TWI670453B - 小型空氣淨化裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種提高乙醛的除去性能之小型空氣淨化裝置。在使用光觸媒的小型空氣淨化裝置1中包含：框體2；配置於框體2內，包含二氧化鈦之光觸媒構件3；配置於框體2內，對光觸媒構件3照射紫外光，包含複數個LED元件43之發光部4；使框體2內的空氣流通之風扇5。

Description

小型空氣淨化裝置
本發明是關於使用光觸媒(photocatalyst)之小型空氣淨化裝置。
二氧化鈦(TiO2)等的光觸媒一受到紫外線的照射就活性化而產生強力的氧化還原作用，發揮有效地分解氮氧化物(nitrogen oxide)(NOx)、硫氧化物(sulfur oxide)(SOx)等的有害化合物(hazardous compound)或汙濁物等的作用。利用光觸媒的小型空氣淨化裝置已知有在具備吸氣口及排氣口的框體內收納紫外線燈(ultraviolet lamp)，並且在藉由該紫外線燈生成的紫外線的照射範圍內配置光觸媒(參照專利文獻1)。
[專利文獻1] 日本國特開2003-220123號公報
但是，在將二氧化鈦激發時若不使用很多螢光管(fluorescent tube)的黑光(black light)，則有乙醛(acetaldehyde)的除去性能不充分的問題點。而且，因螢光管的黑光為長條，故也有裝置成為大型的問題點。
本發明是鑑於前述情況所進行的創作，其目 的為提供一種可提高乙醛的除去性能，且可謀求小型化之小型空氣淨化裝置。
在本發明中提供一種小型空氣淨化裝置，包含：框體；配置於前述框體內，包含二氧化鈦之光觸媒構件；配置於前述框體內，對前述光觸媒構件照射紫外光，包含複數個LED元件之發光部；使前述框體內的空氣流通之風扇(fan)，前述發光部就前述框體內的空氣的流通方向，配置於比前述光觸媒構件還上游側，前述發光部具有：安裝有前述複數個LED元件之LED發光安裝基板，與連接於前述LED發光安裝基板之電源基板，前述複數個LED元件為50個以上，以20μm到200μm的間隔搭載於前述LED發光安裝基板，前述發光部的光輸出為600mW以上，前述電源基板在前述框體內露出。
在上述小型空氣淨化裝置中，前述LED發光安裝基板為安裝有前述各LED元件的銅基基板(copper base board)較佳。
在上述小型空氣淨化裝置中，前述風扇為多翼式風扇(sirocco fan)較佳。
在上述小型空氣淨化裝置中，前述光觸媒構件為塗佈二氧化鈦的粒子的聚酯較佳。
在上述小型空氣淨化裝置中，前述發光部為鹵素燈(halogen lamp)形狀的發光裝置，具有前述LED元件的高集積構造(integrated structure)較佳。
依照本發明，可提高乙醛的除去性能。
1‧‧‧小型空氣淨化裝置
2、41‧‧‧框體
2a‧‧‧吸氣口
2b‧‧‧排氣口
3‧‧‧陶瓷發泡體
4‧‧‧發光裝置
5‧‧‧風扇
6‧‧‧過濾器
7‧‧‧防蟲網
42‧‧‧LED發光安裝基板
43‧‧‧LED元件
44‧‧‧電源基板
45‧‧‧配線
421‧‧‧基板本體
422‧‧‧絕緣層
422a‧‧‧散熱部
423‧‧‧電路圖案
424‧‧‧散熱圖案
425‧‧‧白色保護層
426‧‧‧陽極電極
427‧‧‧陰極電極
428‧‧‧串聯連接部
431‧‧‧金屬線
圖1是顯示本發明的一實施形態的小型空氣淨化裝置之模式剖面說明圖。
圖2是LED發光部安裝基板之俯視圖，為13串4並的情形。
圖3是在Cu基板上裝上LED元件的安裝基板之部分剖面圖。
圖4是顯示乙醛的除去性能之圖表。
圖5是顯示變形例的小型空氣淨化裝置之模式剖面說明圖。
圖6是顯示以橫軸為正向電流(forward current)(mA)，以縱軸為LED光輸出(mW)的LED元件的動作性能之圖表。
圖1至圖3是顯示本發明的一實施形態，圖1是小型空氣淨化裝置之模式剖面說明圖。
如圖1所示，該小型空氣淨化裝置1具有：長方體狀的框體2；配置於框體2內，塗佈有二氧化鈦(TiO2)之陶瓷發泡體(ceramic foam)3；配置於框體2內，對陶瓷發泡體3照射紫外光之發光裝置4；使框體2內的空氣流通之風扇5；配置於框體2內，用以除去空氣的塵埃之過濾器(filter)6。
