层厚度是0.1mm-3mm，其性价比更高。

但是该波长仍落入紫外光的波长范围内，使用较为不便；且使用在室外时，太阳光能量中，分布最强的光源波长约在530nm左右的范围，而紫外光也只占到达地面上太阳光能的4-6％，因此对太阳光能的利用率很低，杀菌率不高。

本发明的另一个目的就是选用在可见光区域中能产生很好的光催化作用的光触媒材料，与LED点光源1的芯片波长相匹配，在照明的同时也能产生很好的光催化作用。

随着光触媒材料的发展，经过研究表明将TiO₂中掺杂稀有金属离子、过渡金属离子等的二氧化钛光触媒的材料可使半导体的吸收波长范围扩展到可见光区域。我们将这种二氧化钛光触媒的材料称为改性二氧化钛光触媒材料，因为在纳米TiO₂中采用离子注入法对TiO₂进行离子的掺杂，可以促进TiO₂微粒光生电子-空穴对的有效分离，提高催化剂的光催化活性，而使半导体的吸收波长范围扩展到可见光区域。选用不同波长的LED芯片制成LED点光源1与改性二氧化钛光触媒材料的激发波长进行匹配可达到光催化最佳的效果。这样LED光触媒面光源可以通过选用不同的LED芯片调整波长与改性二氧化钛光触媒材料的激发波长进行匹配，充分发挥改性二氧化钛光触媒的作用。

本发明LED点光源1芯片阵列是由遍布380nm-780nm发射波长的多种芯片预制的LED点光源模组或是SMD贴片模组固定在散热器上，或是直接将遍布380nm-780nm发射波长的多种芯片集成绑定在散热器上的光源。

所述的LED点光源1芯片波长是400nm-780nm，光触媒膜层8是改性的纳米二氧化钛颗粒材料的膜层，为了减少光的损失膜层光学厚度是91.25nm奇数倍到102.5nm的奇数倍。或是将改性的纳米二氧化钛覆盖在LED面光源发光装置的光催化发生器2的出光面上，经过固化形成的固态光触媒膜层，其膜层厚度是0.1mm-3mm。改性二氧化钛光触媒材料给光触媒LED面光源灯具的发展带来了极大的发展空间。

经过实验：在锐钛矿型纳米TiO₂中采用离子注入法对TiO₂进行离子掺杂，促进TiO₂微粒光生电子--空穴对的有效分离，提高催化剂的光催化活性，就可使半导体的吸收波长范围扩展到 600nm附近可见光区域。如：中国专利CN101209413A、CN1583252A、CN1736584A、CN1799692A中所披露的掺杂过渡金属离子的二氧化钛，禁带宽度可降到2.2eV相当于波长563.6nm光子所带的能量，位于可见光波长范围之中，且与太阳光能量所占比例最多的光源波长相近。由于掺杂不同的稀有金属离子、过渡金属离子，能带间隙Eg相符的能量所对应的吸收波长也不同，而调整LED点光源1的芯片波长与光触媒膜层8的光触媒材料激发波长进行匹配，LED光触媒面光源可用不同波长的芯片激发光触媒材料，加强光催化作用，达到最佳匹配效果，同时还可通过调整LED点光源1的芯片波长所占比例达到最佳照明与光催化效果的目的。

本发明LED点光源1芯片波长是450nm-600nm，光触媒膜层8是在TiO₂中掺杂的过渡金属离子的膜层。膜层光学厚度是91.25nm奇数倍到102.5nm的奇数倍。或是将掺杂过渡金属离子的改性TiO₂覆盖在LED面光源发光装置的光催化发光器2的出光面6上，经过固化形成的固态光触媒膜层，其膜层厚度是0.1mm-3mm。

为了降低LED点光源1的热阻、减少LED点光源1的光衰，LED点光源1直接固定到散热器3上，配置在光催化发光器2的入射面5上。随着LED技术的发展，LED点光源1可以是预制的LED点光源如SMD贴片，也可以用预制的LED线光源模组，焊接在印刷板上固定到散热器，配置在光催化发光器的实心几何体入射面上。为了进一步降低热阻、减少光衰，最优化的方法是直接将LED芯片集成绑定在散热器3上的LED线光源或扩展光源(即称COB方法)。

