空气净化装置、照明装置和灯具的制作方法
本发明涉及空气净化装置。本发明还涉及包含空气净化装置的照明装置和包含照明装置的灯具。
背景技术：
通过引用并入的已公开的专利申请WO2014/097089公开了用来照明和净化空气的照明单元和灯具。照明单元包含在使用中空气流过的光催化体积。光催化体积包含光催化材料，光催化材料被配置成在撞击在材料上的光的作用下作为空气气流中的气体之间的光反应中的催化剂。照明单元至少包含向光催化体积发射光的固态光发射器，并且所发射的光至少包含帮助空气气流中的气体之间的光反应的光。
所引用的文档中的照明单元的光催化体积包含诸如孔和洞之类的开放空间，通过开放空间，空气气流能够从光催化体积的一侧流到光催化体积的另一侧。在很多典型的使用情况中，可能在这些开放空间内部或是在开放空间的进入窗口处，细菌菌落开始生长，这是因为这样的细菌从环境中通过空气气流被运送到光催化体积的表面上，并且因为在照明单元中往往有相对良好的用于这样的细菌生长的气候。在相对湿润和/或温暖的气候中，水可以在照明单元中凝结，然后水以及相对高的温度为细菌生长提供了非常好的气候。如果太多的细菌菌落形成，由于光催化体积可能变得不太能渗透空气，并且细菌或细菌残骸可能向流过光催化体积的空气提供不合意的化合物(以气相)，有效的空气净化不再可能。此外，大量的细菌菌落可能引起健康风险，因为由细菌或是残骸释放的气体可能是有毒的，和/或相较于进入照明单元的气流中存在的细菌，更多的细菌可能存在于离开所引用的专利申请的照明单元的空气气流中。
技术实现要素：
本发明的目的是提供比已知的空气净化装置更安全的空气净化装置。
本发明的第一方面提供空气净化装置。本发明的第二方面提供照明装置。本发明的第三方面提供灯具。有利实施例在从属权利要求中限定。
根据本发明的一方面的用来净化空气的空气净化装置包含空气入口、空气出口、光催化体积、第一固态光发射器和第二固态光发射器。空气入口用来接收空气气流。光催化体积包含光催化材料，并且被配置用来允许空气流过光催化体积，以便流过光催化体积的空气的至少一部分与光催化材料接触。光催化体积被设置在空气入口和空气出口之间，以确保在使用中，由空气入口接收的空气气流的至少一部分流过光催化体积。光催化材料被配置成在UV光的作用下作为流过光催化体积的空气中的气体之间的光反应中的催化剂。第一固态光发射器被配置来发射UV光，以及被设置为朝向光催化体积发射UV光，以便激活光催化材料以用作流过光催化体积的空气中的气体之间的光反应中的催化剂。第二固态光发射器被配置为以具有从400纳米到450纳米的范围内的峰值波长的光发射谱来发射深蓝光。第二固态光发射器被设置为朝向光催化体积发射深蓝光。
空气净化装置在使用中作为空气净化器操作，因为空气沿着由撞击在光催化材料上的UV光激活的光催化材料流动，因此，在空气气流中的有害的或不合意的气体可以朝向不太有害或不合意的气体进行反应。光催化体积还接收深蓝光。深蓝光用作对光催化体积进行杀菌的光。细菌被这种光杀灭。如此，大多数的细菌不会在光催化体积中安居并且不会生长为大的菌落。因此，防止了由于光催化体积的空气通道(在使用中，空气通过空气通道流过光催化体积)被细菌菌落堵塞或封住，所以光催化体积变得不太有效。另外，通过空气净化装置的空气出口排放有害气体(由细菌产生的或源于细菌残骸)的风险被降低。因此获得了更安全的空气净化装置。
在使用空气(在使用中)不得不流过的光催化体积的空气净化器领域工作的技术人员未意识到深蓝光的有利效果。对技术人员来说，包含附加的固态光发射器不是显而易见的，因为看起来会很大程度上影响空气净化装置的功率效率。在其领域中，技术人员仅仅知道通过将空气加热到相对高的温度从而热杀灭细菌来防止细菌，或者技术人员知道其中必须定期更换或清洁光催化体积的解决办法。
深蓝光的光发射谱具有从400纳米到450纳米的范围内的峰值波长。可选地，该峰值波长在从405纳米到445纳米的范围内。可选地，当宽度作为半高全宽值来测量时，深蓝光的光发射谱的宽度小于75纳米。可选地，当宽度作为半高全宽值来测量时，深蓝光的光发射谱的宽度小于50纳米。
朝向光催化体积发射深蓝光和UV光。因此，光至少落在从外部可见的光催化体积的表面上。光催化体积被设置用来允许空气气流流过光催化体积，这意味着至少有孔洞或空气通道。深蓝光和UV光还可以通过这样的孔洞或空气通道透射进入光催化体积内部。
