用于流体的处理的方法、系统和设备与流程

本发明涉及出于减小有毒化学品和/或生物病原体暴露于人类、动物和自然环境的风险并且优选地使该风险最小化的目的而将紫外(uv)光用于透明或半透明液体、雾状或气态流体的处理。特别地，本发明适合但不限于饮用水处理、废水处理和工业过程用水的处理，例如适合用于半导体芯片制造的水。

背景技术：

uv流体处理的当前的现有技术采用安装在流体经过的腔室中的汞气体填充管灯。每个腔室的灯的数量能够从1到超过200。对于单灯腔室，管常见地被取向为平行于流体流。对于多灯应用，灯和/或腔室通常被取向为垂直于流体流。腔室能够被平行安装以处理高流体流动速率。采用汞气体填充管灯所需的能量的量高并且昂贵。此外，这种灯不持久，以及必须被经常替换。

流体处理系统的现有技术需要经过灯的电流，该电流使汞蒸汽发射uv范围中的光(峰值在254纳米)。大约百分之十五的电能转换成光子。超过百分之八十五的电能被转换成该灯内部的热量。热量通过管表面被传输到流体中。如果流体是液体(例如，水)，则该热量能够产生矿物结垢问题。当温度增加时，几种常见的矿盐(诸如，硫酸钠和氢氧化钙)变得不太容易在水中溶解，使该问题更为严重。该系统是不理想的，因为每个灯必须被频繁地清洁以维持发射的uv的强度。

uv光从灯辐射到经过的流体中。由靠近腔室的壁的灯发射的光子的一定百分比的光子被在壁表面处的材料吸收。小于百分之百透明的流体吸收从灯发射的一定百分比的光子。透射比总是低于100％，甚至自来水能够具有低至90％的透射比。经过具有85％透射比的30cm宽水柱的uv光将会失去其强度的95％，如比尔定律所规定。对于处理流体常见的是在距灯一厘米的距离处吸收所发射的能量的百分之二十五。在半透明流体中，光子落到它被生物体的dna核苷酸吸收的位置的概率是光子在处理腔室中行进的距离(光子路径长度)的函数。另外，从源发散的光的强度根据平方反比定律衰变。

到达正被处理的流体中的目标生物体的光子的一小部分(处于10^-6的量级)导致对该生物体的dna的损害。这种损害灭活该生物体的生存力或繁殖功能。随着混浊度增加，uv光消毒有效性减少，这是由悬浮固体和溶解化合物引起的吸收、散射和遮蔽的结果。在2006美国环境保护局uv消毒指导手册中列出的uv的杀菌剂量是40mj/cm²。用于处理流体(诸如，废水)的有效系统应该因此在整个处理区域上提供这个剂量的uv。应该理解，用于一些生物体的有效杀菌剂量(或特定化学处理所需的剂量)可相对于40mj/cm²剂量显著变化。

本领域需要一种用于公共或私人用途的流体处理系统，该流体处理系统高效地并且有效地处理uv半透明流体并且优选地对uv半透明流体进行杀菌，是耐用、可靠、高效节能的，并且需要比现有系统更少的维护。类似地，本领域需要一种高效节能光化学处理。

技术实现要素：

本发明提供一种用于流体的处理的设备，包括：流体腔室和布置在流体腔室的外围的至少一个紫外光单元，其中该至少一个紫外光单元包括紫外光引导元件和至少一个紫外线发光二极管，其中该紫外光引导元件被配置为在使用中对从至少一个紫外线发光二极管发射的光的至少一部分进行准直，使得从每个紫外光单元发射的紫外光线在第一方向上是平行的并且在第二方向上是非平行的，其中第二方向垂直于第一方向。

通过在一个方向上对光进行准直，光的光子路径长度被减小，由此减小与平方反比定率和比尔定律相关的能量损失。

优选地，紫外光引导元件被配置为在第二方向上会聚准直的紫外光。更优选地，紫外光引导元件被配置为会聚准直的紫外光以聚焦在流体腔室的中心轴线处或聚焦在流体腔室的中心轴线附近。