本发明的又一个目的是增加光触媒涂覆面积，由于光触媒材料的催化反应主要在其涂覆表面处发生，而将光触媒膜层与LED面光源相结合，大大增加了光触媒涂覆面积，因此所述的光触媒发光器2的实心几何体4的形状是实心多面体、实心旋转体或实心多面体与实心旋转体相互结合成的异型实心几何体，如板状、管状、棒状及曲板状。除了入射面5都可以成为出光面6覆盖光触媒膜层，由于出光面覆盖光触媒膜层可能降低了灯具的照度，因此根据实际应用出光面可不全部覆盖光触媒膜层。可在LED光触媒面光源装置外表面，或是外壳、或是带有涂布光触媒材料风扇的散热器3，照明光源的灯罩部分，散热器3的散热片上涂覆一层光触媒材料，带有涂布光触媒材料风扇的散热器，利用风扇将外界空气带入本体空气滤净器，在有光照射而催化光触媒材料的同时产生净化空气的功效。可以减少LED点光源1的光衰，降低LED点光源1的热阻，同时增加光触媒材料净化空气的效率。将风扇、灯具及光触媒材料结合使其兼具散热、照明与净化空气的效果，并利用风扇的强制对流而增加光触媒材料净化空气的效率，同时降低LED点光源1的热阻。

在实际使用时为了方便，所述的LED光触媒面光源装置中的光触媒膜层8也可以是预制的光触媒膜层薄片，薄片厚度是0.1mm-5mm。使用时将光触媒膜层薄片粘贴在出光面6上，或其他所需部位。

本发明在室内，通过LED光触媒面光源装置中LED点光源1、光触媒膜层8的光催化作用，可将吸附于其表面的装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨气等这些物质分解氧化，从而使空气中这些物质的浓度降低，减轻或消除室内环境不适感。

本发明在室外，既可通过LED光触媒面光源装置中光触媒膜层LED点光源、光触媒膜层的光催化作用又可通过太阳光与LED光触媒面光源装置中光触媒膜层8的光催化作用，将来源于汽车尾气与工业废气中的CO、NO_x与SO₂气体氧化，形成蒸汽压低的硝酸或硫酸，这些硝酸或硫酸可在降雨过程中除去，从而达到降低大气污染的目的。

除此之外，在匹配波长的光源照射后，LED光触媒面光源装置中光触媒膜层，还可增加光触媒的亲水性，大幅降低物质表面与水的接触角度，消减疏水现象，避免水气冷凝成水滴，而生成物质表面模糊等不便，并可使水分容易渗入污垢与光触媒的界面，让污垢随水冲刷脱落而具有自清效果。

随着电子薄膜技术的迅速发展，薄膜生成的方法也越来越多。本装置光学膜层的生成，均可采用常用的公知制备方法，如物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、喷射法、溅射法……等方法给予实现。(《薄膜科学于技术手册》机械工业出版社1991年3月第一版清华大学田民波、沈阳真空技术研究所刘德令编译)。

综上所述，本发明通过实验证明，将光触媒膜层与LED面光源相结合，是一种实施方便、制作工艺简单、成本低、性价比高，且还具有杀菌、除臭、防霉、净化空气、防污自洁、医疗保健、抗静电等多功能的光触媒装置，可广泛应用于显示、照明、环保、医疗保健等与光触媒相关的各技术领域。

