[发明专利]LED紫外线杀菌灯

说明书

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106、LED芯片107、电极引线108、正电极金丝109、负电极金丝110组成，LED芯片107等距离均匀排布在PCB电路板106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109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；