空气净化装置还包含控制器，用于控制第二固态光发射器的开启和关闭状态。控制器还可以被配置为控制空气净化装置的其它部件，诸如例如第一固态光发射器。这实现控制第一固态光发射器，以便光催化体积被良好地杀菌，同时防止太多功率被使用。例如，控制器可以被配置为控制第二固态光发射器在特定时间段的定期的时间间隔期间处于开启模式。
控制器被配置为控制第二固态光发射器在第一固态光发射器未发射光时也进入开启状态。因此，当空气净化装置未在净化空气(并且要被关闭)时，光催化体积仍然由深蓝光进行杀菌，因此确保空气净化装置相对安全。
通常，当空气气流被引入处理空气并且在相对长的时间段内未使用的装置中时，可以感觉到由例如装置中生长的细菌的新陈代谢产物产生的特殊气味。这也可以适用于光催化体积。当看起来空气净化装置关闭时，这使得能对光催化体积进行杀菌。因此还防止在相对长的时间段的不活动之后，当空气净化装置被控制进入操作时可以感觉到难闻的气味。当第一固态光发射器未在发射光并且因此在关闭模式时，可以的是，控制器控制第二固态光发射器继续处于开启模式，或仅在有限的时间段内处于开启模式，或在特定时间段的定期的时间间隔期间处于开启模式。
如上所述，对光催化体积的杀菌可以在相对低的功率水平完成，从而防止空气净化装置在其不处于空气净化模式时消耗太多功率。当第一固态光发射器在开启状态时第二固态光发射器在开启模式，这看起来合理，然而，控制器还可以被配置为当第一固态光发射器在发射光时控制第二光发射器在时间段内处于关闭模式，以便节省一些能量，同时仍保持对光催化体积的有效杀菌。
可选地，‘至少一段时间’包含以下之一：第一固态光发射器未发射光的大约整个时间段，第一固态光发射器未发射光的时间段中的有限时间段，第一固态光发射器未发射光的时间段期间的在定期或不定期的时间间隔上的时间段。
可选地，第二固态光发射器的光强度被选择为在光催化体积处获得从10mWh/cm2到30mWh/cm2的范围内的深蓝光的光能量密度。发明人已经发现，相对少量的深蓝光必须撞击在光催化体积上，以获得对光催化体积进行杀菌的效果。从而，附加光源的可能的不利影响(即降低空气净化装置的功率效率)在空气净化装置保持安全并且空气净化装置保持有效的同时被克服了。
要注意的是，光催化体积可以具有良好限定的外表面，但是可以在其它的实施例中具有未良好限定的外表面，因为它的结构是例如基于非编织纤维的。至少能够限定在光催化体积周围的包络，并且该包络具有某些(虚拟)表面。深蓝光撞击在这样的(虚拟)表面的一部分上，并且根据这个实施例，在深蓝光撞击的包络的(虚像)平面的部分处，深蓝光的光能量密度在10mWh/cm2到30mWh/cm2内。这个光强度低，因此，第一固态光发射器可以是不消耗很多功率的固态光发射器。
可选地，深蓝光的光发射谱的峰值波长在从415纳米到435纳米的范围内。众所周知，具有这样的峰值波长的深蓝光对光催化体积的杀菌是有效的。
可选地，由第一固态光发射器发出的UV光具有从300纳米到400纳米的范围内的峰值波长。
可选地，光催化体积包含细长结构，并且在细长结构的表面的至少一部分上提供光催化材料。细长结构具有相对大的表面，因此，大量的要清洁的空气可以与在相对大的表面上所提供的光催化材料接触。
可选地，细长结构是纤维，并且可选地，光催化体积是由纤维制成的编织或非编织的材料。这样的光催化体积的实施例可以是其可以容易地集成到空气净化装置中的紧凑(compact)过滤器。
可选地，空气净化装置还包含用来产生由空气入口接收的空气气流的空气气流发生器。空气气流发生器例如是通风机、风扇、吹风机等。要注意的是，本发明不局限于包含空气气流发生器的空气净化装置，因为空气净化装置还可以被耦合到已经产生空气气流的另一系统以便接收空气气流。这样的另一系统例如是建筑物的空调或空气清新系统。可选地，上述的控制器还控制空气气流发生器。例如，控制器可以开启和关闭空气气流发生器。或者，当空气气流发生器可以产生可控体积的空气气流时，控制器可以控制每单位时间由空气气流发生器移动的空气量。
可选地，第二固态光发射器被设置用于朝向空气净化装置的其它部件发射深蓝光。例如，深蓝光还朝向空气净化装置的外壳的内表面的一部分发射，或朝向空气入口或空气出口的一部分发射。从而空气净化装置的更多表面被杀菌。深蓝光撞击在其上的几个元件可以是部分反射的，以便于深蓝光被反射向更多要杀菌的地方。第二固态光发射器还可以具有光学元件，诸如例如用于向光催化体积和/或空气净化装置的其它部件反射光的一部分的反射器。可选地，光催化体积对至少深蓝光是部分透光的。这意味着例如，光催化体积中的空气通道也允许通过光催化体积的深蓝光的部分传输，以便于在光催化体积的另一侧设置的部件接收深蓝光的一部分。光催化体积中的空气通道包含例如也贡献于通过空气通道的光传输的部分光反射的壁。