附图说明

图1a为本发明第一实施例：一种侧入式LED光触媒平面光源的结构示意图，

图1b为本发明第一实施例侧入式LED光催化发生器的纵向剖视图。

图2a为本发明第二实施例：一种直下式LED光触媒平面光源的结构示意图，

图2b为本发明第二实施例直下式光催化发生器纵向剖视图。

图3a为本发明第三实施例：一种管状LED光触媒面光源结构示意图，

图3b为本发明第三实施例管状光催化发生器纵向剖视图。

图4a为本发明第四实施例：一种LED光触媒曲面光源的结构示意图，

图4b为本发明第四实施例曲面光催化发生器横向剖视图。

图5a为本发明第五实施例：一种LED光触媒柱体面光源的结构示意图。

图5b为本发明第五实施例侧入式柱体光催化发生器纵向剖视图。

图5c为本发明第五实施例侧入与直下混合式柱体光催化发生器纵向剖视图。

图6a为本发明第六实施例：一种LED光触媒多面体面光源发光器的结构示意图

图6b为本发明第六实施例多面体光催化发生器横向剖视图。

图7a为本发明第七实施例：一种LED光触媒异形面光源的结构示意图，

图7b为本发明第七实施例LED点光源的结构示意图。

图7c为本发明第七实施例异形光催化发生器纵向剖视图

图8a为本发明第八实施例：LED光触媒面光源日光灯结构示意

图8b为本发明第八实施例光催化发生器纵向剖视图

图9a为本发明第九实施例：另一种LED光触媒曲面光源结构示意图

图9b为本发明第九实施例曲面光催化发生器横向剖视图。

图10为本发明第十实施例：一种LED光触媒球面光源示意图。

1、LED点光源2、光催化发生器3、散热器4、实心几何体5、入射面6、出光面7、反射面8、光触媒膜层9、反射膜层10、扩散膜层

具体实施方式

实施例一：一种侧入式LED光触媒平面光源，如图1a，LED点光源1采用3528SMD贴片LED其波长365nm-410nm；焊接在长165mm、宽10mm的铝基印刷板上，先在散热器3上固定，然后配置到光催化发生器2的入射面5上，光催化发生器2的实心几何体4为长160mm、宽65mm、厚6mm的PMMA板材，其几何形状为用PMMA材料制成的实心的多面体中的六面几何体，共有六个外表面；LED点光源1配置在六面体的相对的两个侧面，则此发光侧面为入射面5，因此图中有两个入射面，其余外表面作为出光面6，此光催化发生器是以侧面入射光线、几何体的其余外表面出光的侧入式发光器。出光面用公知的溶胶--凝胶法，经过涂敷、成膜、干燥等工艺流程覆盖光触媒膜层8。如图1b：经过多次试验，选择平均粒径5nm，比外表面积50-250(m²/g)的纳米二氧化钛粉体，将其按重量比均匀分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体的聚合物中，用溶胶--凝胶法覆盖在实心几何体出光面6上，在低于80℃的温度下经过固化，在出光面6形成厚度在0.05mm的固态光触媒膜层8。如对照度要求高可以设置反射面7(另一个平行外表面及另两个侧面均为反射面)，覆盖反射膜9，或用预制成的反射膜片粘贴在反射面7上。覆盖时必须注意将实心几何体4的其他外表面给予掩蔽，才能制成合格的发光器。本实施例的实心几何体4是PMMA材料其折射率n＝1491，而光触媒材料的折射率n＞1491因此覆盖光触媒膜层8的光催化发生器2同时又是极好的面光源组件。

实施例二：一种直下式LED光触媒平面光源，如图2a：光催化发生器2的实心几何体4为PMMA板材，其几何形状为实心的多面体中的六面几何体，共有六个外表面；LED点光源1发光体配置在六面体的一个平行面上，则此平行面为入射面5，另一个平行面为出光面6，其余侧面均为反射面7，此光催化发生器是以几何体一个平行面入射光线、几何体的另一个平行面出光即为直下式发光器。其出光面6为直下式发光器出光面，出光面覆盖光触媒膜层8，如图2b：本实施例采用改性二氧化钛光触媒材料，添加到透明环氧树脂母体中。在膜层厚度为1mm时，将其按重量比均匀分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体的聚下经过固化，在直下式发光器出光面6上形成固态光触媒膜层8。经过固化制成的固态光触媒膜层，通过从出光面发射出来的含波长380nm-780nm光线的辐射产生光触媒效果。

