專利名稱：一種led紫外線殺菌燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種紫外線殺菌燈，特別涉及ー種LED紫外線殺菌燈，它適用于空氣消毒和水浄化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紫外線殺菌是利用細(xì)胞對(duì)波長(zhǎng)位于250 270nm的紫外線有最大的吸收，被吸收的紫外線作用于細(xì)胞遺傳物質(zhì)(脫氧核糖核酸，DNA)，它起到一種光化作用，紫外光子的能量被DNA中的堿基對(duì)吸收，引起遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。通常的紫外線殺菌燈(UV燈)實(shí)際上是屬于ー種低壓汞燈，和普通日光燈一祥，利用較低汞蒸汽壓(< I(T2Pa)被激化而發(fā)射紫外線。不同的是日光燈的燈管采用的是普通玻璃，而殺菌燈的燈管一般采用石英玻璃制作，因?yàn)槭⒉Ａ?duì)紫外線各波段都有很高的透過(guò)率(達(dá)80% -90% )，是做殺菌燈的最佳材料。紫外線殺菌燈的發(fā)光譜線主要有254nm 和185nm兩條。254nm紫外線通過(guò)照射微生物的DNA來(lái)殺滅細(xì)菌，185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3 (臭氧)，臭氧具有強(qiáng)氧化作用而可以有效地殺滅細(xì)菌。真正具有殺菌作用的是UVC波段(波長(zhǎng)100 275nm)的紫外線，該波段紫外線很容易被生物體的DNA吸收，尤其以254nm左右的紫外線最佳，因此在紫外線殺菌燈工作過(guò)程中，真正起作用的是254nm波長(zhǎng)的紫外線。目前，紫外線殺菌燈主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題I、紫外線光照強(qiáng)度衰退較快，壽命不長(zhǎng)。石英燈管在點(diǎn)燃2000-3000小時(shí)后，紫外線強(qiáng)度會(huì)減到初始時(shí)的70% 80%。目前，國(guó)產(chǎn)紫外燈有效壽命一般為1000 3000小時(shí)，進(jìn)ロ低壓燈管的有效運(yùn)行時(shí)間也只有8000 12000小時(shí)。2、在殺菌過(guò)程中，真正起作用的是254nm波長(zhǎng)的紫外光，因此殺菌燈可利用的紫外光強(qiáng)度較低，即發(fā)光效率較低。3、元素汞是對(duì)人體極端有害的物質(zhì)，容易造成環(huán)境污染，產(chǎn)品回收將是一個(gè)很大的問(wèn)題，一旦泄漏將對(duì)環(huán)境構(gòu)成極大地威脅。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供ー種LED紫外線殺菌燈，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的紫外線光照強(qiáng)度衰退較快，發(fā)光效率較低和元素汞是對(duì)人體有毒有害的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的特征是1)采用發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)的紫外(波長(zhǎng)為250_270nm)半導(dǎo)體InGaN/AlGaN和MgZnO/ZnO異質(zhì)結(jié)和量子阱發(fā)光管(LED)作為光源。由于發(fā)光管的發(fā)散角約為120度，我們?cè)谌搅鶄€(gè)方向放置發(fā)光板，發(fā)光板放置越多，更能保證四個(gè)方向的發(fā)射強(qiáng)度均勻，達(dá)到與低壓汞燈等效的目的。2)采用PCB電路板為L(zhǎng)ED芯片的基板，在上面等間隔放置3-40個(gè)LED芯片，根據(jù)殺菌燈的長(zhǎng)度適當(dāng)選取。3)為了克服紫外線在空氣中衰減快的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了在石英管中保持真空的方案，將會(huì)大大提高紫外線的發(fā)射效率和使用壽命。