专利名称：一种紫外led杀菌饮水杯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种紫外LED杀菌饮水杯，通过在饮水杯的杯盖内部装置一种含有抗静电保护装置的恒流驱动线路板，线路板上装有紫外或者近紫外发光二极管，放置一个供电电池，并安置一个单刀双掷弹性开关，在杯盖盖在杯上时，单刀双掷弹性开关受压与紫光电路连通实现消毒功能，在打开杯盖时，单刀双掷弹性开关靠弹性切换到白光电路实现照明功能，杯盖上部还装有按钮开关，通过此开关可以将电源人为关闭。以上装置均通过密封处理，在发光二极管点亮时可以杀死杯壁、杯中水的细菌，提高饮水健康指数。
背景技术：
紫外线消毒是一种物理方法，它不向水中增加任何物质，没有副作用，这是它优于氯化消毒的地方。紫外线杀菌消毒原理是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞死亡和(或)·再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。经试验，紫外线杀菌的有效波长范围可分为四个不同的波段UVA (400 315nm)、UVB (315 280nm)、UVC (280 200nm)和真空紫外线(200 lOOnm)。其中能透过臭氧保护层和云层到达地球表面的只有UVA和UVB部分。就杀菌速度而言，UVC处于微生物吸收范围之内，可在Is之内通过破坏微生物的DNA结构杀死病毒和细菌，而UVA和UVB由于处于微生物吸收范围之外，杀菌速度很慢，往往需要数小时才能起到杀菌作用，在实际工程的数秒钟水力停留(照射)时间内，该部分实际上属于无效紫外部分。给排水工程中所说的紫外光消毒实际上就是指UVC消毒。紫外光消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上，利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的UVC波段紫外光照射流水，将水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死，达到消毒的目的。研究表明，紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体)的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而达到消毒的目的。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等，从而改变了 DNA的生物活性，使微生物自身不能复制，这种紫外线损伤也是致死性损伤。目前的饮水杯设计简单，没有杀菌功能，杯子使用时间较长后，杯壁会滋生很多霉菌，而且水中有时会偶尔落入灰尘等直接威胁人体健康的杂质。尤其是在野外环境、军队出征时期，由于饮用水没有经过过滤，但在非常环境下又不得不饮用时，会直接造成人体摄入细菌，引起疾病。而发光二极管具有体积小，功耗低，寿命长等优点，一节普通电池可以使用数年，所以设计一种简单而且具有消毒功能的饮水杯具有极高的价值，而且非常容易实现。虽然紫外线可以杀灭细菌，但是紫外线对人体健康也有一定的危害。波长250-320nm紫外线的照射，可引起角膜炎、结膜炎。刚患病时仅感到双眼有异物感和轻度不适，重的会感到烧灼、剧痛、畏光、流泪、眼睑痉挛等。如反复发病，可引起慢性睑缘炎和结膜炎。过强的紫外线还可造成眼底损伤。紫外线照射可灼伤皮肤，受照的皮肤潮红，有痛感，严重时会形成红斑甚至水泡，几天后红斑消退，皮肤开始脱屑，并有色素沉着。紫外线照射哺乳动物可引起基因突变，导致皮肤癌。波长小于320nm的紫外线诱发皮肤癌的可能性较大。波长小于250nm的紫外线作用于空气中的一些物质，还可产生光化学烟雾和有毒气体。此外，紫外线辐射还会导致“健康杀手”——自由基在体内急剧增加，使局部皮肤产生皱纹、色素沉积、细胞损害，甚至可改变免疫系统，造成更严重的光毒性和光过敏反应。紫外线可能导致白内障，由于阳光对眼睛的伤害在中短期内不易被患者所察觉，因此对它的潜在威胁不容忽视。所以在紫外发光二极管LED杀菌杯外部贴上防紫外线保护层非常必要。发光二极管LED具有体积小、节能、单色光色度纯等优点。