根据本发明的另一方面，提供包含光源和根据上述实施例的空气净化装置的照明装置。光源和空气净化装置的集成可以带来关于获得可以容易地安装在建筑物中的灯具或灯设备中的相对紧凑装置的优点。另外，向光源提供的功率可以被用来向空气净化装置提供功率。
可选地，照明装置包含发光材料。发光材料被配置为将UV光转换成可见光，并且被设置为接收由空气净化装置的第一固态光发射器发射的UV光的一部分。照明装置还包含光射出窗口，用于向照明装置的周围环境发射可见光的至少一部分。在这个实施例中，由第一固态光发射器生成的UV光的一部分还撞击在发光材料上，并且被转换为可见光。从而发光材料和空气净化装置的第一固态光发射器一起形成照明装置的光源。在这个实施例中，不是必须提供附加的光源，并且由第一固态光发射器产生的光被更高效地利用。例如，当大部分产生的UV光未有效贡献于通过光催化材料的空气净化时，则本实施例对于功率使用来说是特别高效的，因为没有UV光被浪费。还可以的是，光催化体积部分地用透明或半透明的材料来构建，以获得深蓝光通过光催化体积的部分透射。
根据本发明的另一个方面，提供包含根据以上讨论的照明装置的实施例之一的照明装置的灯具。
根据本发明的方面的照明装置和灯具也提供与根据本发明的一个方面的空气净化装置相同的益处，并且具有相似实施例，该相似实施例具有和空气净化系统的对应实施例相似的效果。
本发明的这些或其它方面从下文中描述的实施例显而易见，并且将会参照在下文中描述的实施例来阐述。
本领域技术人员将会理解，上面提到的本发明的选项、实施方式和/或方面中的两个或更多个可以以任何被认为有用的方式来组合。
与所描述的对空气净化系统的修改和变化对应的、对空气净化装置、照明装置以及灯具的修改和变化可以由本领域技术人员基于本说明书来实现。
附图说明
在附图中：
图1a在横截面图中示意性地示出空气净化装置的实施例，
图1b示意性地示出第一固态光发射器和第二固态光发射器的光发射谱的实施例，
图2示意性地示出空气净化装置的另一个实施例的一部分的分解图，
图3a在分解图中示意性地示出光催化体积的实施例，
图3b在横截面图中示意性地示出光催化体积的另一个实施例，
图4a示意性地示出照明装置的三维图，
图4b和4c示意性地示出图4a的照明装置沿Ⅳ-Ⅳ’线的横截面图的可能实施例，以及
图5示意性地示出包含灯具的两个不同实施例的建筑物的空间的内部。
应该注意的是，在不同附图中由相同引用数字标记的项具有相同的结构特征和相同的功能，或者是相同的信号。在这样的项的功能和/或结构已经被解释的情况下，没有必要在具体实施方式中重复对其解释。
附图仅是图解性的，不是按比例绘制。特别地为了清楚，一些尺寸被强烈夸大。
具体实施方式
图1a在横截面图中示意性地示出空气净化装置100的实施例。空气净化装置100包含：外壳130，外壳130具有用于接收(输入)空气气流140的空气入口132、用于提供(输出)空气气流142的空气出口134、和空气净化体积150，空气净化体积150的包络152示意性地由虚线示出。
光催化体积150被设置在空气入口132和空气出口134之间。光催化体积150被设置用来允许空气流过光催化体积150。在图1a的实施例中，几乎整个(输入)空气气流140将通过光催化体积150。这意味着光催化体积150至少具有空气可以流过的空气通道(未明确示出)。光催化体积150包含光催化材料，光催化材料被提供于在使用中空气沿着其流过的光催化体积150的表面的至少一部分处。因此，在实际实施例中，面对空气通道的表面的至少一部分包含光催化材料。光催化材料被配置成在UV光作用下作为在使用中流过光催化体积150的空气中的气体之间的光反应中的催化剂。在图1a的特定实施例中，光催化体积包含纤维154，纤维154以非编织配置来共同形成光催化体积150。在纤维154之间，仍然存在允许空气流过光催化体积150的开放空间。纤维154的表面的部分被涂覆有光催化材料。