替代地，紫外光引导元件被配置为在第二方向上散射准直的光。

优选地，设备包括多个紫外光单元。优选地，该多个紫外光单元被布置成径向地围绕流体腔室的圆周或外围。优选地，该多个紫外光单元被布置在围绕该流体腔室的外围的一个或多个环中。优选地，紫外光单元的相邻的环以确保在使用中待处理流体的全部都均匀地暴露于uv光所需的量彼此偏移。

优选地，流体腔室是透明的。

优选地，至少一个紫外光单元被布置在流体腔室的外面。

uvled在流体腔室的外部的布置提高了进行清洁、维护和替换的方便性。

优选地，设备包括：覆盖件，布置在流体腔室的外面，其中至少一个紫外光单元被安装在覆盖件中。优选地，该覆盖件由阻挡紫外光的材料形成，并且包括至少一个孔径，该至少一个孔径被布置为在使用中允许由紫外线发光二极管发射的紫外光进入到流体腔室中。

优选地，光引导元件是反射器。最优选地，至少一个发光二极管中的每个发光二极管位于反射器的焦点处。优选地，流体腔室的中心轴线位于反射器的焦点处或位于反射器的焦点附近。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的设备，包括：流体腔室和布置在流体腔室的外围的至少一个紫外光单元；其中该至少一个紫外光单元包括紫外光引导元件和至少一个紫外线发光二极管；以及其中该紫外光引导元件被配置为在使用中对从该至少一个紫外线发光二极管发射的光的至少一部分进行准直，以使得从每个紫外光单元发射的紫外光线仅在单个方向上是平行的。

优选地，设备包括：一个或多个元件，用于在待处理流体中引起旋转或旋涡运动。

优选地，该设备包括：冷却设备，用于控制紫外线发光二极管的温度。优选地，该冷却设备被配置为在使用中将来自紫外线发光二极管的热量可控地传递给正被处理的流体。

优选地，该冷却设备包括冷却剂回路；其中该冷却剂回路的第一部分被布置为与紫外线发光二极管接触以在使用中用于冷却剂回路和紫外线发光二极管之间的热量的传递；以及其中该冷却剂回路的第二部分包括热交换器以在使用中用于该冷却剂回路和正被处理的流体之间的热量的传递。优选地，该设备还包括：控制元件，被配置为在使用中响应于冷却剂的温度的改变而改变该设备的光输出。优选地，该设备还包括：控制元件，被配置为在使用中响应于待处理流体的透射比的改变而改变该设备的光输出。优选地，该设备还包括：多个紫外光单元，其中控制元件被配置为响应于冷却剂的温度的增加而增加发射光的紫外光单元的数量。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的设备，包括：紫外线发光二极管的阵列，围绕包含待处理流体在内的透明管子的外部表面径向地取向；其中每个紫外线发光二极管被安装在反射器的焦点处；以及其中该反射器在使用中在管子的纵向轴线的方向上对反射的光进行准直并且通过管子的横截面集中反射的光线。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的设备，包括：紫外线发光二极管的阵列，围绕包含待处理流体在内的透明管子的外部表面径向地取向；其中每个紫外线发光二极管被安装在反射器的焦点处；以及其中该反射器在使用中在管子的纵向轴的方向上对反射的光进行准直并且通过管子的横截面散射反射的光线。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的设备，包括：紫外线发光二极管的阵列，围绕包含待处理流体在内的透明管子的外部表面径向地取向；其中来自每个发光二极管的紫外光经过透镜；以及其中该透镜在使用中在纵向轴线的方向上对光进行准直并且在管子的横截面中集中光。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的设备，包括：紫外线发光二极管的阵列，围绕包含待处理流体在内的透明管子的外部表面径向地取向；和冷却系统，用于冷却紫外线发光二极管的阵列；其中该冷却系统被配置为循环冷却液，以使得i)在紫外线发光二极管和冷却液之间以及ii)在冷却液和待处理流体之间交换热量。

