专利名称：一种led紫外线杀菌灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种紫外线杀菌灯，特别涉及ー种LED紫外线杀菌灯，它适用于空气消毒和水浄化技术领域。
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)实际上是属于ー种低压汞灯，和普通日光灯一祥，利用较低汞蒸汽压(< I(T2Pa)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I、紫外线光照強度衰退较快，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，进ロ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ー种LED紫外线杀菌灯，解决现有技术中存在的紫外线光照強度衰退较快，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I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是ー个正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与低压萊灯相同。紫外线杀菌灯的制作过程如下I.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。
图I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ー个组装实例，结合实例进ー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低压汞灯为參照设计，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IOmm长800mm厚I. 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IOmm的孔,金属外电极102选取直径为5mm、长度为IOOmm的铜棒，绝缘套管101选取内径为5mm、外径为7mm、长度为IOmm的特富龙空心管， 石英外管104选取外径为23mm、厚度为I. 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I. 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芯片工作參数(20mA@6. 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I、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。
权利要求1.ー种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)，其特征在干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I所述的ー种LED紫外线杀菌灯，其特征在于所述的多边形金属支架(100)是ー个正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I所述的ー种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。
专利摘要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。
文档编号A61L9/20GK202342524SQ20112033391
公开日2012年7月25日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者俞国林, 陆志豪, 陈曦 申请人:俞国林, 陆志豪, 陈曦