空气净化装置100还包含第一固态光发射器102和第二固态光发射器122.第一固态光发射器102被配置来发射UV(紫外)光104。由第一固态光发射器发射的光束以及固态光发射器102在空气净化装置100内被设置的位置被选择为使得UV光104朝向光催化体积150被传输，以允许UV光104激活光催化体积150的光催化材料。因此，当第一固态光发射器102发射UV光104以及空气入口132接收(输入)空气气流140时，空气净化装置100从空气气流140中去除至少一部分难闻或有害的气体，并且通过空气出口134提供比(输入)空气气流140更清洁的(输出)空气气流142。空气净化装置100的实施例不局限于具有单个第一固态光发射器的实施例。在一个实施例中，空气净化装置包含向光催化体积发射UV光104的多个固态光发射器。这样的发射UV光104的多个固态光发射器可以以一维或二维阵列来设置，或可以以特定的3d配置来设置，以获得对光催化体积150的最好照射。
第二固态光发射器122向光催化体积150发射深蓝光124，以用于对光催化体积150杀菌。深蓝光124具有特定的光发射谱，该光发射谱的峰值波长在从400纳米到450纳米的范围内。波长在这个范围内的深蓝光124有效的杀死细菌和/或使细菌失活，从而防止细菌菌落可以在光催化体积150中生长。在另一个实施例中，峰值波长在从405纳米到445纳米的范围内。在又一个实施例中，峰值波长在从415纳米到435纳米的范围内。深蓝光124撞击于光催化体积150上、在光催化体积150的特定表面或侧面的一部分处。这一表面或侧面不总是(例如，由于纤维154的非编织结构)良好限定的表面，而是在本文中，我们假定当虚拟包络152被环绕着光催化体积150绘制时，虚拟包络152限定光催化体积150的(虚拟)表面154。因此，深蓝光124撞击于光催化体积150的(虚拟)表面154的一部分上，并且在一个实施例中，撞击于该部分上的深蓝光124的光能量密度在从10到30每平方厘米毫瓦时(mWh/cm2)的范围内。这一光能量密度在深蓝光124撞击在光催化体积150上的光催化体积150的(虚拟)表面处确定。可选地，如在光催化体积150的(虚拟)表面处测量的，深蓝光124的光能量密度在从15到25mWh/cm2的范围内。在光催化体积150的(虚拟)表面154处的深蓝光124的光能量密度取决于由第二固态光发射器122发射的光的量、由第二固态光发射器122发射的光束宽度、光催化体积150和第二固态光发射器122之间的距离、以及在深蓝光124的光传输路径上发生的其它可选光学效应(诸如例如，深蓝光124被外壳130的壁的反射)。在实际实施例中，将要由固态光发射器122发射的功率量可以相对较低，例如低于0.5瓦。要注意的是，在一个实施例中，空气净化装置100包含向光催化体积发射深蓝光124的多个第二固态光发射器122。这样的多个第二固态光发射器122可以例如和多个第一固态光发射器102一起，以一维或二维阵列来设置，或可以以允许对光催化体积150的良好照射的特定3d配置来设置。
可选地，空气净化装置100包含控制器110。控制器110耦合到第一固态光发射器102和/或第二固态光发射器122，并且向相应固态光发射器102、122提供可选择的控制信号112、114，来控制它们的开启和关闭状态。控制器110可以通过例如将第一固态光发射器102控制在开启和关闭状态，来控制空气净化装置100的空气净化操作。空气净化装置100还可以包含诸如风扇或通风机之类的空气气流发生器，并且控制器110也可以被配置来控制空气气流发生器的操作。控制器110还可以被配置来将第二固态光发射器122控制在开启或关闭状态，以获得对光催化体积150的有效杀菌。在一个示例中，控制器110以定期的时间间隔控制第二固态光发射器122处于开启状态达特定时间段，以获得堆光催化体积150的足够杀菌。在一个示例中，控制器110将第二固态光发射器122控制在开启状态，同时第一固态光发射器122也被控制在开启状态。在另外一个有利的示例中，控制器110将第二固态光发射器122也控制在开启状态，同时第一固态光发射器122在关闭状态，以便在空气净化装置100未有效净化空气气流140时，继续对光催化体积的杀菌。控制信号112、114可以是低功率信号，用于控制驱动相应固态光发射器102、122的驱动电路。当控制器110被配置为产生这样的高功率信号时，控制信号112、114还可以是固态光发射器102、122的驱动信号。