优选地，该冷却液是乙二醇混合物。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的设备，包括：紫外线发光二极管的阵列，围绕包含待处理流体在内的透明管子的外部表面径向地取向；和冷却系统，用于冷却紫外线发光二极管的阵列；其中该冷却系统包括用于监测冷却液的温度的一个或多个温度传感器；以及其中该冷却系统被配置为响应于冷却液的温度的增加而接通紫外线发光二极管以及响应于冷却液的温度的减少而断开紫外线发光二极管。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的设备，包括：紫外线发光二极管的阵列，围绕包含待处理流体在内的透明管子的外部表面径向地取向；一个或多个紫外线透射比传感器；以及处理监测软件，被配置为响应于待处理流体的透射比的增加而断开紫外线发光二极管以及响应于待处理流体的透射比的减少而断开紫外线发光二极管。

在另一实施例中，本发明提供如任一前面权利要求所述的设备的用途以处理流体。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的系统，该系统包括如上所述的多个设备。

在另一实施例中，本发明提供一种用于流体的处理的方法，包括下述步骤：

将流体引入到流体腔室中；

将从紫外线发光二极管发射的光引导至流体中；

其中从至少一个紫外线发光二极管发射的紫外光的至少一部分被准直，使得从每个紫外光单元发射的紫外光线仅在单个方向上是平行的。

在另一实施例中，本发明提供一种用于冷却流体处理系统中的发光二极管的设备，所述设备被配置为在使用中将来自发光二极管的热量可控地传递给正被处理的流体。优选地，该设备包括：冷却剂回路；以及其中该冷却剂回路的第一部分被布置为与发光二极管接触以在使用中用于该冷却剂回路和发光二极管之间的热量的传递；以及其中该冷却剂回路的第二部分包括热交换器以在使用中用于冷却剂回路和正被处理的流体之间的热量的传递。优选地，该设备包括：控制元件，被配置为在使用中响应于冷却剂的温度或待处理流体的透射比的改变而改变发光二极管的光输出。

在另一实施例中，本发明提供一种用于冷却流体处理系统中的发光二极管的方法，包括下述步骤：

在使用中间接地将来自发光二极管的热量传递给该系统中正被处理的流体。

优选地，通过冷却剂回路来施行间接热量传递。

优选地，在使用中响应于冷却剂的温度或待处理流体的透射比的改变而控制发光二极管的光输出的步骤。

通过根据本发明提供紫外光单元的阵列，对光进行准直，使得光线在第一方向上是平行的并且垂直于第一方向地散射光，该设备受益于在第一方向上减小的光子路径长度，而散射允许与在两个方向上都进行准直的情况相比在更宽的角度上发射光，允许围绕流体腔室的圆周设置更少的发光单元，同时在处理区域上提供优化的剂量。

通过对光进行准直而使得光线在垂直于流体腔室的中心轴线的第一方向上是平行的并且在垂直于光线平行的方向的第二方向上会聚光，光的强度随着与源的距离而增加。这提高了效率，并且确保uv的杀菌剂量被递送到流体腔室的横截面的足够的部分上。

本发明的设备的内表面包括将不会在工作期间变热的透明管子，因此与汞灯相比，存在显著更少的矿物结垢。在现有技术系统中与正被处理的水接触的大量浸没圆柱形汞灯的总石英表面面积显著高于本发明的等同水处理装置中的管子的表面面积。由于在本发明中与处理流体接触的石英的总表面面积显著更低，所以内表面容易清洁。