如在改性二氧化钛光触媒材料中同时添加粒径大于可见光波长(0.38μm-0.78μm)的光扩散剂(如高纯度二氧化硅粉末、轻质硫酸钡)或添加粒径大于可见光波长的改性二氧化钛光触媒材料按重量比1％-5％的比例分散于透明环氧树脂或透明硅树脂母体中成为聚合物，由于光扩散剂粒子的直径比可见光的波长(0.38μm-0.78μm)大，所以分散在树脂里的足量的粒子能有效的遮蔽光源，而相临两个粒子的距离很小。因此，产生多次散射，使耀眼的入射光变成亲和人眼的匀和柔光，达到透光不透明的舒适效果。混合搅拌后覆盖在实心几何体出光面上进行固化，形成膜层厚度在1mm-3mm的扩散膜层10。增加光的散射，遮住发光源以及刺眼光源的同时，又能使整个出光面发出更加柔和，达到透光不透明的舒适效果。经检测膜层雾度＞80％，扩散率＞0.6，透光率＞80％。基本满足LED面光源的要求。

实施例三：一种管状光触媒LED面光源，如图3a：先直接将遍布380nm-780nm发射波长的多种芯片集成直接绑定在散热器3的环平面上预制成的LED点光源模组，光催化发生器2的实心几何体4为PMMA管材，其几何形状为实心的旋转体中的环状几何体。外表面是由内外两个曲面及两个底面组成，LED点光源1配置在环状几何体的一个底面，则此底面为入射面5，因此图中只有一个入射面，另一个底面为反射面7，环状几何体的内曲面也为反射面7。环状几何体的外曲面为出光面6，此光催化发生器是以环状几何体的一个底面入射光线、环状几何体外曲面出光的侧入式发光器。如图3b：本实施例在实心几何体的反射面7上覆盖反射膜层9，出光面6上覆盖改性二氧化钛光触媒材料膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

实施例四：一种LED光触媒曲面光源，如图4a：光催化发生器2的实心几何体4为PMMA材料，其几何形状为部份旋转环状几何体，外表面是由两个平面、两个曲面及两个环面组成。LED点光源1配置在旋转环状几何体的一个侧平面，则此侧面为入射面5，图中只有一个入射面，环状几何体的外侧曲面为出光面6，其余各面均作为反射面7。此光催化发生器是以环状几何体的侧平面入射光线、一个外侧曲面出光的侧入式发光器。如图4b：本实施例在实心几何体的反射面7上覆盖反射膜层9，出光面6上覆盖光触媒膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

实施例五：一种LED光触媒柱体面光源，如图5a：光催化发生器2的实心几何体4为PMMA板材，其几何形状为实心旋转体中的圆台几何体，外表面是由上下两个底面及一个侧面组成。本实施例按不同用途有多种变化：

1)、如图5b：LED点光源1配置在圆台的下底面，则此底面为入射面5，因此图中只有一个入射面，圆台的上底面为反射面7，圆台的侧表面为出光面6。此光催化发生器是以几何体的底面入射光线、侧表面出光的侧入式发光器。本实施例在实心几何体的反射面7上覆盖反射膜层9，出光面6上覆盖的光触媒膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

2)、如图5c：LED点光源1配置在圆台的下底面，则此底面为入射面5，圆台的侧表面及上表面为出光面6，没有反射面。此光催化发生器是以几何体的底面入射光线、侧表面和上底面出光的侧入、直下混合式发光器。如在改性二氧化钛光触媒材料中同时添加粒径大于可见光波长(0.38μm-0.78μm)的光扩散剂(如高纯度二氧化硅粉末、轻质硫酸钡)或添加粒径大于可见光波长的改性二氧化钛光触媒材料，按重量比分散于透明环氧树脂或透明硅树脂母体中成为聚合物，然后混合搅拌后用溶胶-凝胶法，覆盖在直下式发光器出光面，经过固化形成膜层厚度在1mm-3mm的光触媒扩散膜层10。由于光扩散剂粒子的直径比可见光的波长(0.38μm-0.78μm)大，所以分散在树脂里的足量的粒子能有效的遮蔽光源，而相临两个粒子的距离很小。因此，产生多次散射，使耀眼的入射光变成亲和人眼的匀和柔光，达到透光不透明的舒适效果，增加光的散射，遮住发光源以及刺眼光源的同时，又能使整个出光面发出更加柔和，达到透光不透明的舒适效果。经检测膜层雾度＞80％，扩散率＞0.6，透光率＞80％。基本满足LED面光源的要求。本实施例出光面6上覆盖光触媒膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