4)為了方便替代現(xiàn)有的低壓汞燈，外殼選用與低壓汞燈相同規(guī)格(等長(zhǎng)、等直徑)的石英玻璃管封裝。正、負(fù)電極從石英管兩端引出，為發(fā)光管芯片引入工作所需的電流。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下如附圖I和2所示，紫外線殺菌燈包括長(zhǎng)條型的多邊形金屬支架100、絕緣套管 101、金屬外電極102、發(fā)光板103、石英外管104、石英內(nèi)管105和金屬引線106。所述的多邊形金屬支架100是ー個(gè)正N邊形的金屬棒，其中N為發(fā)光板的數(shù)量，N =3-6，金屬棒的兩端有絕緣套101的安裝孔；所述的發(fā)光板103結(jié)構(gòu)如附圖3所示，它由發(fā)光板PCB電路板107、LED芯片108、 電極引線109、正電極金絲110、負(fù)電極金絲111組成，LED芯片108等距離均勻排布在PCB 電路板107上，芯片用銀漿粘到PCB電路板，采用超聲熱壓的方法將芯片的正、負(fù)金絲引線分別焊接到電路板上相應(yīng)的金電極上；所述的石英外管104和石英內(nèi)管105與低壓萊燈相同。紫外線殺菌燈的制作過(guò)程如下I.將發(fā)光板103用環(huán)氧膠粘貼在多邊形金屬支架100的各個(gè)側(cè)面上；2.金屬外電極102用氫氧焰燒結(jié)在石英內(nèi)管105的底部中心位置，一端套上絕緣套管101，并使用抗紫外線的環(huán)氧樹(shù)脂固定在多邊形金屬棒100兩端的安裝孔中；3.將發(fā)光板的兩側(cè)正、負(fù)電極通過(guò)金屬引線106分別用焊錫與金屬外電極102相連，發(fā)光板之間采取并聯(lián)的方式連接；4.將完成上述安裝步驟的金屬支架放進(jìn)石英外管104后，一端先用氫氧焰使石英內(nèi)管105與石英外管104間封閉，抽真空后另一端同樣用氫氧焰密封，即完成LED紫外線殺菌燈制作。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、相對(duì)與低壓汞燈，LED具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)；2、LED封裝在真空中，提高紫外線的發(fā)射效率和LED使用壽命；3、方便替代現(xiàn)有的低壓汞燈。

圖I為L(zhǎng)ED紫外線殺菌燈整體結(jié)構(gòu)正面示意圖。圖2為L(zhǎng)ED紫外線殺菌燈截面示意圖。圖3為安裝LED芯片發(fā)光板示意圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)發(fā)明內(nèi)容和附圖說(shuō)明給出本發(fā)明的ー個(gè)組裝實(shí)例，結(jié)合實(shí)例進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)特征和功能特點(diǎn)。但此實(shí)例并不限制本發(fā)明范圍，合乎發(fā)明內(nèi)容和附圖說(shuō)明中描述的實(shí)例均應(yīng)包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。本實(shí)例是根據(jù)現(xiàn)有40W低壓汞燈為參照設(shè)計(jì)，外形尺寸取900*23mm。紫外發(fā)光管(LED)選取發(fā)光波長(zhǎng)為260nn的InGaN/AlGaN半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)器件，發(fā)光板103取寬IOmm長(zhǎng)800mm厚I. 5mmPCB板，在上面等間隔放置10個(gè) LED,間隔取80mm,長(zhǎng)條型的多邊形金屬支架100選取截面為10*10mm、長(zhǎng)為800mm的正方形銅條，兩端中心位置有直徑為7mm、深度為IOmm的孔,金屬外電極102選取直徑為5mm、長(zhǎng)度為IOOmm的銅棒，絕緣套管101選取內(nèi)徑為5mm、外徑為7mm、長(zhǎng)度為IOmm的特富龍空心管， 石英外管104選取外徑為23mm、厚度為I. 5mm、長(zhǎng)度為850mm的石英玻璃管，石英內(nèi)管105 選取外徑為20mm、厚度為I. 5mm、長(zhǎng)度為50mm的石英玻璃管。在此設(shè)計(jì)中，發(fā)光板采取四面放置的方式，共需40個(gè)LED芯片。根據(jù)LED芯片工作參數(shù)(20mA@6. 5V)，此紫外線殺菌燈的電功率是5. 2W。