另外，由于该系统的所有工作部件位于管子的外面，所以能够在不关闭处理系统并且对处理流基元(cell)进行排水的情况下执行维护。

led的光输出与它的工作温度成反比。因此，热led比冷led发射更少的光。因此必须在工作期间冷却led以便维持光输出。

附图说明

现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的优选实施例，其中：

图1是根据本公开的用于使用由led灯的阵列产生的uv光对流体进行杀菌的一组平行的处理基元的示意图；

图2a是根据本发明的单个处理基元组件的一部分的示意性透视图；

图2b是图2a的处理基元的单个反射器子组件的示意性透视图；

图3是在处理流基元的上游包括流体导流叶片(turingvane)的单个流处理基元组件的一部分的示意性透视图；

图4是在与流体腔室的中心轴线x对准的平面(xy或xz)中观察到的一个反射器子组件的示意性放大侧视截面视图；

图5是在与图4的平面垂直的平面(yz)中观察到的如图4中所示的反射器子组件的示意性放大截面视图；

图6是在与图4中示出的平面垂直的平面(yz)中观察到的如图4中所示的替代的反射器子组件的另一示意性放大截面视图；

图7是包括来自图4的一个led反射器子组件的准直的uv光线图案的示意性管子侧视截面视图；

图8是处理基元的示意性截面视图，包括来自根据图5中示出的反射器子组件的一个反射器子组件的散射的uv光线图案(在yz平面中)；

图9是处理基元的示意性截面视图，例示来自根据图6中示出的反射器子组件的反射器子组件的会聚的光线图案(在yz平面中)；

图10是处理基元的示意性侧面视图，例示来自图4和7中的布置在处理基元的对角相对侧的两个反射器子组件的在x轴上延伸的准直的uv光线图案；

图11是处理基元的示意性截面视图，例示来自根据图5中示出的反射器子组件的八个反射器子组件的散射的uv光线图案(在yz平面中)；

图12是处理基元的示意性截面视图，例示来自根据图6中示出的反射器子组件的八个反射器子组件的会聚的uv光线图案(在yz平面中)；以及

图13是包括间接液体led冷却和热交换子系统的处理流基元的一部分的示意性透视图。

具体实施方式

本发明提供一种用于使用一个或多个uv发光二极管(led)处理流体的方法、系统和设备。本发明的系统包括用于处理流体的一个或多个设备，该一个或多个设备在下面的特定描述中纯粹仅作为示例而非作为限制被描述为处理流基元10(如这里所使用的术语“基元”具有与词语“腔室”相同的含义并且可与词语“腔室”互换)。

本发明的设备包括流体腔室，该流体腔室在下面的特定描述中纯粹作为示例而非作为限制被描述和例示为以管子16的形式的管道。应该理解，本发明的流体腔室可采取其它形式。流体腔室可以是用于传导待处理的流体流的管道，例如，在结构的任一端具有开口的管子或管道。替代地，流体腔室可以是用于至少暂时地保留流体的主体以用于处理的容器。不管以流体腔室采取的这些形式中的哪种形式，流体腔室都可以是圆柱形或具有其它形状；圆锥形、矩形、八边形、多边形或其它形状。在优选实施例中，采用的流体腔室的形状以及led和反射器子组件的布置将会使得：当流体流动经过流体腔室或离开流体腔室中时，使得流体充分暴露于uv光，使得杀菌剂量被经历。

在优选实施例中，本发明的设备包括布置成围绕流体腔室的外围的uvled的阵列。优选地，uvled布置成径向地围绕流体腔室的圆周(如图1和2a中所示)。优选地，uvled均匀地围绕腔室分布。优选地，流体腔室是透明管子，并且uvled布置成径向地围绕透明管子的外部圆周。

图1例示包括一组平行的处理流基元10的系统。在替代实施例中，流体处理基元10可以是非平行的。本发明的系统可包括一个或多个处理流基元10。

如图1中所述，该系统包括平行的以处理流基元10的形式的四个设备，该四个设备具有一致的直径。每个处理流基元10的直径小于未处理流体入口管子100的直径和已处理流体出口管子110的直径。

在另一实施例中，可具有不是完全圆柱形或根本不是圆柱形的一个或多个处理流基元10，例如，它们可以是长方的或任何形状或形式。在另一实施例中，处理流基元10的入口直径可小于或大于处理流基元10的出口直径。在优选实施例中，该系统中的处理流基元10的任何形状将使得经过的流体全都接收到需要的uv光的剂量。优选的是使得流体以充分地处理流体并且优选地对流体进行杀菌所需的速率经过处理流基元10，由此使处理流体中的生物病原体的生存或生存力最小化。

在另一实施例中，该一个或多个未处理流体入口管子100和已处理流体出口管子110能够在上游或下游具有更大或更小的直径以便针对不同应用(例如，公共或私人流体处理系统)定制该系统，并且容易地适用于现有处理系统或独特空间中的新安装的系统的不同配置和设计。

本发明的系统包括用于处理流体的一个或多个设备，每个设备包括流体腔室和布置在流体腔室的外围的至少一个紫外光单元。该至少一个紫外光单元包括至少一个紫外线发光二极管和紫外光引导元件。在例示的实施例中，每个紫外光单元按照led和反射器子组件12的形式。