附图1b示意性地分别示出第一固态光发射器102的光发射谱172和第二固态光发射器122的光发射谱174的实施例。图170的x轴代表发射的光的波长λ，同时y轴代表发射的光的(归一化)强度I。光发射谱172是第一固态光发射器102的光发射谱的示例。光发射谱172代表UV光，并且因此，它的峰值波长λpeak1至少小于400纳米。可选地，光发射谱172的几乎所有波长都低于400纳米。可选地，光发射谱172的峰值波长λpeak1在从300纳米到400纳米的范围内。可选地，光发射谱172的几乎所有波长在从300纳米到400纳米的范围内。光发射谱174是第二固态光发射器122的光发射谱的示例，并且代表深蓝光。光发射谱174的峰值波长λpeak2在400到450纳米之间，可选地，在405纳米到445纳米之间，并且可选地，在415纳米到435纳米之间。在一个实施例中，光发射谱174的宽度WFWHM在被确立为半高全宽值时小于75纳米，可选地小于50纳米，或者可选地小于35纳米。
可选地，由第二固态光发射器122发射的深蓝光124不仅撞击于光催化体积150上，而且还撞击于空气净化装置100的其他部件上。例如，深蓝光122可以撞击于外壳130的(内)壁的部分上，来给壁杀菌以及防止细菌菌落在壁上生长。空气入口132可以包含例如空气入口过滤器，并且深蓝光122还可以撞击于空气入口过滤器上以防止细菌在该空气入口过滤器的空气通道内开始生长。可选地，光催化体积150对深蓝光122是部分透光的。这意味着撞击于光催化体积150的(虚拟)表面154上的深蓝光122的一部分在另一个表面(例如，相对表面)离开光催化体积150。当深蓝光122被部分透射通过光催化体积150时，光催化体积150内部的空气通道也会被良好杀菌，并且在光催化体积150的另一侧的部件也可以被杀菌。
空气净化领域的技术人员知道在UV光的作用下帮助空气气流中的气体之间的反应的合适的光催化材料。这些材料是加速光反应的催化剂。在空气净化的上下文中，并且因此，在本发明的上下文中，在特定波长的光的作用下，它们帮助空气气流中的气体之间的反应，从而空气气流中的有害或不合意的气体被消除。光催化材料仅仅操作作为在它们接收特定波长的光时的良好催化剂。在本发明的上下文中，这些特定波长在UV光谱范围内。熟知的可以被用来净化空气的光催化材料的示例是：TiO2、SrTiO3、Na2Ti6O13、BaTi4O3、K2La2Ti3O10、ZrO2、K4Nb6O17、Sr2Nb2O7、K3Ta3Si2O13、LiTaO3、NaTaO3、KTaO3、BaTa2O6、CaTa2O6、RbNdTa2O7、SrTa2O6、Sr2Ta2O7、RbNbWO6、RbTaWO6、CsNbWO6、CsTaWO6、ZnGa2O4、LiInO2、NaInO2、CaIn2O4、SrIn2O4、Zn2GeO4、Sr2SnO4、NaSbO3、CaSb2O6、Ca2Sb2O7、Sr2Sb2O7、LaTiO2N、CaNbO2N、TaON、Ta3N5、CaTaO2N、SrTaO2N、BaTaO2N、LaTaO2N、TiONx、Ti1-xTaxO2-xNx、LaTaON2、TiO2-2xNxFx、用于引起光谱的可见光部分中的吸收的掺杂有诸如Fe或Co之类的过渡金属离子的TiO2、具有降低的带隙的准二维结构中的TiO2(参考例如Nature Chemistry,Volume 3,Issue 4,pp.296-300(2011))。备选地，可以使用在用光进行照射时生成反应性1O2的材料，反应性1O2转而进行实际的净化反应。这样的材料包含例如：吲哚花青绿、酞菁、亚甲基蓝、磺基罗丹明101、孟加拉玫瑰红、四苯基卟啉、细菌叶绿素a、香豆素6、香豆素343、香豆素314、香豆素30、DCV-5T。
TiO2在它接收紫外(UV)光时是一种有利的光催化材料。TiO2在它的晶体结构中还可以包含C或N，从而得到TiO(2-x):Cx或TiO(2-y):Ny。这些从纯TiO2衍生来的材料对UV光也敏感。
固态光发射器的示例为发光二极管(LED)、有机发光二极管LED、或者例如激光二极管。
