格栅结构和紫外线灯具的制作方法

1.本实用新型涉及灯具技术领域，特别涉及一种格栅结构和应用该格栅结构的紫外线灯具。


背景技术：

2.上层平射式紫外线灯是指安装在2.1米以上高度的上层空间(该高度是指与地面或地板之间的距离)，可以水平向外发射紫外线(波长200-400nm)以对上层空间进行杀菌消毒的灯具。上层平射式紫外线灯在杀菌时人不需要离开杀菌场所，可在2.1米以下的下层空间自由活动或工作，杀菌消毒方便。
3.在现有技术中，上层平射式紫外线灯在紫外线光源外侧会设有格栅结构，该格栅结构通常包含多个水平且间隔设置的隔板，隔板通常为平板结构(包括：隔板全部为平板形状，如图1；或者隔板大部分为平板形状，但在进光位置的板体设有少量弯曲状板体，如图2)，紫外线光源发射的方向散乱的紫外线经过隔板截光处理后，使其大体呈水平方向向外射出，如图1和图2。为了简化表述，将这种格栅结构定义为格栅结构a，且后文中没有特别申明，“灯具”都是指“上层平射式紫外线灯”。
4.而上层平射式紫外线灯的安装高度越高，使用也相对越安全。现有技术的灯具(包含格栅结构a的灯具)，其发光角度偏大且精度低，导致其发射的紫外线容易射到2.1米以下的下层空间，尤其对于光源功率高于20w的大功率紫外灯，其发射的强紫外线对下层空间具有更大的安全危害。因此，现有技术的灯具为了保障灯具使用安全，通常安装在2.5米以上高度，而不适合安装在2.1米至2.5米的高度，尽管这个安装高度可以使紫外灯能更好的对下层空间进行间接杀菌。但是，现有技术的灯具，安装在2.1米至2.5米的高度时，其发射的紫外线还是容易射出至2.1米以下的下层空间，安全性能较差，通常只能达到《iec 62471灯和灯系统的光生物安全》标准中的低危险类的安全级别，也就是1类危险(risk group 1)；难以达到无危险类(exempt group) 的安全级别。
5.说明：本专利中紫外线灯具的发光角度是一个相对的参考值，区别于白光照明灯具所定义的发光角。按照国际照明委员会(cie)的标准，通常照明灯具会定义发光强度达到法线发光强度的50％处、两边所形成的夹角为发光角，也称为半光强角。但由于本专利的方案研究的是紫外线的安全性，即便下层空间的紫外线辐射强度达到法线方向辐射强度的5％，也有可能对人构成危险，因此本专利所说的紫外线发光角是一个安全辐射强度所对应的角度。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的是提供一种格栅结构，应用于紫外线灯具，旨在使得紫外线灯具发射的紫外线经格栅结构后较为水平的射出，降低射入下层空间的可能，从而提高紫外线灯具使用的安全性。
7.为实现上述目的，本实用新型提出的格栅结构包括至少两个在上下方向上呈间隔
设置的隔板，每一个所述隔板的上表面和下表面设有吸光层，相邻的两个所述隔板围合形成出光孔；
8.在所述出光孔的出光方向上，每一个所述隔板包括依次连接的进光段、滤光段以及出光段，且所述进过段、所述滤光段以及所述出光段分别为依次连接的第一板体、第二板体以及第三板体，所述滤光段的上表面和下表面分别设有多个上凸起和多个下凸起，所述上凸起的顶部和所述下凸起的底部的高度差大于1.5
㎜
。
附图说明
9.图1为采用了水平格栅方案a一实施例的紫外线灯具在出光方向上的剖面示意图；
10.图2为采用了水平格栅方案a另一实施例的紫外线灯具在出光方向上的剖面示意图；
11.图3为采用了阶梯式格栅方案b的紫外线灯具在出光方向上的剖面示意图；
12.图4为图3中的隔板的剖面示意图；
13.图5为采用了角度倾斜方案c的紫外线灯具在出光方向上的剖面示意图；
14.图6为采用了波形格栅方案d1的紫外线灯具在出光方向上的剖面示意图；
15.图7为格栅结构的一剖面示意图；
16.图8为图6中隔板的剖面示意图；