图2a例示用于使用由led反射器子组件12的阵列产生的uv光对流体进行杀菌的处理流基元设备10，该led反射器子组件12包括以环形围绕圆周径向地安装的led13。

该设备可包括覆盖件，该覆盖件围绕流体腔室配合安装并且至少部分地覆盖流体腔室。在例示的实施例中，该覆盖件是结构护套(jacket)14。led被安装在结构护套14中，与结构护套14接合，或由结构护套14承载，该结构护套14围绕透明管子16的外部配合安装。led子组件12的相邻的环可被布置成使反射器子组件以确保经过流体腔室的所有流体18均匀暴露于uv所需的量相对于彼此交错/偏移(所谓的“进动”布置)。

该覆盖件可由不锈钢或阻挡uv光的任何其它材料制成，可提供结构支撑以承受来自内部流体18的压力，并且可为每个反射器子组件12提供框架。子组件12可在不用任何胶水、塑料或能够通过暴露于来自led灯13的uv而融化和或变成粉末的其它粘着材料的情况下被形成在该覆盖件中。另外，反射器子组件能够被摩擦配合、干涉配合、压铸、利用金属夹附接或以其它方式布置或安装。

流体腔室(例示的实施例中的透明管子16)包括熔凝石英或能够承受内部流体18压力的其它透明材料，以及可在流体18行进通过该系统时被该覆盖件(例示的实施例中的结构护套14)支撑。

该设备可包括用于在待处理流体中引起旋转或旋涡流体运动的一个或多个元件。该元件可例如按照叶片22的形式(图3)。该叶片可被布置在流体腔室中或布置在流体腔室的上游。

图3示出用于使用由紫外光单元(这里也称为led反射器子组件12或子组件12)的阵列产生的uv光对流体18进行杀菌的处理流基元设备10，该处理流基元设备10在处理流基元的上游具有凸缘迷你卷筒20，该凸缘迷你卷筒20具有一组流体导流叶片22。导流叶片引起通过流基元10的旋转或旋涡流体18运动。应该理解，在另一实施例中，可使用引起流体18的通过流基元10的旋转或旋涡流体运动的任何配置。例如，静止的圆柱形或者其它形状的物体，或振荡或回旋成形的物体可被放置在流体入口18的进口或其它合适的区域，以使得流体流经这些物体中的任意一个或多个物体并且获得运动而使得所有流体被充足地处理以实现生物病原体的杀菌和灭活或其它想要的处理。

在优选实施例中，每个反射器子组件12包括一般对准成垂直于流体腔室的中心轴线19的内反射器表面17a和一般对准成平行于中心轴线19的内反射器表面17b，如图2a中所示。一般对准成垂直于中心轴线19的内反射器表面17a由共享共同焦点的一组抛物线定义/形成。一般对准成平行于中心轴线19的内反射器表面17b由与该抛物面共享相同的共同焦点的一组椭圆定义/形成。uvled发射表面位于该共同焦点处。

通过一般对准成垂直于流体腔室的中心轴线19的内反射器表面17a和对角地平分反射器底部的并且包括反射器的共同焦点的任何假想竖直平面的相交而形成的任何曲线(例如，沿着图2b中示出的线a-a)将会是抛物线。通过反射器表面17b和对角地平分反射器底部的并且包括反射器的共同焦点的任何假想竖直平面的相交而形成的任何曲线将会是椭圆。因此，光被准直，以使得光线在垂直于中心轴线19的第一方向上是平行的并且在垂直于第一方向的第二方向上被会聚(即，在平行于图2a中的平面y-z的平面中被会聚)以聚焦在中心轴线或其它想要的点或轴线上。

在替代实施例中，一般对准成垂直于中心轴线19的内反射器表面17a由共享共同焦点的一组抛物线形成。一般对准成平行于管子的纵向轴的内反射器表面17b是平面的。因此，光被准直，以使得光线在第一方向(垂直于中心轴线19)上是平行的并且在垂直于第一方向的第二方向上被散射，从而使得光线在平行于图2a的平面yz的平面中被散射，以聚焦在中心轴线或另一想要的点或轴线处或者聚焦在中心轴线或另一想要的点处或轴线附近。