紫外发光二极管LED作为发光二极管LED芯片的一种，同样也具备上述性质，因此可根据不同场合的需要，选择不同波长段的紫外发光二极管LED芯片作为饮水杯的紫外杀菌光源，这样大大提高了杀菌杯的杀菌效率。静电放电(ESD)会造成发光二极管LED突发性失效或潜在性失效，ESD损伤是引起发光二极管LED失效的主要原因之一。以蓝宝石作为衬底的氮化镓GaN基发光二极管LED 芯片为例，氮化镓GaN在蓝宝石衬底上异质外延生长时，由于晶格常数和热膨系数的失配，会引发界面处大量位错和缺陷的产生，缺陷密度高，极大地影响材料的光电性能，受静电脉冲作用的区域主要是结区部分和膜(铝)布线部分的局部击穿。大功率发光二极管LED器件属于结型半导体器件，以蓝宝石为衬底的常规氮化镓GaN基发光二极管LED芯片的p型电极及η型电极位于同一侧，电流密度分布不均匀，发光二极管LED的η型与ρ型半导体的电阻较大，尤其是P型半导体，其电阻对电流的扩散性起到很大的影响。观察得到越靠近η电极，电流密度越大，相反离电极较远的部分电流密度比较小，因此在电极周围局部范围内通过的ESD脉冲电流比较大。芯片受到静电击伤，在其表面会形成黑色斑点，此黑色斑点将不会再发光，所以，芯片受到击伤的程度不同，其表现也不同。轻微的击伤，也许表面上看不出来，但亮度会少量降低，亮度会衰减，IR值(反向电流)升高；中度击伤的芯片，其管压降会明显升高(可能会升高至4. OV 5. 5V以上)，亮度明显降低(原来正常亮度的50%以下)，IR升高，严重影响寿命，在使用过程中会逐渐失去功能，最后也可能造成死灯。蓝、绿发光管目前抗静电能力只有50V左右，反向静电500V以上将会立即导致死灯。正向静电在1500V以上也会立即导致严重损伤，而在北方冬天，人体的静电大约在1000V-1500V左右，所以，人体直接接触二极管是导致二极管损伤的主要原因。蓝光、纯绿光、蓝绿光、白光、紫光、紫红光发光二极管属于一级防静电敏感器件。对于紫外发光二极管LED器件来说抗静电保护就显得十分重要。尤其在恶劣的野营条件下时，紫外发光二极管LED杀菌饮水杯的抗静电要求更加高。所以在紫外发光二极管LED杀菌饮水杯内部装上抗静电保护电路十分必要，可大大减少由静电而导致的紫外发光二极管LED器件失效几率。普通有机玻璃是ΡΜΜΑ，也就是聚甲基丙烯酸甲酯，有机玻璃与其他高聚物一样，在大气中受光、氧和水等因素的影响会产生降解现象，致使其各种物理力学性能变差，最后失去使用价值即老化，研究表明有机玻璃在空气中老化很大一部分原因是由于空气中的紫外线造成的。甲基丙烯酸甲酯对紫外光的特征吸收峰为290nnT330nm，这种波段的紫外线波长短、破坏力极强，在290nnT350nm波段的紫外线的能量可达405KJ/mol。紫外线能够切断有机玻璃中的分子链，使得其结构发生变化，所以在紫外杀菌杯中使用防紫外辐射的有机玻璃十分重要。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有饮水杯无杀菌功能的缺陷，提供一种紫外LED杀菌饮水杯，通过紫外发光二极管LED发出的紫外波段的光杀灭杯壁、杯中的细菌，减少因水中受污染引起的疾病；野外军用时还可以充当手电筒的照明功能。为达到上述目的，本实用新型的构思是充分发挥发光二极管的体积小、寿命长、的功耗优点，在饮水杯杯盖内部安装紫外发光二极管，带有抗静电保护装置的恒流驱动电路，普通电池，并配置一个单刀双掷弹性开关，以上装置通过密封技术密封，具有防水而且透光功效，当盖紧杯盖以后，单刀双掷弹性开关被杯身压紧使紫外发光二极管LED器件电路接通，紫外发光二极管LED器件开始工作，杀死杯中的细菌；当拿走杯盖以后，单刀双掷 弹性开关切换到白光发光二极管LED器件的电路，进行照明。当长时间不实用时，还可以通过杯盖外部的开关端口电路，避免发光二极管LED在杀菌完毕后仍然工作的现象发生。此夕卜，在控制电路上增加了定时模块，当杀菌杯连续工作一定时间以后，定时模块将会自动关闭发光二极管LED工作电流。本实用新型采用紫外波段发光二极管LED，具有快速杀死细菌、霉菌的功效；白光发光二极管LED还具有照明的功能。