一种LED光催化反应器的制作方法

本实用新型涉及LED发光装置领域，特别涉及一种LED光催化反应器。

背景技术：

随着科技的进步，LED光源因其具有光效高，耗电量少，光谱窄，体积小，成本低，并且无污染，符合国家节能环保主体等优点，越来越受到人们的青睐。由于LED的光谱较窄，一般为20～30nm。在光谱这个空间，采用多个LED几乎可以组成任何需要的光谱形状，且这种组合是没有效率损失的。因此，可以组合得到可供光催化剂薄膜充分吸收的光谱。

随着工业的快速发展，废水的污染治理问题越来越严峻。工业废水具有种类不同、生产工艺不同，其具有成分差异大，组分复杂，污染物量多，COD高，难降解物质多，毒性强等特点。光催化技术以其优良的降解特性在众多废水处理工艺中脱颖而出，以纳米TiO₂为典型代表的光催化剂具有化学性质稳定、活性高、可重复利用等优点，在难降解有机物、水体微污染物的矿化、重金属离子去除以及一些特殊毒性物质降解等处理中具有独特优势，故在医院废水、制药废水、电镀行业以及漂染企业等领域内是一种极具发展前途的废水处理技术。

传统光催化反应器中光源发出的光容易被污染液吸收，其单一的光催化面板导致光催化效率低，且光源发出的光不能被光催化剂薄膜充分吸收利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种光催化效率高、催化效果好、成本低且实用的LED光催化反应器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种LED光催化反应器，包括：

包括导光板、LED灯条、污染液容器、超声波除污器和凹槽式铝基板；所述导光板包括两发光面，所述两发光面上雕刻有两端稀疏中间密集的非均匀分布网点且镀有光催化剂薄膜；所述LED灯条包括若干个LED芯片和一个PCB板，所述PCB板与所述若干个LED芯片分别连接；所述凹槽式铝基板的横截面呈U字型，其凹槽内表面镀银以形成U字型反射镜面，其凹槽底部粘有所述LED灯条；所述污染液容器内相对的两容器壁上设有多组对称且均匀分布的固定卡槽，每一组卡槽包括一顶部卡槽和一底部卡槽；所述导光板上网点分布稀疏的两侧端上分别安装有凹槽式铝基板；安装有凹槽式铝基板的导光板的两侧端固定在所述污染液容器内相对的两组卡槽内；所述污染液容器内同一容器壁上相邻的各组卡槽之间以及边部四组卡槽与其平行的容器壁之间均安装有所述超声波除污器。

优选的，所述凹槽式铝基板的凹槽槽口的形状尺寸与所述导光板侧端的形状尺寸相匹配以实现所述导光板侧端插入所述凹槽式铝基板的凹槽时能保持紧密对接。

优选的，所述导光板侧端插入所述铝基板凹槽时，所述导光板侧端插入所述凹槽式铝基板的凹槽时，所述导光板侧端与粘接有LED灯条的铝基板凹槽底部之间留有空隙用于镜面反射和光耦合。

优选的，所述凹槽式铝基板的凹槽槽口呈矩形状。

优选的，所述顶部卡槽设置在所述污染液容器的容器壁口；所述底部卡槽设置在所述污染液容器的容器壁底部。

优选的，固定在所述污染液容器内的导光板与污染液容器的容器壁之间留有空隙用于连通被所述导光板隔开的污染液容器内的污染液。

优选的，所述超声波除污器包括若干个超声波换能器、导线通道和外壳；所述导线通道设置在所述超声波除污器外表面；所述若干个超声波换能器粘接在所述超声波除污器内部，并通过外壳进行密封；所述超声波除污器的导线通道放置在所述污染液容器外，其余部分完全放入所述污染液容器内并紧贴污染液容器的容器壁。

优选的，所述光催化剂薄膜的厚度处在其载流子的平均扩散长度的一倍到八倍之内，所述平均扩散长度等于载流子的寿命及扩散系数乘积的二次根号，所述载流子指半导体的电子和空穴。

优选的，所述导光板上未安装凹槽式铝基板的两侧端分别安装顶部固定件和底部固定件；所述顶部固定件设有用于导光板一侧端插入的条形槽；所述底部固定件设有用于导光板另一侧端插入的条形槽；所述导光板的四个侧端分别插入两凹槽式铝基板、一顶部固定件和一底部固定件后，所述两凹槽式铝基板、一顶部固定件和一底部固定件通过焊接成为一体框。

优选的，所述凹槽式铝基板凹槽底部的两端设有导线通孔；所述顶部固定件的条形槽下方设有导线通道和导线出孔，所述导线出孔与导线通道连通；所述底部固定件的条形槽下方设有导线通道；所述导线通孔、导线通道和导线通道相互连通，通过所述导线出孔将所述PCB板的导线引到所述污染液容器的外部。

优选的，所述导光板侧端与所述凹槽式铝基板、顶部固定件、底部固定件的对接部分分别粘接有用于防水密封和起固定作用的粘接材料；导线出孔处、凹槽式铝基板与顶部固定件的焊接部位、凹槽式铝基板与底部固定件的焊接部位分别粘接有用于防水密封和起固定作用的粘接材料。

