一种紫外LED杀菌装置

技术领域

本申请涉及杀菌技术领域，尤其涉及一种紫外LED杀菌装置。

背景技术

基于三族氮化物材料的紫外LED在杀菌消毒、聚合物固化、生化探测、非视距通讯及特种照明等领域有着广阔的应用前景，具备环保、便携、低功耗等诸多优点。

相关技术中，基于紫外LED的杀菌功能的紫外线杀菌装置一般包括底座、密封罩和紫外线灯板，密封罩的开口端连接在底座上，紫外线灯板设置在密封罩内，且紫外线灯板的底面连接在底座上，紫外线灯板的发光面背向底座。在工作时，紫外线灯板发出的光线透过密封罩向外照射，以对照射的区域进行灭菌。

然而，在相关技术中，紫外线灯板发出的光线主要集中在发光面正前方一定角度的范围内，光线的照射范围较小。

发明内容

本申请实施例提供一种紫外LED杀菌装置，能够从多个方向发射光线，光线的照射范围大。

本申请实施例提供一种紫外LED杀菌装置，包括底座、支撑架、LED发光组件和罩壳，罩壳套设在底座上，并与底座共同围成密封的容纳腔；支撑架设于容纳腔内，并与底座连接；支撑架的周侧具有至少两个安装面，至少两个安装面上分别设有至少一个LED发光组件。

本申请实施例提紫外LED杀菌装置通过在支撑架周侧的各安装面上分别安装LED发光组件，LED发光组件发出的紫外光可由紫外LED杀菌装置周侧的多个不同方向射出，光线的照射范围大。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，LED发光组件包括LED灯板和电连接在LED灯板上的多个LED发光单元，LED发光单元的发光面朝向罩壳的侧壁。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，LED灯板上具有连接线；连接线经底座延伸至紫外LED杀菌装置的外部；或者，底座内具有控制模块，连接线延伸至底座内，并与控制模块电连接。

LED灯板的连接线可穿过支撑台和底壳与紫外LED杀菌装置的外部的电源连通，以为LED灯板输送电力。或者，还可在底壳内设置控制模块，控制模块可包括整流器、升降压模块、变压模块、保护电路和控制开关等电子器件，控制模块外接电源，控制模块可以将输入LED灯板的交流电整流为直流电，并对输入的电压进行调节后输出给LED灯板。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，容纳腔内至少部分空间填充有填充剂，填充剂覆盖LED发光组件，填充剂对于LED发光组件发出的光的折射率介于空气对于LED发光组件发出的光的折射率和罩壳对于LED发光组件发出的光的折射率之间。

LED发光组件在通电后向外辐射紫外光，紫外光首先由LED发光组件辐射到容纳腔内。由于容纳腔内具有填充剂，根据光的反射率计算公式，光穿过折射率差别较小的两种介质时反射率更低，故LED发光组件发出的紫外光在穿过填充剂射向罩壳的内表面时，更少的紫外光会被罩壳的内表面反射回罩壳内，更多的紫外光由罩壳内射出，从而提高紫外LED杀菌装置的出光效率。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，LED发光单元包括第一发光单元和/或第二发光单元，第一发光单元的波长为250nm-310nm，第二发光单元的波长为310nm-970nm。

第一发光单元的波长为250nm-310nm，用于发射紫外光；第二发光单元的波长为310nm-970nm，用于发射可见光，以警示他人紫外LED杀菌装置已开启，会向外辐射紫外光，避免他人因离紫外LED杀菌装置过近而受到紫外线照射的伤害。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，底座上具有环形的凹槽，罩壳的一端封闭，罩壳的另一端具有开口，罩壳的另一端嵌入凹槽内；

还包括密封件，密封件位于凹槽内，以密封凹槽与罩壳的另一端。

密封件能填充密封凹槽与罩壳之间的缝隙，使容纳腔与外界环境隔绝，以防止容纳腔内的填充剂流出。同时，也避免外界的液体、灰尘进入到容置腔内，对LED发光组件、填充剂造成影响。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，底座包括底壳和连接在底壳上的支撑台，支撑架的底端连接在支撑台上。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，底座还包括支撑圈，支撑圈套设在底壳上，支撑圈的内侧壁与支撑台的外侧壁之间形成凹槽。