17.图9为波形格栅方案d2的隔板的剖面示意图；
18.图10为采用了波形格栅方案d2的紫外线灯具的结构示意图；
19.图11为图10中紫外线灯具的一局部结构示意图；
20.图12为图10中紫外线灯具的另一局部结构示意图；
21.图13为图12中紫外线灯具的局部结构的爆炸结构示意图；
22.图14为波形格栅方案d3的隔板的剖面示意图；
23.图15为波形格栅方案d1的隔板的堆叠结构示意图；
24.图16为波形格栅方案d2的隔板的堆叠结构示意图；
25.图17为波形格栅方案d3的隔板的堆叠结构示意图；
26.图18为波形格栅方案d的隔板在一实施例中的结构示意图；
27.图19为采用了波形格栅方案d的隔板在另一实施例中的紫外线灯具的结构示意图；
28.图20为图19中隔板的结构示意图；
29.图21为水平格栅方案a的尺寸数据示意图；
30.图22为阶梯式格栅方案b的尺寸数据示意图；
31.图23为波形格栅方案d1的尺寸数据示意图；
32.图24为波形格栅方案d2的尺寸数据示意图；
33.图25为波形格栅方案d3的尺寸数据示意图。
34.附图标号说明：
[0035][0036][0037]
附图所示产品零部件形状、尺寸、比例或位置关系可以是实施例的真实数据，属于本技术的保护范围。
具体实施方式
[0038]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本技术实施例座进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0039]
本技术的技术问题解决思路和相关产品设计方案如下。
[0040]
一、标准分析：
[0041]
根据《iec 62471灯和灯系统的光生物安全》标准，uvc紫外线杀菌灯具达到1类危险(简称rg1)的安全级别，需要将200-400nm波长的光化学紫外线(简称es)的辐射值降低到0.003w/m2以内；达到无危险类(简称rg0) 的安全级别，需要将200-400nm波长的光化学紫外线(简称es)的辐射值降低到0.001w/m2以内。
[0042]
二、水平格栅方案a的特点介绍：
[0043]
在方案a中，请参考图1和图2，格栅结构1包含多个水平且间隔设置的隔板11(图示仅体现了7个隔板11，隔板11可以全部为平板形状；或者隔板11的大部分为平板形状，但在进光位置的板体设有少量弯曲状板体)，相邻隔板11之间的间隙构成出光孔13。每一隔板11包括沿宽度方向依次连接的进光段111、滤光段112以及出光段124，进光段111、滤光段112以及出光段124基本处于同一平面。隔板11表面设有可吸收紫外线的吸光层，当位于多个隔
板11一侧的紫外线光源2发出的紫外线沿出光孔13向外射出时，一部分紫外线在进光段111位置会被截止，一部分紫外线可以沿出光孔13直接射出或经过隔板11表面折射后射出，还有一部分紫外线射入出光孔13后被隔板11表面吸收或者强度减弱后折射出来进一步别吸收，从而使得紫外线经过格栅组件后大致沿水平方向射出。但是，在方案a中，格栅结构1的发光角度偏大且精度低，导致其发射的紫外线容易射到2.1米以下的下层空间，尤其对于光源功率高于20w的中高功率紫外灯，其发射的强紫外线对下层空间具有更大的安全危害。也即，通常只能达到《iec 62471灯和灯系统的光生物安全》标准中的低危险类的安全级别，也就是1类危险(risk group 1)；难以达到无危险类(exempt group)的安全级别。
[0044]
三、阶梯式格栅方案b的特点介绍：
[0045]
