CN202342524U - 一种led紫外线杀菌灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED紫外线杀菌灯，它用于空气消毒和水净化技术领域。杀菌灯包括石英外管、长条型金属多边形支架和发光板，发光板由紫外(波长为250-270nm)半导体InGaN/AlGaN和MgZnO/ZnO异质结和量子阱发光管(LED)和PCB电路板组成。本系统的主要优点有：1、相对与低压汞灯，LED具有发光效率高、使用寿命长、节能和安全可靠等优点；2、LED封装在真空中，提高紫外线的发射效率和LED使用寿命；3、方便替代现有的低压汞灯。

Description

一种LED紫外线杀菌灯

技术领域

本发明涉及一种紫外线杀菌灯，特别涉及一种LED紫外线杀菌灯，它适用于空气消毒和水净化技术领域。 

背景技术

紫外线杀菌是利用细胞对波长位于250～270nm的紫外线有最大的吸收，被吸收的紫外线作用于细胞遗传物质(脱氧核糖核酸，DNA)，它起到一种光化作用，紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收，引起遗传物质发生变异，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。 

通常的紫外线杀菌灯(UV灯)实际上是属于一种低压汞灯，和普通日光灯一样，利用较低汞蒸汽压(＜10^-2Pa)被激化而发射紫外线。不同的是日光灯的灯管采用的是普通玻璃，而杀菌灯的灯管一般采用石英玻璃制作，因为石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率(达80％-90％)，是做杀菌灯的最佳材料。紫外线杀菌灯的发光谱线主要有254nm和185nm两条。254nm紫外线通过照射微生物的DNA来杀灭细菌，185nm紫外线可将空气中的O₂变成O₃(臭氧)，臭氧具有强氧化作用而可以有效地杀灭细菌。真正具有杀菌作用的是UVC波段(波长100～275nm)的紫外线，该波段紫外线很容易被生物体的DNA吸收，尤其以254nm左右的紫外线最佳，因此在紫外线杀菌灯工作过程中，真正起作用的是254nm波长的紫外线。 

目前，紫外线杀菌灯主要存在以下几个方面的问题： 

1、紫外线光照强度衰退较快，寿命不长。石英灯管在点燃2000-3000小 时后，紫外线强度会减到初始时的70％～80％。目前，国产紫外灯有效寿命一般为1000～3000小时，进口低压灯管的有效运行时间也只有8000～12000小时。 

2、在杀菌过程中，真正起作用的是254nm波长的紫外光，因此杀菌灯可利用的紫外光强度较低，即发光效率较低。 

3、元素汞是对人体极端有害的物质，容易造成环境污染，产品回收将是一个很大的问题，一旦泄漏将对环境构成极大地威胁。 

发明内容

本发明的目的是提供一种LED紫外线杀菌灯，解决现有技术中存在的紫外线光照强度衰退较快，发光效率较低和元素汞是对人体有毒有害的技术问题。 

本发明的特征是：1)采用发光效率高、使用寿命长的紫外(波长为250-270nm)半导体InGaN/AlGaN和MgZnO/ZnO异质结和量子阱发光管(LED)作为光源。由于发光管的发散角约为120度，我们在三到六个方向放置发光板，发光板放置越多，更能保证四个方向的发射强度均匀，达到与低压汞灯等效的目的。2)采用PCB电路板为LED芯片的基板，在上面等间隔放置3-40个LED芯片，根据杀菌灯的长度适当选取。3)为了克服紫外线在空气中衰减快的特点，我们设计了在石英管中保持真空的方案，将会大大提高紫外线的发射效率和使用寿命。4)为了方便替代现有的低压汞灯，外壳选用与低压汞灯相同规格(等长、等直径)的石英玻璃管封装。正、负电极从石英管两端引出，为发光管芯片引入工作所需的电流。 

本发明的具体技术方案如下： 

如附图1和2所示，紫外线杀菌灯包括长条型的多边形金属支架100、绝 缘套管101、金属外电极102、发光板103、石英外管104、石英内管105和金属引线106。 

所述的多边形金属支架100是一个正N边形的金属棒，其中N为发光板的数量，N＝3-6，金属棒的两端有绝缘套101的安装孔； 

所述的发光板103结构如附图3所示，它由发光板PCB电路板107、LED芯片108、电极引线109、正电极金丝110、负电极金丝111组成，LED芯片108等距离均匀排布在PCB电路板107上，芯片用银浆粘到PCB电路板，采用超声热压的方法将芯片的正、负金丝引线分别焊接到电路板上相应的金电极上； 