根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案一种紫外LED杀菌饮水杯，包括杯体和杯盖，在所述杯盖内有一防水隔离板将杯盖内腔分隔出防水的上腔室，在该上腔室内装有一块驱动线路板，该驱动线路板上装有若干紫外LED器件和若干白光LED器件；在杯盖上顶部装有电池和按钮开关；在杯盖边缘与杯体接触处装有单刀双掷弹性开关；所述紫外LED器件和白光LED器件通过导线经单刀双掷弹性开关和按钮开关电连接电池；杯盖外表面有防辐射粘结层。上述紫外发光二极管、带有抗静电保护装置的恒流驱动电路、电池、导线外部为防水抗紫外辐射的密封圈、压紧片；所述的紫外发光二极管LED芯片波长在IOOnm 400nm之间；所述驱动电路可以给紫外发光二极管LED芯片提供较稳定的驱动电流，即使在电池电量不足的情况下紫外发光二极管LED也能有较强的杀菌能力；所述驱动电路中有抗静电保护装置，可以防止人体或其它形式的静电对紫外发光二极管LED芯片造成损伤；所述驱动电路安装有定时模块，即当紫外发光二极管LED工作一段时间后，可以自动关闭电流，避免因遗忘关闭电路而导致电能的浪费；所述单刀双掷弹性开关在杯盖盖在杯上时，弹性开关受压打开电源，紫外光二极管开始杀菌消毒；在打开杯盖时，弹性开关靠弹性切换到白光照明，而且弹性开关具有柔性的防水密封壳；所述杯盖是采用防辐射有机玻璃制备而成，具有很强的抗紫外辐射能力。本实用新型与普通的杀菌饮水杯相比，具有以下优点I、采用效率高、波长范围窄、寿命长的紫外发光二极管LED器件作为杀菌杯的紫外光源，提高了杀菌的效率和强度。2、采用压紧的单刀双掷开关，杯盖合上以后，紫外发光二极管LED自动控制，杯盖拿开以后切换到白光发光二极管照明。3、采用恒流驱动线路板，可以使紫外发光二极管LED在稳定的电流下工作，提高了杀菌杯的可靠性。4、在恒流驱动线路板上装有抗静电保护装置，避免杯中紫外发光二极管LED器件因静电作用而失效。5、在恒流驱动线路板上装有定时功能的模块，使杀菌杯在工作一定时间以后可以自动关闭电路。
图I是本实用新型的杯盖内部结构示意图。·
具体实施方式
本实用新型的优选实例结合附图说明如下实施例一参见图1，本紫外LED杀菌饮水杯，包括杯体和杯盖2，在所述杯盖2内有一防水隔离板10将杯盖2内腔分隔出防水的上腔室，在该上腔室内装有一块驱动线路板13，该驱动线路板13上装有若干紫外LED器件7和若干白光LED器件8 ;在杯盖2上顶部装有电池5和按钮开关3 ;在杯盖2边缘与杯体接触处装有单刀双掷弹性开关9 ;所述紫外LED器件7和白光LED器件8通过导线6经单刀双掷弹性开关9和按钮开关3电连接电池5 ;杯盖2外表面有防辐射粘结层I。实施例二 本实施例与实施例一基本相同，特别之处是所述的防辐射粘贴层I是一种抗紫外辐射材料层。所述的杯盖2是一种抗紫外辐射的有机玻璃制品。所述的按钮开关3和单刀双掷弹性开关9串联构成一个双联切换开关电路。所述的紫外发光二极管LED器件7的波长在IOOnm 400nm之间。所述的导线6、防水隔离板10和驱动线路板13材质具有抗紫外老化能力。所述的驱动线路板13上装有抗静电保护装置和定时模块。所述的抗静电保护装置是一种反向二极管，可以避免由人体或者其它静电对发光二极管LED器件7带来的损害；所述的定时模块是一种由芯片控制的定时装置，可以在杀菌杯工作一段时间后自动断开电路。所述的杯盖2顶部有一个电池盒12，在电池盒12内安装电池5，在电池盒盖4上安装所述按钮开关3。所述的按钮开关3手动控制电源5，所述的单刀双掷弹性开关9在杯盖2旋合后自动闭合紫光LED器件7接通电池5进行消毒、在杯盖2旋开后自动断换到白光LED器件8接通电池5供照明。实施例三参见图1，本紫外LED杀菌饮水杯包含有粘贴层I、杯盖2、按钮开关3、电池盒盖4、电池5、导线6、紫外发光二极管LED器件7、白光发光二极管LED器件8、单刀双掷弹性开关9、防水隔离板10、螺栓11、电池盒12、驱动线路板13。一种紫外发光二极管LED杀菌饮水杯的杯盖外围贴上一层防辐射贴层，用于防止紫外线对人体造成伤害，杯盖内部装有电池