优选的，所述LED芯片的驱动电源安装在所述污染液容器的外部。

采用上述技术方案后，本实用新型的LED光催化反应器，突破传统LED光催化反应器的结构形式，LED的驱动电源在光催化反应器的外部，并不跟随导光板浸入污染液中，因而不影响光催化；粘接在U字型铝基板凹槽底部的LED灯条安装在导光板相对的两侧端并做防水处理后，将两者一起浸入到污染液当中，不影响LED灯条的正常工作；另外，LED芯片工作时产生的热量可通过PCB板再由凹槽式铝基板散发到液体环境中，不影响LED芯片的稳定工作状态。

本实用新型具有如下有益效果：

1、导光板相对的两侧端上安装有粘接在U字型铝基板凹槽底部的LED灯条，使LED光源发出的光被充分地耦合进入导光板；

2、导光板两面用激光雕刻出非均匀分布网点，以保证导光板双面均匀出光；

3、导光板两面镀上具有一定薄膜厚度的光催化剂保证光催化剂的氧化还原反应效率处在最佳状态；

4、多块导光板以一定间隔放置在污染液容器的卡槽内以提高光催化效率，使污染液容器内的污染物得到充分高效地降解；

5、超声波除污器清除附着在导光板上的污垢，且促使污染液容器内的污水处在流动状态，保证了污染物与光催化剂充分接触，使得光催化效果持续高效；

6、LED光源发出的光能够被光催化剂薄膜充分吸收利用。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的一种LED光催化反应器不局限于实施例。

附图说明

图1为本实用新型的LED光催化反应器的剖面视图；

图2为本实用新型的LED光催化反应器的爆炸视图；

图3为本实用新型的粘接在铝基板凹槽底部的LED灯条的断裂视图；

图4为本实用新型的超声波除污器的爆炸视图；

图5为本实用新型的凹槽式铝基板的局部视图；

图6为本实用新型的顶部固定件的结构示意图；

图7为本实用新型的底部固定件的结构示意图；

图8为本实用新型的凹槽式铝基板、顶部固定件和底部固件焊接为一体框的结构示意图。

附图标记：1、导光板，11、非均匀分布网点，2、LED灯条，21、LED芯片，22、PCB板，3、污染液容器，31、顶部卡槽，32、底部卡槽，33、污染液排水口，4、超声波除污器，41、超声波换能器，42、导线通道，43、超声波除污器外壳，5、凹槽式铝基板，51、凹槽式铝基板的横截面，52、U字型反射镜面，53凹槽式铝基板的凹槽槽口，54、凹槽式铝基板的导线通孔，6、顶部固定件，61、顶部固定件的导线通道，62、顶部固定件的导线出孔，63、顶部固定件的条形槽，7底部固定件，71、底部固定件的导线通道，72、底部固定件的条形槽。

具体实施方式

参见图1至图8，一种LED光催化反应器，包括导光板1、LED灯条2、污染液容器3、超声波除污器4和凹槽式铝基板5。通过激光在导光板1的两发光面上雕刻出两端稀疏中间密集的非均匀分布网点11，使用浸渍法在导光板1两发光面镀上光催化剂薄膜。所述LED灯条2包括若干个LED芯片21和一个PCB板22；所述凹槽式铝基板5的横截面51呈U字型，其凹槽内表面镀银以形成U字型反射镜面52，用导热胶将LED灯条2粘接在铝基板51的凹槽底部(具体的，一个PCB板粘在铝基板51的凹槽底部，其长宽与凹槽底一样，然后再在一个PCB上连接多个LED芯片21)。所述污染液容器3内相对的两容器壁上设有多组对称且均匀分布的固定卡槽，每一组卡槽包括一顶部卡槽31和一底部卡槽32。所述导光板1上网点11分布稀疏的两侧端上分别安装所述粘接在横截面为U字型的铝基板51凹槽底部的LED灯条2；安装有LED灯条2的导光板1的两侧端固定在所述污染液容器3内相对的两组卡槽内；所述污染液容器3内同一容器壁上相邻的各组卡槽之间(即同一容器壁上的卡槽组与卡槽组之间的间隙)以及边部四组卡槽与其平行的容器壁之间均安装有所述超声波除污器4。

进一步的，所述凹槽式铝基板5的凹槽槽口53的形状尺寸与所述导光板1侧端的形状尺寸相匹配以实现所述导光板1侧端插入所述凹槽式铝基板5的凹槽时能保持紧密对接。本实施例中，所述铝基板凹槽槽口53呈矩形状。

进一步的，所述导光板1侧端插入所述凹槽式铝基板5的凹槽时，所述导光板1侧端与粘接有LED灯条2的铝基板51凹槽底之间留有空隙用于镜面反射和光耦合。

进一步的，所述顶部卡槽31设置在所述污染液容器3的容器壁口；所述底部卡槽32设置在所述污染液容器3的容器壁底部。具体的，一组卡槽包括固定在同一面容器壁上且在一条直线上的一个顶部卡槽31和一个底部卡槽32，所述安装有LED灯条2的导光板1一侧端插入一组卡槽内，另一侧端插入相对的容器壁上相对称的一组卡槽内。

