紫外线漫射照射的制作方法
【专利说明】
[000?]对相关申请的引用
[0002] 本申请要求于2013年9月6日提交且标题为"Ultraviolet Diffusive Illuminator and the System Containing the Same"的未决美国临时申请Νο·61/874， 975、于 2013年9 月3 日提交且标题为" Ultraviolet Diffusive Illuminator and the System Containing the Same"的未决美国临时申请No.61/911,155的权益，其中每一个都 通过引用被结合于此。
技术领域
[0003] 本公开内容一般而言涉及紫外线辐射，并且更具体而言，涉及用于生成漫射紫外 线辐射的解决方案。
【背景技术】
[0004] 光漫射器的使用在背光照明中是常见的，这在液晶显示器(LCD)中常会发现。对于 可见光，漫射器的设计标准显著不同于对紫外线(UV)辐射的标准。这主要涉及这样一个事 实，即，UV透明材料比用于可见光的对应材料更难制造。另外，UV材料的透明度通常次于材 料对可见光的透明度。此外，与对可见光透明的材料相比，UV透明材料是昂贵的。
[0005] 近来，已经提出了对背光可见光照射设计的各种改进。例如，准直多层光学膜 (CMOF)利用集成的光学膜为LCD背光提供了成本高效的光管理。这些膜向IXD背光照射器提 供漫射能力。CMOF基于被用来制造当前显示膜的多层光学膜技术，诸如双亮度增强膜 (DBEF)、反射偏振器以及增强镜面反射器(ESR)膜。该CMOF用在由3M?开发并且品牌名称为 Air Guide的新背光体系架构中。CMOF技术结合两种类型的纳米技术:纳米层光学器件和超 低折射率纳米泡沫。CMOF膜直接附着到LCD面板，取代在当前发光二极管(LED)背光设计中 使用的若干单独的膜。该新设计使用无自由浮动膜并且无固态光导的中空腔体。在Air Guide设计中，光通过LCD面板与高度反射膜之间的腔体的空气散布。图IA和IB分别示出了 先前的LED背光设计和3M的Air Guide设计的示意图。
[0006] 用于漫射波导的另一传统设计在图2A和2B中示出。在这种设计中，LED灯被定位在 漫射器的侧面(例如，参照图2B)。漫射器由若干层组成:具有微特征的片、反射和光导片，以 及跟着有可选的棱镜和其它漫射片的漫射片。对于这种设计的成功，良好的光反射和光透 明材料必须被采用，这对于紫外线照明是难以实现的。
[0007] 目前，能够操作来给移动电话灭菌的UV设备是可用的，诸如来自Sinco-Elec公司 的用于iPhone的UV灭菌器。这种UV灭菌器是桌面单元，其允许用户将移动电话放到灭菌器 中约五分钟进行UV灭菌。该设备开启蓝色LED，以指示灭菌在进行中。灭菌过程的完成由蓝 色指示器LED关闭来指示。该设备不使用低电压发光二极管并且不能被用作携带箱。
【发明内容】
[0008] 鉴于现有技术，发明人已经发现用于生成使用紫外线(uv)辐射的系统的当前方法 的各种挑战和限制。例如，发明人已经注意到，当前方法不能使用漫射UV照射。这种无能力 可能由于，例如，难以结合有效的漫射UV照射设计实现良好的光反射和光透明材料而引起。
[0009] 本发明提出了可以有效地采用对反射性外壳内的紫外线光是透明的空气、高性能 聚合物等的漫射照射器。在实施例中，漫射照射器可以在用于灭菌物体的系统中实现。
[0010] 本发明的各方面提供了用于生成漫射紫外线辐射的解决方案。漫射紫外线照射器 包括位于包括多个表面的反射腔中的至少一个紫外线辐射源。所述多个表面当中至少一个 可被配置为漫反射至少70%的紫外线辐射，并且所述多个表面当中至少一个可被配置为透 射至少30%的紫外线辐射并反射至少10%的紫外线辐射。
[0011] 本发明的第一方面提供了一种照射器，包括:被配置为生成紫外线辐射的至少一 个紫外线辐射源；以及包括多个表面的反射腔，其中所述至少一个紫外线辐射源位于反射 腔内，并且其中所述多个表面当中至少一个被配置为漫反射至少70%的紫外线辐射，并且 所述多个表面当中至少一个被配置为透射至少30%的紫外线辐射并反射至少10%的紫外 线辐射。
[0012] 本发明的第二方面提供了一种系统，包括:被配置为包含要消毒的物体的外壳；以 及位于该外壳内的照射器，照射器包括:被配置为生成紫外线辐射的至少一个紫外线辐射 源；以及包括多个表面的反射腔，其中所述至少一个紫外线辐射源位于反射腔内，并且其中 所述多个表面当中至少一个被配置为漫反射至少70%的紫外线辐射，并且所述多个表面当 中至少一个被配置为透射至少 3〇%的紫外线辐射并反射至少1〇%的紫外线辐射。
[0013] 本发明的第三方面提供了一种照射器，包括:被配置为生成紫外线辐射的至少一 个紫外线辐射源；以及包括多个表面的反射腔，其中所述至少一个紫外线辐射源位于反射 腔内，并且其中所述多个表面当中至少一个被配置为漫反射至少70%的紫外线辐射，并且 漫反射的紫外线辐射针对一个反射角与漫射朗伯(Lambertian)反射率相差小于大约10%。