图2在分解图中示意性地示出空气净化装置200的一部分的另一个实施例。在图2中，空气净化装置200的外壳未示出，但是外壳包含示出在图2中的元件，并且包含空气入口和空气出口。图2的实施例示出与图1中的光催化体积150基本等同的光催化体积150。代替一个第一固态光发射器和第二固态光发射器，空气净化装置200具有固态光发射器202、222的二维阵列206。二维阵列206具有多个第一固态光发射器202(非虚线)和两个第二固态光发射器222(虚线)。第一固态光发射器202被配置为向光催化体积150发射UV光，并且第二固态光发射器222被配置为向光催化体积150发射深蓝光。UV光和深蓝光的实施例在图1a和图1b的上下文中进行了讨论。阵列206的固态光发射器202、222通过功率线互相耦合。可选地，阵列206还包含传输指示第一固态光发射器202和/或第二固态光发射器222是否必须发射光的控制信号212、214的驱动电路和/或电连接。这样的控制信号212、214可以由根据图1a的上下文中讨论的实施例的产生这样的信号的控制器210来产生。空气净化单元200的实施例还包含在使用中产生朝向光催化体积150被传送的(输入)空气气流140的通风机280。固态光发射器202、222的阵列206可以被设置在通风机280和光催化体积150之间，以便固态光发射器202、222通过产生的空气气流140而冷却。通风机280被设置为从空气净化装置的外壳的外部通过空气入口吸收空气。可选地，控制器210还被配置为产生控制信号216，用于控制通风机280的开启和关闭状态。控制信号216可以被提供给通风机280的驱动电路，或者控制器210可以被配置为产生用于直接驱动通风机280的功率信号。例如，控制器在时间上的相同时刻将多个第一固态光发射器202和通风机280控制在开启状态。
要注意的是，空气净化装置200的实施例不是必定包含通风机280或用来产生(输入)空气气流140的另一手段。在其它实施例中，空气净化装置的空气入口耦合到例如建筑物的空气清新系统或空调系统的空气出口以接收空气气流。在另外的实施例中，空气净化装置的空气出口可以耦合到空气清新系统或空调系统的空气入口，从而得到通过空气净化装置的空气气流，并且因此，空气入口接收空气气流。
图3a在分解图中示意性地示出光催化体积300的实施例。图3b在横截面图中示意性地示出光催化体积350的另一个实施例。光催化体积300、350包含细长结构，在细长结构上、在细长结构的表面的至少一部分上提供光催化材料。
在图3a中，提供了由编织接线或纤维308(诸如玻璃或石英纤维或氧化铝或铝纳米线)的三层302、304、306的结构形成的光催化体积300的三维视图。光催化材料被提供在接线或纤维308上。在图3a中，三层302、304、306未绘制为直接在彼此的顶部上，但是在实际实施例中，编织细长元件的层位于彼此的顶部上。
图3b呈现了光催化体积350的另一个实施例的横截面图。光催化体积350包含几个以阵列状结构互相接触的细棒354。棒354例如在轴向方向上互相粘结或焊接。在棒354之间是开放空间352，开放空间352在(棒354的)轴向方向上从光催化体积350的一侧向光催化体积350的相对侧延伸。面对开放空间352的棒354的表面涂有光催化材料的层。
在光催化体积350的备选实施例中，图3b中的阴影圆圈354形成从光催化体积350的一侧到光催化体积350的相对侧的空心通道，并且面对空心通道的表面涂有光催化材料。用352指示的“白色”区域可以是固体材料。因此，光催化材料350可以由条352和条352之间的开放空间354形成。
在光催化体积350的备选实施例中，绘制的阴影圆圈354是在轴向方向上互相触碰的细管的横截面图。除管之外，管之间的空间352形成针对空气的通道，并且管的所有表面都可以涂有光催化材料。
图4a示意性地示出照明装置400的三维视图。照明装置400包含光管406，光管406至少部分透明以便于获得光射出窗口410。在光管的第一端部，提供包含空气通过其被抽取到光管406中的孔洞432的空气气流创建单元404。在光管的与第一端部相对的第二端部，被净化了的空气442通过孔洞离开光管。因此，空气入口由孔洞432和空气气流创建单元404形成，并且空气出口由第二端部处的孔洞(未示出)形成。光管406可以由例如玻璃或合成材料制成。光管406的至少一部分是透光的，并且具有光射出窗口410的功能。光射出窗口410可以是透明的或半透明的，并且至少能够透射对人裸眼可见的光。
图4b和4c示意性地示出图4a的照明装置沿Ⅳ-Ⅳ’线的横截面图的可能实施例，并且图4b呈现了光催化体积434在光反射设置中的第一实施例，并且图4c呈现了光催化体积464在光透射设置中的第二实施例。