相比于在底壳上加工出凹槽，支撑圈的加工难度小，并且支撑圈能够拆卸，在罩壳安装前，可便于对凹槽内支撑圈的内侧壁、支撑台的外侧壁进行清理，避免灰尘进入凹槽内。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，支撑圈包括连接段和抵接段，连接段的内径大于抵接段的内径，连接段的内侧壁具有内螺纹，底壳的外侧壁具有与内螺纹相匹配的外螺纹，连接段和底壳之间通过内螺纹和外螺纹旋合连接；

抵接段延伸至支撑台上，且抵接段内侧壁与支撑台的外侧壁之间形成凹槽。

转动支撑圈时，支撑圈的内螺纹与支撑台的外螺纹相配合，使支撑圈不断的向支撑台移动，直至抵接段与支撑台的表面相抵接，从而限制支撑圈继续移动。这时，抵接段的内侧壁与支撑台的外侧壁之间形成上述凹槽，用于插接罩壳。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置，罩壳上具有泄压孔和/或填注孔，泄压孔和填注孔均可开启或关闭。

填注孔作为液态填充剂的注入口，用于紫外LED装置在制造过程中或填充剂更换时向容置腔内注入填充剂。在容置腔内注入足够的填充剂后可采用孔塞将填注孔封闭。罩壳上还可甚至泄压孔，泄压孔在容置腔内压力过大时会开启将填充剂排出，降低罩壳内压力以保护LED发光组件。另外，在向容置腔内注入填充剂时，也可开启泄压孔，使容置腔内的空气能够由泄压孔排出。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置的俯视示意图一；

图2为图1中A-A截面的示意图；

图3为本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置的俯视示意图二；

图4为图3中B-B截面的示意图。

附图标记说明：

10-底座；

11-底壳；

111-第二通孔；

12-支撑台；

121-第一通孔；

13-支撑圈；

131-连接段；

132-抵接段；

14-凹槽；

20-LED发光组件；

21-LED灯板；

22-LED发光单元；

30-罩壳；

31-填注孔；

32-泄压孔；

40-容纳腔；

50-填充剂；

60-密封件；

70-支撑架；

71-安装面；

80-控制模块；

90-连接线。

具体实施方式

紫外光是电磁波谱中波长为10nm-400nm辐射的总称，根据波可分为波长为320nm-400nm的近紫外线(UVA)，波长为320nm-280nm的远紫外线(UVB)和波长为200nm-280nm的超短紫外线(UVC)。其中超短紫外线处于微生物吸收峰范围之内，能够破坏微生物机体细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)的分子结构，造成微生物生长性细胞死亡和、再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

紫外线杀菌装置是利用紫外线进行杀菌的装置，常被用于水体消毒。相关技术中，紫外LED的杀菌功能的紫外线杀菌装置一般包括底座、密封罩和紫外线灯板，密封罩的开口端连接在底座上，紫外线灯板设置在密封罩内，且紫外线灯板的底面连接在底座上，紫外线灯板的发光面背向底座。在工作时，紫外线灯板发出的光线透过密封罩向外照射，以对照射的区域进行灭菌。

然而，相关技术中，紫外线灯板发出的光线主要集中在发光面正前方一定角度的范围内，光线的照射范围较小，不适用于对开阔区域的大面积灭菌。

基于此，本申请实施例一种紫外LED杀菌装置，能够从多个方向发射光线，照射范围大，适用于对开阔区域的大面积灭菌。

下面将结合附图对本申请实施例的实施方式进行详细描述。

图1为本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置的俯视示意图一；图2为图1中A-A截面的示意图；图3本申请实施例提供的紫外LED杀菌装置的俯视示意图二；图4为图3中B-B截面的示意图。

参见图1-图4所示，本申请实施例的紫外LED杀菌装置包括底座10、支撑架70、LED发光组件20和罩壳30，罩壳30套设在底座10上，并与底座10共同围成密封的容纳腔40；支撑架70设于容纳腔40内，并与底座10连接；支撑架70的周侧具有至少两个安装面71，至少两个安装面71上分别设有至少一个LED发光组件20。

具体的，底座10为LED发光组件20、罩壳30和支撑架70的装配基座，底座10内部的空间可用于走线以及容纳与LED发光组件20连接的相关电子器件。支撑架70是LED发光组件20的支撑部件，支撑架70的底端安装在底座10上，支撑架70的周侧具有安装面71。LED发光组件20是紫外LED杀菌装置的发光部件，连接在安装面71上，LED发光组件20在通电后会向外辐射紫外光。罩壳30是紫外LED杀菌装置的保护部件壳，一般由透明材料制成，罩壳30连接在底座10上，并与底座10围成密封的容纳腔40，容纳腔40用于密封LED发光组件20。