方案b是对方案a在隔板11宽度w和间距h不变的条件下改进的进一步的另一技术方案。在方案中b中，请结合参考图3和图4，进光段111向下弯曲设置，使其可以更好的截止向下或向上方向的紫外线。过于向下或向上方向的紫外线和水平出光方向不一致，难以通过隔板11校准其射出的方向，也就无法沿出光孔13射出。因此，此时在进光段111位置截止该部分紫外线，可以理解为对紫外线的第一层滤光。在其他实施例中，进光段111也可以设置为向上弯曲。进一步的，为了提高滤光段112对紫外线的滤光作用。隔板 11的滤光段112在上下两侧可以形成有阶梯纹113，该阶梯纹113包括沿出光孔13的出光方向依次设置的多个台阶114，每一个台阶114包括有长边115 和短边116，短边116朝向进光段111设置(该台阶114的短边116的高度g 可以约0.2-0.5mm)。如此在与水平方向具有较大角度的紫外线照射到台阶114 的短边116上时，该台阶114的短边116可以将其反射回去，从而实现了滤光段112对非水平的紫外线的过滤。而且，滤光段112表面设置阶梯纹113，还可以增加隔板11表面的面积，从而有利于提高隔板11表面吸收紫外线的能力。进一步的，长边115可以是在面向进光段111的方向上倾斜向上设置，以便与短边116配合，接收短边116反射的部分紫外线，并对该部分紫外线再次反射，在经过多次反射的过程中，该部分紫外线逐渐被隔板11上的吸光层吸收。而短边116可以是为一竖直边，当然也可以是弧形变，亦或者是短边 116的底部为一竖直边，而顶部与相邻的台阶114中的长边115呈圆弧过渡设置。
[0046]
另外，和方案a一样，方案b在紫外线光源2功率为30w，格栅结构1 包含7个隔板11，隔板11宽度为w 57mm，隔板1111间距h 8.6mm时。紫外线灯具100在测试过程中，紫外线灯具100最底面(可认为是格栅结构1 的底面)距离地面的安装高度为2.3米，此时在2.1米高度的水平面位置测试的紫外线辐射强度范围为：0.001-0.003w/m2，紫外线灯具100属于1类危险 (risk group 1)。
[0047]
四、角度倾斜方案c的特点介绍：
[0048]
方案c是对方案b的进一步的改进，具体而言，请参考图5，在方案b 的格栅结构1的基础上，将格栅结构1倾斜设置，使得在隔板11的进光段111 面向出光段124的方向倾斜向上，也即隔板11与水平面呈夹角(该夹角可以定义为α)设置，从而形成方案c的格栅结构1。试验时，将夹角从0
°
开始每增加1
°
角都测试一次2.1米高度的紫外线辐射强度。根据试验数据，当夹角(即“倾斜角”)达到10
°
以上，2.1米高度的紫外线辐射强度才降低到 0.001w/m2，达到无危险类(exempt group)的安全级别。因此，方案c通过将格栅结构1向上倾斜设置，可以使紫外线灯具100达到无危险类(exemptgroup)的安全级别，但格栅结构1的倾斜角达到10
°
，30w的紫外线光源2 的有效辐射距离可以达到5米，这就导致紫外线的倾斜高度高度差
超过0.868 米(＝5米*sin10
°
)。专利产品寻求的最佳杀菌方案是在2.1-2.5米之间的0.4 米高度差范围内有更多的紫外线但不射向下层空间，对于有效辐射距离可以达到5米的紫外线，紫外线倾斜若需要继续在0.4米的高度差内，那么其对应的理想倾斜角需要小于4.59
°
【＝arcsin(0.4米/5米)】。此时方案c的的安全倾斜角10
°
远大于4.59
°
，可见该方案c的格栅结构1的倾斜角度过大，使紫外线距离下层空间更远，不能很好的对下层空间进行间接杀菌。尽管如此，方案c在对下层空间的间接杀菌效果仍然会比方案a和方案b的杀菌效果要好，因为方案c可以在保障下层空间的紫外线辐射强度低于标准要求的 0.001w/m2的同时，还可以有较多的紫外线射入2.1-2.5米之间的空间。
[0049]
五、波形格栅方案d的特点介绍：
[0050]