图4b的横截面图430示出，在光管406内，提供TLED条438/436、两个光催化体积434、和发光元件432。在光管406内的所有的元件都具有细长形状，并且在光管406内沿着轴向方向延伸。TLED条438/436包含细长支撑条438(其可以是印刷电路板)，在细长支撑条438上提供在远离TLED条438/436的方向上发射光的多个LED 436。在TLED条438/436上提供两种类型的LED：发射UV光的LED和发射深蓝光的LED。UV光和深蓝光的实施例之前在例如图1a的上下文中讨论过。LED 436可以具有朗伯发光角分布，因此一些光还在侧向方向上朝向光催化体积434发射。光催化体积434例如由在其表面处包含光催化材料的纤维制成。光催化体积434被配置为使得它们至少部分地反射撞击于光催化材料的纤维上的光。例如，当光催化体积434中的纤维的密度相对大时，并且例如，TiO2被提供作为光催化材料，TiO2反射或散射光，因此，被反射回到光管中的光的部分也被朝向发光元件432发射。发光元件432至少包含将UV光转化为可见光的发光材料的层。照明装置400的光发射包含可见光。优选地，光管406对发射到周围环境中的光进行过滤，使得UV光不会被透射到周围环境中。
图4c的横截面图460呈现与图4b中的照明单元430相似的照明单元，并且该照明单元也具有所讨论的图4a的照明装置400的元件。然而，图4c的照明装置包含另一个发光元件462和另一个光催化体积464。光催化体积464被设置在TLED条438/436和发光元件462之间。光催化体积464可以是由在其表面包含光催化材料的非常细的接线或纤维制成的编织或非编织的细长元件。光催化体积464的密度被选择以便于在第一侧进入光催化体积464的光通过光催化体积464(至少部分地)被透射到光催化体积464的第二侧。通过光催化体积464的透射还可以包括光的反射和散射。因此，撞击于发光元件462上的光通过光催化体积464至少部分地透射。发光元件462至少包含将UV转换为可见光的发光材料的层。
图4a、4b、4c的照明装置400的实施例可以被配置为用在适合于传统放电管的传统灯具中。因此，照明装置400可以在两端具有两个引脚以连接到市电电源，并且照明装置400可以包含附加的电路来将通过那两个引脚接收的功率转换为适合于与LED 436一起使用的功率。
照明领域的技术人员了解适合于将UV光转换为可见光的发光材料。例如，这样的发光材料被广泛用于荧光灯管中。合适的发光材料的实施例可以是但不限于有机磷光体、无机磷光体、量子点、量子棒。
图5示意性地示出包含两个灯具504、506的房间500的内部。在房间500的天花板502处，提供包含根据本发明一方面的照明装置的灯具504。例如，根据图4a、4b或4c的实施例的照明装置400被提供在灯具504中。在房间500的壁508处，提供包含根据本发明一方面的照明装置的壁灯。除了给房间500照明之外，灯具504、506还提供空气净化的有利效果。
总之，本文提供空气净化装置，提供照明装置和灯具。空气净化装置包含空气入口、空气出口、光催化体积、第一固态光发射器和第二固态光发射器。空气入口接收空气气流。光催化体积包含光催化材料，并且空气气流流过光催化体积以使一些空气与光催化材料接触。光催化体积在空气入口和空气出口之间。光催化材料是在UV光的作用下、在空气气流中的气体之间的光反应中的催化剂。第一固态光发射器向光催化体积发射UV光。第二固态光发射器向光催化体积发射深蓝光。深蓝光具有在400纳米到450纳米之间的峰值波长。
空气净化装置、照明装置和灯具的示例被限定在下面被编号的条款中：
1.一种空气净化装置(100、200)，用于净化空气，空气净化装置(100、200)包含：
-用于接收空气气流(140)的空气入口(132)，
-空气出口(134)，
-包含光催化材料的光催化体积(150、300、350、434、464)，光催化体积(150、300、350、434、464)被设置为允许空气流过光催化体积(150、300、350、434、464)，使得流过光催化体积(150、300、350、434、464)的空气的至少一部分与光催化材料接触，光催化体积(150、300、350、434、464)被设置在空气入口(132)和空气出口(134)之间，以确保在使用中，由空气入口(132)接收的空气气流(140)的至少一部分流过光催化体积(150、300、350、434、464)，光催化材料被配置成在UV光(104)的作用下作为流过光催化体积(150、300、350、434、464)的空气中的气体之间的光反应中的催化剂，