实施例六：一种LED光触媒多面体面光源，如图6a：光催化发生器2的实心几何体4为PMMA板材，其几何形状为实心多面体中的六棱柱，外表面是由上下两个底面及六个侧面组成。LED点光源1装置在六棱柱的一个底面，则此底面为入射面5，因此图中只有一个入射面，另一个底面为反射面7，其余六个侧面均为出光面6，此光催化发生器是以几何体的一个底面入射光线、侧面出光的侧入式发光器。如图6b：本实施例在实心几何体的反射面7上覆盖反射膜层9，出光面6上覆盖光触媒膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

还有一种实施例(图中未给出)即是：LED点光源1装置在六棱柱的一个底面，则此底面为入射面5，另一个底面及其余六个侧面均为出光面6，没有反射面，此光催化发生器是以几何体的一个底面入射光线、各个侧面及另一个底面出光，所以为侧入、直下混合式发光器。本实施例在实心几何体的上底面出光面6覆盖的扩散膜层10与侧表面出光面6上覆盖的光触媒膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

实施例七：一种LED光触媒异形面光源，如图7a：光催化发生器2的实心几何体4为PMMA材料制成的组合体，其几何形状为实心的旋转体中的环状几何体与实心的长方体的组合体，外表面是由十个平面、内外两个曲面及上下两个环面组成。如图7b：LED点光源1是预制的LED点光源模组，直接将LED芯片绑定在散热器3的光源模组装置。实施时直接将光源模组装置嵌入在组合体的四个内侧平面及一个下环面中，则此四个内侧平面及下环面为入射面5，因此图中共有五个入射面，组合体的一个外曲面、一个上环面及一个上平面为出光面6，其余各面均作为反射面7。此光催化发生器是以几何体的四个内侧平面及一个下环面入射光线，上环面、外曲面及上平面出光的侧入直下混合式发光器。如图7c：本实施例在实心几何体的反射面7上覆盖反射膜层9，在出光面6上覆盖光触媒膜层8，与以上实施例相同不再重复。

实施例八：LED光触媒面光源日光灯，如图8a：光催化发生器2的实心几何体4为PMMA材料，其几何形状为实心的部份环状旋转几何体，外表面是由两个平面、两个曲面及两个环面组成，此光催化发生器是以环状几何体的两个侧平面入射光线、一个外侧曲面出光的侧入式发光器。LED点光源1是预制的LED点光源模组，直接将LED芯片绑定在散热器3的光源模组装置。实施时直接将光源模组配置在旋转环状几何体的两个侧平面，图中有两个入射面5，环状几何体的外侧曲面为出光面6，内侧曲面及其余各面均作为反射面7。如图8b：本实施例在实心几何体的反射面7上覆盖反射膜层9，出光面6上覆盖光触媒膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

实施例九：另一种LED光触媒曲面光源，如图9a：光催化发生器2的实心几何体4为PMMA材料，其几何形状为部份旋转环状几何体，外表面是由两个平面、两个曲面及两个环面组成。LED点光源1配置在旋转环状几何体的一个侧平面，则此侧面为入射面5，图中只有一个入射面，环状几何体的内侧曲面为出光面6，其余各面均为反射面7。此光催化发生器是以环状几何体的侧平面入射光线、一个外侧曲面出光的侧入式发光器。如图9b：本实施例在实心几何体的反射面7上覆盖反射膜层9，出光面6上覆盖光触媒膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

实施例十：为一种LED光触媒球面光源示意图，如图10：光催化发生器2的实心几何体4为PMMA材料，其几何形状为环面所围成的环体(图中未画)，其外表面是球面出光面6，大大增加了光触媒涂覆面积，出光面6上覆盖光触媒膜层8，覆盖方法与以上实施例相同不再重复。

通过对以上实施例照明灯具的实用化试验表明，可大幅度地降低污染，减轻污染对光通量的影响，大大减少清洁的次数，还可以减少维护的费用。此外还确认了在室内涂有光触媒的照明灯具还具有除臭的效果，最引人注目的它的抗菌作用。光触媒在杀灭细菌的同时也会将毒素分解，这是其他抗菌剂所没有的功能。当考虑具有优越的抗菌、防尘光触媒反应时本发明LED面光源的应用将有一个非常广阔的领域，经检测覆盖有光触媒光学膜层的发光器：干燥后硬度为≥5H，净化效果达到：甲苯浓度降低80％，氨降解率≥80％，甲醛降解率≥80％，硫化氢≥90％以上，杀菌率≥98％。本实施例就是很好的光触媒组件，可以净化空气、杀菌，成为极好的环保发光器。