方案d是对方案a、方案b以及方案c的进一步的改进，具体而言，在方案d中，请参考图6，定义紫外线灯具100具有上下方向，格栅结构1包括至少两个在上下方向上呈间隔设置的隔板11，每一个隔板11的上表面和下表面设有吸光层，相邻的两个隔板11围合形成出光孔13；在出光孔13的出光方向上，每一个隔板11包括依次连接的进光段111、滤光段112以及出光段124，且进光段、滤光段112以及出光段124分别为依次连接的第一板体 125、第二板体126以及第三板体127，滤光段112的上表面和下表面分别设有多个上凸起117和多个下凸起118，上凸起117的顶部和下凸起118的底部的高度差大于1.5
㎜
。
[0051]
对于不同的格栅方案，如图7所示，假定隔板11的宽度为w，隔板11 的厚度为d，相邻隔板11的间距为h，那么出光孔13存在一个临界角β，当紫外线沿与水平面的夹角大于β时，紫外线无法直接穿过出光孔13，临界角β的三角函数关系为tanβ＝(h-d)/w。在该方案d中，格栅结构1在进光段111使得与水平面夹角大于临界角β的紫外线被限制进入到出光孔13内，预先截止一部分难以通过光孔13的紫外线。
[0052]
进一步，对于与水平面夹角小于临界角β的紫外线，在进入滤光段112 后，被滤光段112的上凸起117和下凸起118分段的限制，其中水平方向的紫外线和接近水平方向的紫外线可以顺利通过出光孔13；而其他与水平面夹角较大的紫外线，会在上凸起117之间或下凸起118之间被逐步的吸收或衰减，然后从出光段124射出。从而实现在不增加隔板11宽度和缩小隔板11的间距的前提下，减小格栅结构1的发光角度。在经过与方案a、方案b以及方案c同等测试条件下，发现方案d中的隔板11即便水平设置，紫外线灯具 100安装在2.1-2.5米的高度(该高度是指与地面或地板之间的距离)也可以使下层空间的紫外线辐射强度达到无危险类(exempt group)的安全级别；还可以使紫外线灯具100在2.1-2.5米之间的空间内有更多的紫外线，提高上层空间中的低高度区域的直接杀菌能力，进而使其可以更好的和下层空间的空气交换，提高其对下层空间的间接杀菌能力。
[0053]
进一步的，方案d在一个实施例中，定义其为方案d1。在方案d1中，请结合参考图6和图8，第二板体126呈弯曲状设置，以形成由多个上凸起 117和多个下凸起118，至少部分的上凸起117和下凸起118依次连接形成连续的波形结构，连续波形结构的相邻上凸起117和下凸起118由第一段体119 连接。
[0054]
本实施例中，由弯曲状的第二板体126来直接形成上凸起117和下凸起 118，可以使得该上凸起117和下凸起118较为容易加工成型，无需额外在第二板体126上进行增加结构来形成上凸起117和下凸起118。其中，第二板体 126呈弯曲形状可以是平面弯折，当然也可以是曲面弯折。而波形结构可以是连续的，如图8；当然，也可以是不连续的，如图9。另外，
请参考图8，多个第一段体119的上表面和下表面可以均为平面状；或者，多个第一段体119 的上表面和下表面可以均为弧面状；亦或者是，多个第一段体119中的部分第一段体119的上表面和下表面均为平面状，另一部分第一段体119的上表面和下表面均为弧面状。其中，相邻的上凸起117或者相邻的下凸起118的间距l可以为12mm。
[0055]
进一步的，在方案d在另一个实施例中，定义其为方案d2。在方案d2 中，请参考图9，当第二板体126呈弯曲状设置，以形成多个上凸起117和多个下凸起118，至少部分的上凸起117和下凸起118依次连接形成连续的波形结构时；滤光段112包括两个连续的波形结构，两个连续波形结构之间由第二段体122连接，第二段体122为一水平的板体结构，而第二段体122的两端可以分别连接相邻的两个第一段体119。
[0056]