框體2由例如鋁構成，具有吸氣口2a與排氣口2b。在本實施形態中，吸氣口2a及排氣口2b各自設於互相對向的側面。在框體2內由吸氣口2a側朝排氣口2b 依風扇5、發光裝置4、陶瓷發泡體3、過濾器6的順序排列。
框體2成為空氣的流動方向的尺寸為20cm，與其正交的水平方向的尺寸為15cm，高度方向的尺寸為15cm。此處，習知的螢光管的黑光為長條，習知的框體的高度方向的尺寸至少需以20cm以上。而且，目前的情況為以一條黑光無效果而使用複數條。但是，藉由使用具有複數個LED元件43的發光裝置4，可使框體的高度方向的尺寸成15cm以下。如此，關於長方體狀的框體2的尺寸，若可使一邊為20cm以下，使其他的兩邊為15cm以下，則可成為[小型]的空氣淨化裝置。
而且，吸氣口2a與排氣口2b分別藉由由抗菌材料構成的防蟲網7各自覆蓋。據此，蟲不會被發光裝置4的光引誘而侵入到框體2內。
作為光觸媒構件的陶瓷發泡體3由例如氧化鋁(alumina)構成，內部成為三維網目構造。在陶瓷發泡體3的表面塗佈有作為光觸媒的二氧化鈦的粒子。二氧化鈦可藉由410nm以下的波長的光激發，將成為激發狀態的附近的空氣淨化。
風扇5在動作時將框體2內的空氣由吸氣口2a側送出到排氣口2b側。風扇5的型式任意，可為螺旋槳風扇(propeller fan)也可為多翼式風扇。藉由風扇5使用多翼式風扇，可有效地降低後述的發光裝置4的框體41的溫度，可提高發光裝置4的各LED元件43的光輸出。而 且，過濾器6以堵塞框體2內的排氣口2b的方式被配設。
作為發光部的發光裝置4具有：框體41；配置於框體41的內部的電源基板44；安裝於框體上部的LED發光安裝基板42之複數個LED元件43；連接用以將直流電力供給至電源基板44的外部電源(未圖示)之配線45。框體41由例如陶瓷構成，具有開口部。發光裝置4由框體41的開口部照射各LED元件43的光。
圖2是LED發光部安裝基板之俯視圖，為13串4並的情形。
如圖2所示，LED發光安裝基板42形成正方形狀，各LED元件43排列配置於縱方向及橫方向。電路圖案(circuit pattern)423具有一對陽極電極426及陰極電極427，將電力供給至各LED元件43。在本實施形態中，排列有13個LED元件43的4個串聯連接部428被並聯連接，合計52個LED元件43被使用。發光裝置4所使用的LED元件43的個數以50個以上較理想。
具體上，各LED元件43以平面視看為350μm×350μm，以20μm到200μm的安裝精度搭載於LED發光安裝基板42。藉由以該安裝精度搭載而實現各LED元件43的高集積構造。若具有各LED元件43的高集積構造，則框體41的形狀任意，例如框體41可使用鹵素燈形狀。本實施形態中的發光裝置4的光輸出為600mW以上。
圖3是在Cu基板上裝上LED元件的安裝基板之部分剖面圖。
如圖3所示，LED發光安裝基板42具有：由金屬構成的基板本體421；形成於基板本體421的上側，由樹脂構成的絕緣層422；形成於絕緣層422的上側，由金屬構成的電路圖案423及散熱圖案424；形成於絕緣層422的上側，由絕緣材構成的當作表層的白色保護層(resist layer)425。基板本體421由銅構成，貫通絕緣層422，藉由由金屬構成的散熱部422a與散熱圖案424連接。在本實施形態中，散熱部422a及散熱圖案424也由銅構成。絕緣層422由例如聚醯亞胺樹脂(polyimide resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、液晶聚合物(liquid crystal polymer)等構成，謀求具有導電性的基板本體421與電路圖案423的絕緣。電路圖案423由例如在表面(頂面)具有薄膜狀的金的銅構成，藉由各LED元件43與金屬線(wire)431電性連接。白色保護層425由例如混入有二氧化鈦的填料(filler)的環氧系的樹脂構成，呈現白色。
各LED元件43具有例如InGaN系的發光層，發出紫外光。各LED元件43的峰值波長(peak wavelength)以400nm以上410nm以下較佳。在本實施形態中，各LED元件43的峰值波長為405nm。在本實施形態中，各LED元件43為面朝上(face-up)型，各自藉由金屬線431與電路圖案423電性連接。