[0014] 本发明的说明性方面被设计为解决本文所描述的一个或多个问题和/或未讨论的 一个或多个其它问题。
【附图说明】
[0015] 结合绘出本发明各方面的附图，本公开内容的这些和其它特征将从以下对本发明 各方面的详细描述更容易地理解。
[0016] 图IA和IB分别示出了先前的LED背光设计和3M的Air Guide设计的示意图。
[0017]图2A和2B示出了根据现有技术的漫射波导设计。
[0018]图3示出了根据实施例的说明性照射器。
[0019]图4A和4B分别示出了根据实施例的说明性照射器的俯视图和横截面视图。
[0020] 图5示出了根据实施例的说明性照射器。
[0021] 图6A-6C示出了用于图4A和4B中所示的说明性照射器的强度分布。
[0022] 图7A和7B分别示出了根据实施例的说明性照射器的俯视图及横截面视图。
[0023]图8A-8C示出了用于图7A和7B中所示的说明性照射器的强度分布。
[0024] 图9示出了用于图7A和7B中所示的说明性照射器的射线跟踪模拟。
[0025] 图IOA和IOB分别示出了根据实施例的说明性照射器的俯视图和横截面视图。
[0026] 图IIA-IIC示出了图IOA和IOB中所示的说明性照射器的强度分布。
[0027]图12A示出了根据实施例的说明性反射镜，而图12B-12D示出了用于包括图12A中 说明性反射镜的照射器的强度分布。
[0028]图13A和13B分别示出了根据实施例的说明性照射器的横截面视图和等距视图。 [0029]图14A和14B分别示出了根据实施例的说明性照射器的横截面视图和等距视图。
[0030] 图15示出了根据实施例的说明性照射器。
[0031] 图16示出了根据实施例的说明性照射器。
[0032] 图17示出了根据实施例、在聚合物上的说明性构图。
[0033] 图18示出了根据实施例、包括用于漫反射紫外线辐射的照射器的说明性外壳。
[0034] 图19示出了根据实施例、包括用于漫反射紫外线辐射的照射器的说明性外壳。 [0035]图20A和20B示出了根据实施例、使反射表面粗糙以便实现漫反射的例子。
[0036]图21示出了用于各种聚合物的透射特性。
[0037]图22A-22E示出了根据实施例、用在照射器中的说明性抛物面镜。
[0038]图23示出了经由照射器的光致发光的紫外线强度分布，其中紫外线辐射源位于照 射器的侧面上。
[0039] 图24示出了根据实施例、包括用于消毒电子小配件的漫射照射器的设备。
[0040] 图25A和25B示出了紫外线辐射对大肠杆菌菌落的影响。
[0041] 图26示出了根据实施例、包括漫射照射器的说明性外壳。
[0042] 图27示出了根据实施例、包括漫射照射器的说明性紫外线辐射系统。
[0043] 应当指出的是，附图可能不是按比例的。附图旨在仅描绘本发明的典型方面，并且 因此不应当被认为是限制本发明的范围。在附图中，类似的编号在附图之间表示类似的元 件。
【具体实施方式】
[0044] 如以上所指示的，本发明的各方面提供了用于漫反射紫外线辐射的解决方案，例 如，为了消毒的目的。漫射紫外线照射器可以包括位于反射腔中的至少一个紫外线辐射源。 反射腔包括多个表面，其中至少一个表面可被配置为漫反射至少70%的紫外线辐射，并且 所述多个表面当中至少一个可被配置为透射至少30%的紫外线辐射并反射至少10%的紫 外线辐射。
[0045] 如本文所使用的，除非另有说明，否则术语"集合"是指一个或多个（即，至少一个） 并且短语"任何解决方案"是指任何现在已知或以后开发的解决方案。此外，如本文所使用 的，紫外线福射/光是指波长范围从大约10纳米(nm)至大约400nm的电磁福射，而紫外线-C (UV-C)是指波长范围从大约IOOnm至大约280nm的电磁辐射，紫外线B(UV-B)是指波长范围 从大约280至大约315纳米的电磁辐射，并且紫外线A(UV-A)是指波长范围从大约315至大约 400纳米的电磁福射。如本文中还使用的，当材料/结构具有用于特定波长的紫外光的至少 百分之三十的紫外线反射系数时，该材料/结构被认为对所述特定波长的紫外光是"反射性 的"。在更具体的实施例中，高度紫外线反射性材料/结构具有至少百分之八十的紫外线反 射系数。此外，当材料/结构允许以法线入射辐射到层的界面的紫外光至少百分之十通过其 时，该材料/结构被认为对特定波长的紫外光是"透明的"。
[0046] 如本文所使用的，术语"消毒"及其相关术语意味着处理产品、设备、食品等，在下 文中被称为"物品"，使得其包括充分低数量的污染(例如，化学品）和微生物(例如，病毒、细 菌，等等)并且可以作为期望的人类交互的一部分被处理，而没有或者没有合理的向人类传 递疾病或其它伤害的风险。例如，物品的消毒意味着该物品具有典型人类可能与物品交互 的足够低水平的活性微生物和/或其它污染物浓度，而不遭受物品上存在的微生物和/或污