在本实施例中，第二段体122呈水平的板体结构，使其形状较为规则而可以形成为安装面，以将通过该较为规则的第二段体122可以较为方便的对其进行安装。具体而言，在一种包括有方案d2的格栅结构1的紫外线灯具 100中，请结合参考图10至图13，紫外线灯具100还包括多个两端连通的连接筒3，中心柱4以及螺母5；多个连接筒3中的一个连接筒3的一端抵接多个隔板11中位于最下端的隔板11的下表面，其余的连接筒3的相对两端分别抵接于每相邻的两个隔板11之间，且多个隔板11在对应连接筒3的位置还设有安装孔123；中心柱4的穿过多个连接筒3和安装孔123，中心柱4的下端的侧周面设有安装凸部41，安装凸部41抵接于位于最下端的连接筒3的下表面；螺母5螺纹连接于中心柱4的上端，并抵接于位于最上端的隔板11 的上表面，螺母5与中心柱4相配合夹持固定多个隔板11和多个连接筒3。此时，多个隔板11可以是通过至少两个两个中心柱4来穿设连接，以提高方案d2中多个隔板11连接的稳定性。进一步的，为了提高将方案d2的格栅结构1安装于紫外线灯具100上，紫外线灯具100还包括外壳6和螺钉7；外壳 6的内底壁连接有两个弯折板61，两个弯折板61呈相对间隔设置，并和外壳 6的内底壁围合形成滑槽63；格栅结构1设于外壳6内，且中心柱4的下端的安装凸部41由两个弯折板61的一端安装于滑槽63内，安装凸部41的上表面抵接于滑槽63的槽顶壁；螺钉7穿过外壳6的顶壁而插入中心柱4的上端，并与中心柱4螺纹连接，使格栅结构1固定于外壳6内。此时，将中心柱4的下端从两个弯折板61的一端滑入滑槽63内，以使中心柱4的安装凸部41与滑槽63的槽顶壁相抵接限位。同时，通过穿过外壳6的顶壁的螺钉7 连接于中心柱4的上端，即可快速的将格栅结构1完成安装固定。其中，安装凸部41可以为与中心柱4一体结构的凸环，当然也可以是通过螺丝固定于中心柱4的垫片，而两个弯折板61可以均为l形结构。螺母5和螺钉7可以是其他紧固或限位结构。
[0057]
进一步的，在方案d在又一个实施例中，定义其为方案d3。在方案d3 中，请参考图14，第二板体126呈平板状设置，滤光段112包括多个凸筋组 120，一部分凸筋组120设于第二板体126的上表面并形成为多个上凸起117，一部分凸筋组120设于第二板体126的下表面并形成为多个下凸起118。
[0058]
在本实施例中，第二板体126整体大致呈一平板状结构，结构相对较为简单而便于加工成型。其中，一个凸筋组120形成为上凸起117或者下凸，该凸筋组120可以包含有一个凸筋121。当然也可以是包括有多个凸筋121，且多个凸筋121的高度可以是不相同(例如：中间的高度高，而两端的高度低)。
[0059]
进一步的，在方案d1、方案d2以及方案d3的一些共有的特征设置可以为如下：
[0060]
请结合参考图15至图17，在一实施例中，隔板11的上表面构成上轮廓，隔板11的下
表面构成下轮廓，在多个隔板11层叠放置时，上轮廓能够贴合下轮廓。
[0061]
多个隔板11层叠安置时，可以使隔板11叠放时受力更加均匀，减少隔板11表面被划伤的可能，从而更好的保护隔板11表面的吸光层。同时，如此设置也减少了叠放体积，从而便于运输和存储。另外，通过上轮廓和下轮廓的相贴合，还可以避免隔板11叠放时滑落，从而有利于提高安置的稳定性。
[0062]
请参考图15，在一实施例中，隔板11的上表面和下表面均设有多个垂直于出光方向的凸纹128或者凹纹。与上凸起117和下凸起118不同，凸纹128 或者凹纹的设计目的主要是为了增加隔板11的表面积，进而提高隔板11吸收紫外线的能力。凸纹128或者凹纹的直径或宽度尺寸通常的小于0.5mm；而上凸起117和下凸起118的高度差通常大于1.5mm，且相邻上凸起117或相邻下凸起118的间距通常需要大于5mm。其中，隔板11的第一段体119上可以设有凸纹128或者凹纹。进一步的在隔板11有第一段体119时，凸纹128 或者凹纹还可以设置在各个第一段体119的上表面和下表面上。而在隔板11 的第二板体126上设有多个凸筋组120时，凸纹128或者凹纹可以设置在第二板体126未设有凸筋组120的区域的上表面和下表面上。