在例示的实施例中，反射器26的形状要使得光在管子的纵向x轴19的方向上准直，从而使得光线在垂直于纵向x轴19的第一方向上在流体流的直径或横截面上是平行的。在一个实施例中，反射器26的内表面在图4中示出的视图的方向上具有抛物线形状。

替代地，反射器的形状可被配置为如上所述的在第一方向上对光进行准直并且也在第二方向上对光进行散射(第二方向垂直于第一方向)，以在平行于图2a的平面yz的平面中形成从反射器辐射出的扇形，如图8中所示。反射器可对反射的光进行准直，使得光线在垂直于管子的纵向轴线的方向上平行，并且通过管子16的横截面散射所反射的光线，由此形成扇形。

替代地，反射器如上所述的在管子的纵向轴线19的方向上对反射的光进行准直，使得光线在垂直于纵向轴线19的第一方向上平行，并且在平行于图2a的平面y-z的平面中通过管子16的横截面集中所反射的光线，如图9中所示，由此形成楔形形状。图4描绘led封装13的管子侧面视图，该led封装13具有安装在反射器26上的半导体管芯芯片24，使得led芯片24位于反射器的焦点处。led反射器26可包括具有内表面涂层的塑料，该内表面涂层具有面对结构护套14的内部的铝涂层。每个反射器子组件12被安装在结构护套14中，并且与透明管子16的外表面平齐。例示的实施例示出具有大约是管子16的直径的0.05倍的宽度的反射器26。

在另一实施例中，覆盖件(例示的实施例中的结构护套14)与透明管子16的外表面相邻，并且部分地接触或完全不接触透明管子16的外表面。每个led封装13的二极管24的数量可超过一个。

图5和6各自在截面视图中描绘不同的led13和反射器26子组件12。如图4中所示的这些子组件中的每个子组件具有与图5和6中示出的横截面垂直的横截面。

图5以截面视图描述led13和反射器26子组件12。例示的实施例示出具有大约是管子16的直径的0.2倍的底部长度的反射器26。反射器26长度与管子16直径之比是每个环所需的led子组件12的数量的函数。每个环需要较大数量的子组件12的实施例将会表现出较小的反射器26宽度与管子16直径之比。在一个实施例中，在具有这个比值和示出的视图中的反射器26的内表面的情况下，光创建散射的uv光图案。反射器子组件12被示出为具有安装在反射器26上的led封装13，使得芯片24位于反射器的焦点处。每个led封装13的二极管24的数量可超过一个。每个反射器子组件12被安装在结构护套14中，该结构护套14围绕透明管子16的外表面。

图6以截面视图描述另一反射器子组件12。示出的视图中的反射器26的内表面是椭圆形的，并且将光聚焦在远离反射器的位置。反射器子组件12被示出为具有安装在反射器26上的led封装13，使得芯片24位于反射器的焦点处。每个反射器子组件12被安装在结构护套14中，该结构护套14围绕透明管子16的外表面。每个led封装13的二极管24的数量可超过一个。

图7描绘来自一个led反射器子组件12的直接发射的uv光线28和准直的uv光线30。反射器26的形状被设计为对来自led的反射的光进行准直，使得该光线在垂直于流体流18的方向上平行。在一个实施例中，准直的光线30与直接发射的光线28之比超过10:1。优选地，准直的光线垂直于流体流的方向地经过流体。示出结构护套14和透明管子16的侧面横截面。

图8描绘类似于图5中的led反射器子组件12的以截面视图的单个led反射器子组件12以及直接发射的uv光线28和通过管子16的横截面区域的散射的准直的uv光线30。图8是图7中例示的子组件12的截面视图。来自led反射器组件12的光的强度被设计为在横截面中基本上均匀地分布。应该理解，结构护套14将会具有一个或多个led反射器子组件12；出于例示的目的，这里仅示出一个led反射器子组件12。

图9描绘类似于图6中的led反射器子组件12的以截面视图的单个led反射器子组件12以及通过管子16的横截面区域直接发射的uv光线28和集中的反射uv光线30。图9是图7中例示的子组件12的截面视图。这个视图中的反射器26的内表面形状被设计为将来自led的从反射器26的内表面反射出的光聚焦在远离反射器的位置。在一个实施例中，反射器26的焦点大约是管子16的中心。应该理解，结构护套14将会具有一个或多个led反射器子组件12；出于例示的目的，这里仅示出一个led反射器子组件12。