所述的石英外管104和石英内管105与低压汞灯相同。 

紫外线杀菌灯的制作过程如下： 

1.将发光板103用环氧胶粘贴在多边形金属支架100的各个侧面上； 

2.金属外电极102用氢氧焰烧结在石英内管105的底部中心位置，一端套上绝缘套管101，并使用抗紫外线的环氧树脂固定在多边形金属棒100两端的安装孔中； 

3.将发光板的两侧正、负电极通过金属引线106分别用焊锡与金属外电极102相连，发光板之间采取并联的方式连接； 

4.将完成上述安装步骤的金属支架放进石英外管104后，一端先用氢氧焰使石英内管105与石英外管104间封闭，抽真空后另一端同样用氢氧焰密封，即完成LED紫外线杀菌灯制作。 

本发明的优点在于：1、相对与低压汞灯，LED具有发光效率高、使用寿命长、节能和安全可靠等优点；2、LED封装在真空中，提高紫外线的发射效率和LED使用寿命；3、方便替代现有的低压汞灯。 

附图说明

图1为LED紫外线杀菌灯整体结构正面示意图。 

图2为LED紫外线杀菌灯截面示意图。 

图3为安装LED芯片发光板示意图。 

具体实施方式

下面根据发明内容和附图说明给出本发明的一个组装实例，结合实例进一步说明本发明技术细节、结构特征和功能特点。但此实例并不限制本发明范围，合乎发明内容和附图说明中描述的实例均应包含在本发明范围内。本实例是根据现有40W低压汞灯为参照设计，外形尺寸取900*23mm。紫外发光管(LED)选取发光波长为260nn的InGaN/AlGaN半导体异质结器件，发光板103取宽10mm长800mm厚1.5mmPCB板，在上面等间隔放置10个LED，间隔取80mm，长条型的多边形金属支架100选取截面为10*10mm、长为800mm的正方形铜条，两端中心位置有直径为7mm、深度为10mm的孔，金属外电极102选取直径为5mm、长度为100mm的铜棒，绝缘套管101选取内径为5mm、外径为7mm、长度为10mm的特富龙空心管，石英外管104选取外径为23mm、厚度为1.5mm、长度为850mm的石英玻璃管，石英内管105选取外径为20mm、厚度为1.5mm、长度为50mm的石英玻璃管。在此设计中，发光板采取四面放置的方式，共需40个LED芯片。根据LED芯片工作参数(20mA6.5V)，此紫外线杀菌灯的电功率是5.2W。 

具体实施方式可以分为以下四个步骤： 

1、将LED芯片用银浆粘到图3的108位置，采用超声热压的方法将芯片的正、负金丝引线分别焊接到电路板上对应的金电极上，采用相同的方法放置另外九块LED芯片，LED芯片之间采取并联的方式连接。 

2、金属外电极102先固定在石英玻璃管105的底部中心位置，一端套上绝缘套管101，并使用抗紫外线的环氧树脂固定在方形金属棒100两端，完成金属支架的制作。 

3、使用抗紫外线的环氧树脂在金属支架四个侧面分别粘上一块安装有LED芯片的发光板103。通过金属引线106将发光板的正、负电极分别用焊锡与金属外电极102相连，四块发光板采取并联的方式连接。 

4、将上述完成的金属支架放进石英外管104中，一端先用氢氧焰封闭，抽真空后另一端再用氢氧焰密封。即完成LED紫外线杀菌灯制作。 

Claims (3)

1.一种LED紫外线杀菌灯，它包括多边形金属支架(100)、绝缘套管(101)、金属外电极(102)、发光板(103)、石英外管(104)、石英内管(105)和金属引线(106)，其特征在于：三到六个发光板通过环氧胶粘贴在相应的正三到六边形金属支架(100)的各个侧面上，发光板的两侧正、负电极通过金属引线(106)分别用焊锡与金属外电极(102)相连，发光板之间采取并联的方式连接；金属外电极(102)用氢氧焰烧结在石英玻璃内管(105)的底部中心位置，一端套上绝缘套管(101)，并使用抗紫外线的环氧树脂固定在多边形金属棒(100)两端的安装孔中；完成上述安装的金属支架套上石英玻璃外管(104)后，一端先用氢氧焰使石英玻璃内管(105)与石英玻璃外管(104)间封闭，抽真空后另一端同样用氢氧焰密封。

2.根据权利要求1所述的一种LED紫外线杀菌灯，其特征在于：所述的多边形金属支架(100)是一个正N边形的金属棒，其中N为发光板的数量且N＝3-6，金属棒的两端有绝缘套(101)的安装孔。

3.根据权利要求1所述的一种LED紫外线杀菌灯，其特征在于：所述的发光板(103)由PCB电路板(107)、LED芯片(108)、电极引线(109)、正电极金丝(110)和负电极金(111)组成，LED芯片(108)等距离均匀排布在PCB电路板(107)上，芯片用银浆粘到PCB电路板，采用超声热压的方法将芯片的正、负金丝引线分别焊接到电路板上相应的金电极上。 

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