[0063]
在一实施例中，隔板11采用铝合金材质，以使其易成形和加工；隔板11 的表面处理方式为黑色阳极氧化，隔板11氧化处理后形成吸光层。
[0064]
如此设置可以提高隔板11对紫外线的吸收效率，从而进一步的提高对紫外线的过滤效果。
[0065]
请参考图15，在一实施例中，进光段111呈弯曲向上设置，或者弯曲向下设置。
[0066]
由于大于临界叫β的向上或向下方向的紫外线和水平出光方向不一致，难以通过隔板11校准其射出的方向。而通过呈弯曲向上的进光段111可以对该部分紫外线进行较好的反射回去，从而实现在进光段111处可以对向上或向下的紫外线进行较好的截止。同样的，进光段111也可以呈弯曲向下设置。
[0067]
在一实施例中，出光段124呈水平延伸设置。
[0068]
此时，出光段124的水平设置，可以对格栅结构1的出光方向进行更好的引导，以形成基本水平射出的紫外线。
[0069]
请参考图18，在一实施例中，隔板11呈长条形状设置，出光孔13的出光方向为隔板11的宽度方向。此时，该隔板11的形状较为简单，从而有利于提高加工成型的便利性。当然，本技术不限于此，于其他实施例中，请结合参考图19和图20，隔板11呈环形状设置，且隔板11的进光段111位于隔板11的内侧。此时，该隔板11可以是圆环形，当然也可以是方形环或者其他环形状结构。紫外线光源2设置在环状结构内侧。另外，而隔板11可以在上下方向上呈对应设置(也可以说是多个隔板11的出光段124之间的连线为一竖直线)，当然也可以是呈稍微错位设置(也可以说是多个隔板11的出光段124之间的连线为一与上下方向呈夹角的倾斜线)。
[0070]
六、请结合参考图21至图25，方案a、方案b、方案c以及方案d的格栅结构1的数据如下表：
[0071][0072]
备注：(1)单位为mm；(2)隔板间距是隔板的中心点距离，如图21至图25；(3)d2和d3是d1的实施例延伸；(4)方案b和方案c的数据相同；
[0073]
由上述表格中数据可以看出，方案a、方案b、方案c、以及方案d中的隔板11的宽度不变，相邻两个隔板11之间的间距h也不变，且方案d中的隔板11的有效厚度d还小于方案a、方案b以及方案c中的隔板11的有效厚度d。由此可见，减小格栅结构1的发光角度的主要技术特征是隔板11 的第二板体126上所设置上凸起117和下凸起118，而不是增加隔板11的宽度、隔板11的高度，也不是缩短了相邻隔板11之间的间距，反而在降低隔板11厚度方向的尺寸和不扩大隔板11的宽度的情况下，减小了发光角度。现有技术中方案a为了减小发光角度，会将隔板11的宽度放宽到约100mm，而方案d中隔板11的宽度仅为57mm，可以大幅度的缩小格栅结构1和紫外线灯具100的体积。
[0074]
请参考图6，本实用新型还提出一种紫外线灯具100，该紫外线灯具100 包括格栅结构1，该格栅结构1的具体结构参照上述实施例，由于本紫外线灯具100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。紫外线灯具100可以包括有紫外线光源2，该紫外线光源2位于格栅结构1的隔板11的进光段111 的一侧。进一步的，该紫外线模组还可以包括有反射罩8，该反射罩8罩设于紫外线模组背离格栅结构1的一侧，以调整紫外线发光角度，使其尽可能沿面向格栅结构1的方向射出。
[0075]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。