具體實(shí)施方式
可以分為以下四個(gè)步驟I、將LED芯片用銀漿粘到圖3的108位置，采用超聲熱壓的方法將芯片的正、負(fù)金絲引線分別焊接到電路板上對(duì)應(yīng)的金電極上，采用相同的方法放置另外九塊LED芯片，LED 芯片之間采取并聯(lián)的方式連接。2、金屬外電極102先固定在石英玻璃管105的底部中心位置，一端套上絕緣套管 101，并使用抗紫外線的環(huán)氧樹(shù)脂固定在方形金屬棒100兩端，完成金屬支架的制作。3、使用抗紫外線的環(huán)氧樹(shù)脂在金屬支架四個(gè)側(cè)面分別粘上一塊安裝有LED芯片的發(fā)光板103。通過(guò)金屬引線106將發(fā)光板的正、負(fù)電極分別用焊錫與金屬外電極102相連，四塊發(fā)光板采取并聯(lián)的方式連接。4、將上述完成的金屬支架放進(jìn)石英外管104中，一端先用氫氧焰封閉，抽真空后另一端再用氫氧焰密封。即完成LED紫外線殺菌燈制作。
權(quán)利要求1.ー種LED紫外線殺菌燈，它包括多邊形金屬支架(100)、絕緣套管(101)、金屬外電極 (102)、發(fā)光板(103)、石英外管(104)、石英內(nèi)管(105)和金屬引線(106)，其特征在干三到六個(gè)發(fā)光板通過(guò)環(huán)氧膠粘貼在相應(yīng)的正三到六邊形金屬支架(100)的各個(gè)側(cè)面上，發(fā)光板的兩側(cè)正、負(fù)電極通過(guò)金屬引線(106)分別用焊錫與金屬外電極(102)相連，發(fā)光板之間采取并聯(lián)的方式連接；金屬外電極(102)用氫氧焰燒結(jié)在石英玻璃內(nèi)管(105)的底部中心位置，一端套上絕緣套管(101)，并使用抗紫外線的環(huán)氧樹(shù)脂固定在多邊形金屬棒(100)兩端的安裝孔中；完成上述安裝的金屬支架套上石英玻璃外管(104)后，一端先用氫氧焰使石英玻璃內(nèi)管(105)與石英玻璃外管(104)間封閉，抽真空后另一端同樣用氫氧焰密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種LED紫外線殺菌燈，其特征在于所述的多邊形金屬支架(100)是ー個(gè)正N邊形的金屬棒，其中N為發(fā)光板的數(shù)量且N = 3-6，金屬棒的兩端有絕緣套(101)的安裝孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種LED紫外線殺菌燈，其特征在于所述的發(fā)光板(103)由 PCB電路板(107)、LED芯片(108)、電極引線(109)、正電極金絲(110)和負(fù)電極金(111)組成，LED芯片(108)等距離均勻排布在PCB電路板(107)上，芯片用銀漿粘到PCB電路板， 采用超聲熱壓的方法將芯片的正、負(fù)金絲引線分別焊接到電路板上相應(yīng)的金電極上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種LED紫外線殺菌燈，它用于空氣消毒和水凈化技術(shù)領(lǐng)域。殺菌燈包括石英外管、長(zhǎng)條型金屬多邊形支架和發(fā)光板，發(fā)光板由紫外(波長(zhǎng)為250-270nm)半導(dǎo)體InGaN/AlGaN和MgZnO/ZnO異質(zhì)結(jié)和量子阱發(fā)光管(LED)和PCB電路板組成。本系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)有1、相對(duì)與低壓汞燈，LED具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)；2、LED封裝在真空中，提高紫外線的發(fā)射效率和LED使用壽命；3、方便替代現(xiàn)有的低壓汞燈。
文檔編號(hào)A61L9/20GK202342524SQ20112033391
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者俞國(guó)林, 陸志豪, 陳曦 申請(qǐng)人:俞國(guó)林, 陸志豪, 陳曦