本发明覆盖光触媒膜层后，不仅能克服LED点光源产生的直接眩光，而且由于可以在发光器实心几何体外表面上直接生成光学膜层，极大的提高了面光源的发光强度，拓展了面光源的功能，不仅可作为一种照明、显示灯具及背光源，而且还能净化空气、杀菌、抗静电，光疗、植物光照，制成LED净化灯具、LED杀菌灯具、LED抗静电灯具、LED光疗灯具、LED植物光照灯具。随着电子薄膜技术的发展，将会给LED面光源应用产品开拓更多的商机。还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，它包含LED点光源(1)、光催化发生器(2)、散热器(3)，其特征在于：

所述的光催化发生器(2)，是指在其外表面覆盖有光触媒膜层(8)的透明实心几何体(4)；

所述的实心几何体(4)：至少有一个外表面是入射面(5)，至少有一个外表面是覆盖有光触媒膜层(8)的出光面(6)；

所述的出光面(6)上覆盖的光触媒膜层(8)，至少有一层纳米颗粒的光触媒半导体材料涂层，涂层厚度在0.05mm-5mm；

所述的LED点光源(1)是LED芯片阵列，其芯片的发射波长与覆盖的光触媒膜层(8)的光触媒吸收波长相匹配，匹配要求是芯片发射波长偏离度不超出光触媒材料的有效吸收波长的范围；

所述的LED点光源(1)固定到散热器(3)、配置在光催化发生器(2)入射面(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：光触媒膜层(8)中的光触媒基础材料是激发波长可调的纳米二氧化钛或改性纳米二氧化钛颗粒材料。

3.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：所述的LED点光源(1)芯片波长是380nm-410nm，光触媒膜层(8)是含有平均粒径在5nm-15nm、比表面积＞140m²/g的锐钛矿型晶体的纳米二氧化钛膜层，膜层光学厚度是91.25nm奇数倍到102.5nm的奇数倍；或是将平均粒径在5nm-15nm、比表面积＞140m²/g的锐钛矿型晶体的纳米二氧化钛的固态光触媒膜层，其膜层厚度是0.1mm-3mm。

4.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：所述的LED点光源(1)芯片波长是400nm-780nm，光触媒膜层(8)是改性纳米二氧化钛颗粒材料的膜层，膜层光学厚度是91.25nm奇数倍到102.5nm的奇数倍；或是将改性纳米二氧化钛覆盖在LED面光源发光装置的光催化发生器(2)的出光面上，经过固化形成的固态光触媒膜层，其膜层厚度是0.1mm-3mm。

5.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：所述的LED点光源(1)芯片波长是450nm-600nm，光触媒膜层(8)是二氧化钛膜层，膜层光学厚度是91.25nm奇数倍到102.5nm的奇数倍；或是将TiO₂覆盖在LED面光源发光装置的光催化发生器(2)的出光面上，经过固化形成的固态光触媒膜层，其膜层厚度是0.1mm-3mm。

6.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：所述的实心几何体(4)的材料是光学塑料，或光学玻璃或光学陶瓷。

7.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：所述的实心几何体(4)的形状是实心多面体、实心旋转体或实心多面体与实心旋转体相互结合成的异型实心几何体。

8.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：所述的LED点光源(1)芯片阵列是由遍布380nm-780nm发射波长的多种芯片预制的LED点光源模组或是SMD贴片模组固定在散热器上，或是直接将遍布380nm-780nm发射波长的多种芯片集成绑定在散热器上的光源。

9.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：所述的光触媒膜层(8)是覆盖在LED光触媒面光源装置外表面，或是外壳、或是带有涂布光触媒材料风扇的散热器(3)。

10.根据权利要求1所述的一种覆盖有光触媒膜层的LED光触媒面光源装置，其特征在于：所述的光触媒膜层(8)是预制的光触媒膜层薄片，薄片厚度是0.1mm-5mm。