在如以上構成的小型空氣淨化裝置1中，藉由在由發光裝置4對陶瓷發泡體3照射紫外光的狀態下使風扇5動作，可藉由陶瓷發泡體3將由吸氣口2a取入的空 氣淨化並由排氣口2b排出。此處，藉由使用發出紫外光的LED元件43當作發光裝置4，以高集積高輸出構造，可使乙醛除去性能比使用螢光管的黑光還提高。
圖4是顯示以橫軸為時間，以縱軸為乙醛濃度之乙醛的除去性能之圖表。當調查乙醛的除去性能時，首先比較了使用使用螢光管的黑光者(以下為比較例)，與使用LED元件43之發光裝置4的LED發光安裝基板42以鋁基座(aluminum base)者(以下為實施例A)。此外，在比較例與實施例A中風扇係使用了螺旋槳風扇。當取得資料時，從一開始經過30分鐘時開始進行紫外線照射，從一開始經過220分鐘時結束紫外線照射。如圖4所示，實施例A與比較例比較，紫外線照射中的乙醛濃度降低了。據此可理解，藉由LED元件43以高集積高輸出構造，提高了乙醛除去性能。
其次，比較了實施例A，與LED發光安裝基板42以銅基座(copper base)者(以下為實施例B)。此外，在實施例B中風扇也使用了螺旋槳風扇。如圖4所示，實施例B與實施例A比較，紫外線照射中的乙醛濃度降低了。據此可理解，藉由發光裝置4的LED發光安裝基板42以銅基基板，更提高了乙醛除去性能。
其次，比較了實施例B，與風扇5以多翼式風扇者(以下為實施例C)。此外，在實施例C中LED發光安裝基板42也使用了銅基座者。如圖4所示，實施例C與實施例B比較，紫外線照射中的乙醛濃度降低了。據此 可理解，藉由小型空氣淨化裝置1的風扇5以多翼式風扇，更提高了乙醛除去性能。
其次，比較了實施例C，與如圖5所示卸下發光裝置4的框體41，將電源基板44敞開於空氣中者(以下為實施例D)。此外，在實施例D中LED發光安裝基板42也使用了銅基座者，使用了風扇5以多翼式風扇者。如圖4所示，實施例D與實施例C比較，紫外線照射中的乙醛濃度降低了。據此可理解，藉由未配設發光裝置4的框體41(使電源基板44露出)，更提高了乙醛除去性能。
圖6是顯示以橫軸為正向電流(mA)，以縱軸為LED光輸出(mW)的LED元件的動作性能之圖表。
如圖6所示可理解，LED元件43的光輸出依實施例A、實施例B、實施例C、實施例D的順序提高。此乃因提高LED的散熱所造成的。也就是說，若發光裝置4的LED發光安裝基板42以銅基基板，則比以鋁基基板的情形還提高LED元件43的光輸出，若小型空氣淨化裝置1的風扇5以多翼式風扇，則比螺旋槳風扇的情形還提高LED元件43的光輸出，若未配設發光裝置4的框體41，則比配設發光裝置4的框體41的情形還提高LED元件43的光輸出。
此外，在前述實施形態中雖然顯示了使用以405nm當作峰值波長的LED元件43，但峰值波長不被限定於此，也能以例如365nm。
而且，在前述實施形態中雖然顯示了使用塗佈二氧化鈦的粒子的陶瓷發泡體3，但若包含二氧化鈦的 話，則取代陶瓷發泡體3也能使用像聚酯(polyester)等的塑膠材料或像水等的液體。
以上雖然說明了本發明的實施的形態，但上述所記載的實施的形態不是限定與申請專利範圍有關的發明。而且，應留意在實施的形態中說明的特徵的組合的全部不一定對用以解決發明的課題的手段是必須此點。

Claims (4)

  1. 一種小型空氣淨化裝置，包含：框體；配置於該框體內，包含二氧化鈦之光觸媒構件；配置於該框體內，對該光觸媒構件照射紫外光，包含複數個LED元件之發光部；以及使該框體內的空氣流通之風扇，該發光部就該框體內的空氣的流通方向，配置於比該光觸媒構件還上游側，該發光部具有：安裝有該複數個LED元件之LED發光安裝基板，與連接於該LED發光安裝基板之電源基板，該複數個LED元件為50個以上，以20μm到200μm的間隔搭載於該LED發光安裝基板，該發光部的光輸出為600mW以上，該電源基板在該框體內露出。
  2. 如申請專利範圍第1項之小型空氣淨化裝置，其中該LED發光安裝基板為安裝有該各LED元件的銅基基板。
  3. 如申請專利範圍第2項之小型空氣淨化裝置，其中該風扇為多翼式風扇。
  4. 如申請專利範圍第1項之小型空氣淨化裝置，其中該光觸媒構件為塗佈二氧化鈦的粒子的聚酯。
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