图10例示垂直于流体流18地通过管子16的直接发射的uv光28和反射uv光30的分布。示出的led反射器子组件12描绘抛物线形状，类似于图4和图7中的子组件12。在例示的实施例中，在结构护套14中存在led反射器子组件12的一个环。对于处理流基元10中能够包括的环的数量，不存在上限。在图3中示出的另一实施例中，流体18以旋转或旋涡方式流动。

优选地，该设备包括围绕流体腔室的外围分布的多个紫外光单元。最优选地，可以围绕流体腔室的圆周以环形布置紫外光单元。(对于具有非圆形横截面的流体腔室，术语“环”和“圆周”应该被解释为包括它们的等同物，其中“圆周”是流体腔室的外围或周届。)紫外光单元可围绕该圆周均匀地分布。该设备可包括多个uv光单元的环。

图11例示通过管子16的横截面的直接发射的uv光28和散射的反射uv光30的分布。围绕管子16的结构护套14中的led反射器子组件12的阵列被设计为将通过管子16的横截面的uv的强度均匀地分布。led反射器子组件12采取与图5中示出的子组件12类似的尺寸和形状。在例示的实施例中，存在八个led反射器子组件12。每个环的led反射器子组件的数量可以从一个直至能够围绕管子16的圆周配合安装的数量。

在光被会聚的实施例中，uv单元中的每个的焦点可以是重合的，如图12中所示。

图12例示通过管子16的横截面的直接发射的uv光28和集中的反射uv光30的分布。led反射器子组件12的阵列在形状上是椭圆的，并且在围绕管子16的结构护套14的纵向轴中在行上交错，所有led反射器子组件12的阵列被设计为均匀地分布通过管子16的横截面的uv的强度。在例示的实施例中，存在八个led反射器子组件12。每个环的led反射器子组件12的数量可以从一个直至能够围绕管子16的圆周配合安装的数量。

未示出的不同反射器几何形状或在光学方面有用的几何形状的组合可被用在环内，或用作包括不同反射器类型的环的行。

在另一实施例中，可通过使用循环间接液体冷却系统来冷却led，该循环间接液体冷却系统使用正被处理的流体作为针对由led产生的能量的散热器。在优选实施例中，可通过任何间接冷却系统(诸如，接触每个led的外壳的乙二醇混合物填充铜管和用于保持液体移动的泵)实现对led的阵列的冷却。在水处理的情况下，水经过热交换部分并且冷却乙二醇混合物，以及冷却的乙二醇混合物冷却led，导致与待处理水的热交换。图13例示间接液体led冷却系统的位置和配置。液体冷却剂32由冷却剂泵34通过冷却剂管36泵送。应该理解，在工作期间，冷却剂流向可不时地反转。冷却剂管36与处理流基元10中的每个led封装13的散热器外壳接触。在冷却剂管36和led封装13之间的接触的点处，使用具有高热传递系数材料。当液体冷却剂32通过冷却剂管36循环时，由每个led封装13生成的热量被传递给液体冷却剂32。在一个实施例中，led的每个环由冷却剂管的单个环接触。可存在冷却剂管36与每个环中的一些或全部led13接触的另外的实施例。

在与一个或多个led13接触之后，冷却剂32被传送给热交换部分38。热交换部分38与足够的正被处理的流体18处于间接热接触以将来自led13的热量传递给正被处理的流体18。热交换部分38可被布置在led的上游以减小结垢。

因为leduv光输出是led工作温度的线性函数，所以可实现监测和控制led冷却液的温度。例如，冷的冷却液将导致较亮的光，而较热的冷却液将导致较暗的光。当冷却液较热时，安装在循环冷却液中的一个或多个温度传感器能够接通另外的led或led的环，其中该一个或多个温度传感器具有实现为本发明的系统的软件程序。