5、导线6、紫外发光二极管LED器件7、白光发光二极管LED器件8、电池盒12、驱动线路板13等部分，按钮开关和压紧切换开关构成一个双联开关串联在电池盒12和驱动线路板13之间。上述粘贴层I是一种防紫外线材料，贴在杯盖的外表面。上述杯盖2是用防紫外辐射有机玻璃制备而成。上述按钮开关3装在电池盒盖4上，并且按钮开关3与单刀双掷弹性开关9构成一个双联切换开关。上述按钮开关3的作用是可以人为去控制电源的闭与合。上述电池5可以根据需要设计成五号或七号干电池。上述导线6耐高温耐辐射。上述紫外发光二极管LED器件7是波长范围在10(T400nm的小功率发光二极管LED器件。上述白外发光二极管LED器件8是普通的白光LED器件。上述单刀双掷弹性开关9的作用是当盖紧杯盖以后，开关9会被杯身压紧使紫外发光二极管LED器件7电路接通，紫外发光二极管LED器件开始杀菌消毒；当拿走杯盖以后，单刀双掷弹性开关9切换到白光发光二极管LED器件8的电路，进行照明。上述防水隔离板10、驱动线路板13中的PCB板都具有抗紫外辐射能力。上述螺栓11将驱动线路13固定在杯盖2的内部。上述驱动线路板13上装有抗静电保护装置和定时模块。
权利要求1.一种紫外LED杀菌饮水杯，包括杯体和杯盖(2)，其特征在于在所述杯盖(2)内有一防水隔离板(10)将杯盖(2)内腔分隔出防水的上腔室，在该上腔室内装有一块驱动线路板(13 )，该驱动线路板(13 )上装有若干紫外LED器件(7 )和若干白光LED器件(8 );在杯盖(2)上顶部装有电池(5)和按钮开关(3);在杯盖(2)边缘与杯体接触处装有单刀双掷弹性开关(9);所述紫外LED器件(7)和白光LED器件(8)通过导线(6)经单刀双掷弹性开关(9)和按钮开关(3)电连接电池(5);杯盖(2)外表面有防辐射粘结层(I)。
2.根据权利要求I所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的防辐射粘贴层(I)是一种抗紫外辐射材料层。
3.根据权利要求I所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的杯盖(2)是一种抗紫外福射的有机玻璃制品。
4.根据权利要求I所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的按钮开关(3)和单刀双掷弹性开关(9)串联构成一个双联切换开关电路。
5.根据权利要求I所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的紫外LED器件(7)的波长在IOOnm 400nm之间。
6.根据权利要求I所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的导线(6)、防水隔离板(10)和驱动线路板(13)材质具有抗紫外老化能力。
7.根据权利要求I所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的驱动线路板(13)上装有抗静电保护装置和定时模块。
8.根据权利要求7所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的抗静电保护装置是一种反向二极管；所述的定时模块是一种由芯片控制的定时装置。
9.根据权利要求I所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的杯盖(2)顶部有一个电池盒(12)，在电池盒(12)内安装电池(5)，在电池盒盖(4)上安装所述按钮开关(3)。
10.根据权利要求4所述的一种紫外LED杀菌饮水杯，其特征在于所述的按钮开关(3)手动控制电池(5)，所述的单刀双掷弹性开关(9)在杯盖(2)旋合后自动闭合紫外LED器件(7)接通电池(5)、在杯盖(2)旋开后自动断换到白光LED器件(8)接通电池(5)。
专利摘要本实用新型涉及一种紫外LED杀菌饮水杯。它包括杯体和杯盖，在所述杯盖内有一防水隔离板将杯盖内腔分隔出防水的上腔室，在该上腔室内装有一块驱动线路板，该驱动线路板上装有若干紫外LED器件和若干白光LED器件；在杯盖上顶部装有电池和按钮开关；在杯盖边缘与杯体接触处装有单刀双掷弹性开关；所述紫外LED器件和白光LED器件通过导线经单刀双掷弹性开关和按钮开关电连接电池；杯盖外表面有防辐射粘结层。本使用新型在发光二极管点亮时可以杀死杯壁、杯中水的细菌，提高饮水健康指数。
文档编号C02F1/32GK202760846SQ20122025668
公开日2013年3月6日 申请日期2012年6月2日 优先权日2012年6月2日
发明者殷录桥, 付美娟, 张建华, 杨连乔 申请人:上海大学