-第一固态光发射器(102、202)，被设置为发射UV光(104)，以及朝向光催化体积(150、300、350、434、464)发射UV光(104)，以便激活光催化材料以用作催化剂，
-第二固态光发射器(122、222)，被设置为以具有从400纳米到450纳米的范围内的峰值波长(λpeak2)的光发射谱(174)来发射深蓝光(124)，第二固态光发射器(122、222)被设置为朝向光催化体积发射深蓝光(124)。
2.根据条款1所述的空气净化装置(100、200)，其中第二固态光发射器(122、222)的光强度被选择为在光催化体积(150、300、350、434、464)处获得从10mWh/cm2到30mWh/cm2的范围内的深蓝光(124)的光能量密度。
3.根据上述任一条款所述的空气净化装置(100、200)，其中深蓝光(124)的光发射谱的峰值波长(λpeak2)在从415纳米到435纳米的范围内。
4.根据上述任一条款所述的空气净化装置(100、200)，还包含控制器(110)，用于控制第二固态光发射器(122、222)的开启和关闭状态。
5.根据条款4所述的空气净化装置(100、200)，其中控制器(110)被配置为控制第二固态光发射器(122、222)在第一固态光发射器(102、202)未发射光时也进入开启状态。
6.根据上述任一条款所述的空气净化装置(100、200)，其中由第一固态光发射器(102、202)发射的UV光(104)具有在从300纳米到400纳米的范围内的峰值波长。
7.根据上述任一条款所述的空气净化装置(100、200)，其中光催化体积(150、300、350、434、464)包含细长结构(154、308、354)和在细长结构(154、308、354)的表面的至少一部分上提供的光催化材料。
8.根据条款7所述的空气净化装置(100、200)，其中细长结构(154、308、354)是纤维(154、308)，并且可选地，光催化体积是由纤维(154、308)制成的编织或非编织材料。
9.根据上述任一条款所述的空气净化装置(100、200)，还包含用于产生由空气入口(132)接收的空气气流(140)的空气气流发生器(280)。
10.根据上述任一条款所述的空气净化装置(100、200)，其中第二固态光发射器(122、222)被设置用于朝向空气净化装置(100、200)的其它部件发射深篮光(124)，诸如例如朝向空气净化装置(100、200)的外壳(130)的内表面的一部分发射深蓝光。
11.一种照明装置(400、430、460)，包含光源(436)以及根据上述任一条款所述的空气净化装置(100、200)。
12.根据条款11所述的照明装置(400、430、460)，还包含被配置为将UV光(104)转换成可见光的发光材料(432、462)，其中发光材料(432、462)被设置为接收由空气净化装置(100、200)的第一固体光发射器(102、202)发射的UV光(104)的一部分，照明装置(400、430、460)还包括用于朝向照明装置(400、430、460)的周围环境发射可见光的至少一部分的光射出窗口(410)。
13.一种灯具(504、506)，包含根据条款11所述的照明装置(400、430、460)。
应该注意的是，上面提到的实施例说明而不是限制本发明，并且在不脱离所附权利要求的范围的情况下，本领域的技术人员将能够设计很多备选实施例。
在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。动词‘包含’和它的词形变化的使用不排除除了权利要求中所陈述的那些之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以借助于包含几个不同元件的硬件来实施，并且控制器可以借助于适当编程的电脑或处理器来实施。在枚举了几个装置的装置权利要求中，这些装置中的几个装置可以通过硬件的同一项来体现。仅凭在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
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