进一步的，固定在所述污染液容器3内的导光板1与污染液容器3的容器壁之间留有空隙用于连通被所述导光板1隔开的污染液容器内的污染液。具体的，可通过对顶部卡槽31和底部卡槽32的形状进行设计来实现。

具体的，所述污染液容器3还设有污染液排水口33。

进一步的，所述超声波除污器4包括若干个超声波换能器41、导线通道42和外壳43；所述导线通道42设置在所述超声波除污器4外表面；所述若干个超声波换能器41粘接在所述超声波除污器4内部，并通过外壳43进行密封；所述超声波除污器4除导线通道42外均放置入所述污染液容器3内并紧贴污染液容器3的容器壁。导线通道42是用于将超声波发生器的高频信号通过粘接在超声波除污器外壳43内部的超声波换能器41转换为高频机械振动波，即产生超声波，超声波除污器4的外壳43可以隔离超声波换能器41和污染液。

进一步的，所述光催化剂薄膜的厚度处在其载流子的平均扩散长度的一倍到八倍之内，所述平均扩散长度等于载流子的寿命及扩散系数乘积的二次根号，所述载流子指半导体的电子和空穴。光催化剂的薄膜厚度大约处在其载流子的平均扩散长度范围时，单位时间内参与光催化反应的载流子最多,光催化效率最高。

进一步的，所述导光板1上未安装凹槽式铝基板5的两侧端分别安装顶部固定件6和底部固定件7；所述顶部固定件6设有用于导光板1一侧端插入的条形槽63；所述底部固定件7设有用于导光板1另一侧端插入的条形槽72；所述导光板1的四个侧端分别插入两凹槽式铝基板5、一顶部固定件6和一底部固定件7后，所述两凹槽式铝基板5、一顶部固定件6和一底部固定件7通过焊接成为一体框。此外，所述一体框还有起到加强固定导光板1的作用。

进一步的，所述凹槽式铝基板5的凹槽底部的两端设有导线通孔54；所述顶部固定件6的条形槽63下方设有导线通道61和导线出孔62，所述导线出孔62与导线通道61连通；所述底部固定件7的条形槽72下方设有导线通道71；所述导线通孔54、导线通道61和导线通道71相互连通，通过所述导线出孔62将所述PCB板22的导线引到所述污染液容器3的外部。

进一步的，采用有机硅结构粘接胶水将所述导光板1侧端与所述铝基板凹槽53的对接部分(具体的，指导光板1侧端与所述铝基板凹槽53连接的接缝)、导线出孔62处(具体的，指PCB板的导线与导线出孔62的缝隙)、导光板1与顶部固定件6的连接处(具体的，指导光板1侧端与顶部固定件6的条形槽63连接的接缝)、导光板1与底部固定件7的连接处(具体的，指导光板1侧端与底部固定件7的条形槽72连接的接缝)和凹槽式铝基板5与顶部固定件6以及底部固定件7的焊接接缝处都进行了粘接，防止LED灯条2与导光板1一起浸入污染液容器3中的污染液中时因漏水影响LED灯条2的正常工作。此外，将对接部分进行粘接还起到一个固定的作用，使上述导光板1侧端与将LED灯条粘接在凹槽式铝基板的凹槽底部之间留有空隙时两者位置能固定住防止任何轻微的移动。

进一步的，所述LED芯片21的驱动电源安装在所述污染液容器的外部，并不随导光板1浸入污染液中，因而不影响光催化。

本实用新型的基本原理如下：导光板1双面用激光雕刻出的非均匀分布网点11，U字型凹槽式铝基板5的U字型反射镜面52可将LED芯片21产生的光经导光板1侧端耦合进入导光板1，耦合进入导光板1的光经过导光板1的两发光面上的非均匀分布网点11的调制后，使导光板1双面均匀出光。LED灯条2内的LED芯片21的出射光波长处在光催化剂薄膜的吸收光谱范围内，具有均匀照度的光可被充分利用来激发镀在导光板1双面的光催化剂薄膜，以此保证光催化的均匀度和高效性，并提高光能利用效率(本实施例中，所述光催化剂薄膜的厚度约为其载流子的平均扩散长度的五倍)。带卡槽的污染液水槽3中能够同时放置多个光催化导光板1,处在每一组卡槽之间以及卡槽与容器壁之间的间隙的超声波除污器4在促进污染液流动的同时，还去除了附着在导光板1表面的污染物污垢，以此来保证光催化效率和光催化剂活性。

本实用新型的光催化反应器，避免了传统光催化反应器中光源的出射光被污染液吸收和单一的光催化面板所致的光催化效率低的问题，而且LED光源的采用也克服了光催化反应器中光源发出的光不能够被光催化剂薄膜充分吸收的问题。

以上所述仅为实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。