在优选实施例中，该一个或多个温度传感器40测量流动经过热交换部分38的冷却剂32温度。当正被处理的流体18具有相对高的温度时，它的冷却效率将会减少。这将由冷却剂液体32温度传感器40间接地进行测量。处理系统监测软件可包括用于在处理流体18温度相对高时接通另外的led13或led的环的指令和用于在处理流体18温度相对低时断开led13或led的环的指令。

此外，本发明的系统被设计为高效地工作并且调整流动经过处理基元的流体的透射比。例如，来自led的流基元上的uv透射比传感器能够被添加到本发明的系统以将信息转发给软件系统从而在高透射比流体情况下断开led或led的环以及在如果透射比减少的情况下将它们重新接通。

对于以恒定、不变的uv输出工作的系统，有必要在所有时间提供uv输出，这将以最高的可能的温度和最低的可能的透射比有效地处理流体以便确保即使在这种最坏的情况下也有效地处理所有流体。然而，因为本发明的系统的能量使用能够通过基于温度或透射比而变化uv输出来限制，所以当温度低于最大值和/或透射比高于最小值时，该系统能够以较低输出工作，由此增加工作效率。

应该理解，本发明可与注入到流体中的氧化化学品(诸如，氯、臭氧或过氧化氢)组合使用以施行化学和/或生物处理。

尽管已在以上描述并且在附图中例示本发明的优选实施例，但这些仅作为示例并且是非限制性的。本领域技术人员将理解，本发明的领域和范围内可以有许多替代方案。例如，光引导元件可以是透镜或与描述的反射器执行相同功能的其它光学装置。

在替代实施例中，流体腔室可由不透明材料形成。在这个实施例中，可围绕流体腔室的内部的外围布置led。

在替代实施例中，光引导元件可被配置成使得光的散射或会聚的方向不是垂直于流体腔室的轴线。

本发明的系统可包括多个设备，该多个设备被串联或并联布置，并且被配置以使得流可被转移离开任何一个设备并且经过一个或多个替代设备以允许在不关闭该系统的情况下清洁第一个设备的内部。

该设备可包括多个led阵列，每个led阵列可与其它led阵列隔离，使得可在不关闭该设备中的所有led的情况下施行任何一个led阵列的维护。以这种方式，该设备可在维护期间继续运行。

本发明的系统、设备和方法特别适合饮用水处理、废水处理、工业过程用水的处理和需要待处理流体的高的流体流动速率的其它应用。在优选实施例中，每个设备可被配置为每小时处理15至750立方米的水。优选地，每个设备可被配置为每小时处理30至500立方米的水。最优选地，每个设备可被配置为每小时处理大约250立方米的水。

优选地，通过该设备的流体流速可以是大约1m/s。

根据前述内容将理解，该设备不限于描述的处理流基元10。例如，流体腔室可以是用于至少暂时地保留用于处理的流体的主体的容器，而非管道(例如，管子16)。在这个实施例中，流体不必直接流动经过该设备。流体可替代地被保留在该容器中一段时间以进行处理。该设备可提供有用于使流体在流体腔室内循环或搅动以使得流体移动经过uv光以进行处理的装置(例如，泵)。

如所附权利要求中所阐述的，除非另有明确说明，否则在本说明书(包括所附权利要求和附图)中公开的每个特征可被用于相同、等同或类似目的的替代特征替换。因此，如所附权利要求中所阐述的，除非另有明确说明，否则公开的每个特征仅是通用的一系列的等同或类似特征的一个示例。另外，如所附权利要求中所阐述的，除了这种特征和/或步骤中的至少一些特征和/或步骤是互相排斥的组合之外，在本说明书(包括所附权利要求和附图)中公开的所有特征和/或这样公开的任何方法或过程的步骤的所有可被以任何组合方式组合。因此，尽管已在以上描述本发明的许多不同实施例，但如所附权利要求中所阐述的，可在任何实施例中独自或以各种组合使用在所附权利要求中描述、例示和/或要求保护的特征中的任何一个或多个或所有特征。如此，如所附权利要求中所阐述的，任何一个或多个特征可被去除、取代和/或添加到描述、例示和/或要求保护的任何特征组合。为了避免疑问，如所附权利要求中所阐述的，任何实施例的任何一个或多个特征可在不同实施例中与来自任何实施例的任何其它一个或多个特征组合和/或单独使用。