支撑架70周侧的各安装面71上分别安装有至少一个LED发光组件20，LED发光组件20发出的紫外光可由紫外LED杀菌装置周侧的多个不同方向射出，射出的紫外光能覆盖较大的区域范围，适用于对开阔区域的大面积灭菌，如针对流动的水体进行灭菌。

另外，本申请实施例的紫外LED杀菌装置也适用管路、箱体等结构的灭菌。实际使用时，可在管路或箱体的上开孔，将紫外LED杀菌装置由该孔插入到管路或箱体内。由于紫外光可由紫外LED杀菌装置周侧的多个不同方向射出，顾可对管路或箱体的内容物以及管路或箱体的内壁进行灭菌，不需要转动或移动紫外LED杀菌装置指向某一区域发射紫外光，操作简单，灭菌范围大。

具体的，支撑架70的形状可以是板体、棱柱体或其他形状。

例如，参见图1和图2所示，以形状为六棱柱的支撑架70为例，该支撑架70的周侧的六个面均为安装面71，每个安装面71上均安装一个LED发光组件20。LED发光组件20通电时产生的紫外光能由紫外LED杀菌装置周侧的六个不同方向射出，每一安装面71上的LED发光组件20均朝向一定角度发射光线，多个LED发光组件20发射的光线相互交叉，避免了照射死角，能进行大面积灭菌。

例如，参见图3和图4所示，以形状为板体的支撑架70为例，该支撑架70的两个侧面为安装面71，每个安装面71上各设有一个LED发光组件20。LED发光组件20通电时产生的紫外光能由紫外LED杀菌装置的两侧射出，形成较大的照射范围。

其中，LED发光组件20可通过粘接或螺丝固定在支撑架70的安装面71上，也可通过在支撑架70的安装面71上设置插槽，将LED发光组件20的LED灯板21插嵌入插槽内进行固定。

继续参见图1和图2所示，本申请实施例中，LED发光组件20包括LED灯板21和电连接在LED灯板21上的多个LED发光单元22，LED发光单元22的发光面朝向罩壳30的侧壁。

具体的，LED发光单元22可以是LED灯珠或LED芯片，LED灯板21可以是PCB板或铝基板。LED发光单元22焊接在LED灯板21上并呈阵列排布。

本申请实施例中，LED发光单元22包括第一发光单元和/或第二发光单元，第一发光单元的波长为250nm-310nm，第二发光单元的波长为310nm-970nm。第一发光单元的波长为250nm-310nm，向外辐射的是紫外光，用于杀菌消毒。第二发光单元的波长为310nm-970nm，用于发射可见光，以警示他人此紫外LED杀菌装置已开启，会向外辐射紫外光，以避免他人因离紫外LED杀菌装置过近而受到紫外线照射的伤害。

继续参见图1和图2所示，本申请实施例中，容纳腔40内至少部分空间填充有填充剂50，填充剂50覆盖LED发光组件20，填充剂50对于LED发光组件20发出的光的折射率介于空气对于LED发光组件20发出的光的折射率和罩壳30对于LED发光组件20发出的光的折射率之间。

具体的，填充剂50为透明的绝缘材质，其折射率介于空气与石英玻璃，填充剂50填充在容纳腔40内并覆盖LED发光组件20，用于减少罩壳30对紫外光的反射。

LED发光组件20在通电后向外辐射紫外光，紫外光首先由LED发光组件20辐射到容纳腔40内。由于容纳腔40内具有填充剂50，根据光的反射率计算公式，光穿过折射率差别较小的两种介质时反射率更低，故LED发光组件20发出的紫外光在穿过填充剂50射向罩壳30的内表面时，更少的紫外光会被罩壳30的内表面反射回罩壳30内，更多的紫外光由罩壳30内射出，从而提高紫外LED杀菌装置的出光效率。另外，由于填充剂50的折射率大于空气的折射率，填充剂50相对于空气为光密介质，因此相较于紫外光由LED发光组件20射向空气，紫外光由LED发光组件20射向填充剂50使发生全反射的光线也会更少，使更多的紫外光能由LED发光组件20射出。并且，容纳腔40内的LED发光组件20被填充剂50所包覆，隔绝了空气，也能避免LED发光组件20的氧化问题，起到保护LED发光组件20的作用。

继续参见图1和图2所示，本申请实施例中，底座10上具有环形的凹槽14，罩壳30的一端封闭，罩壳30的另一端具有开口，罩壳30的另一端嵌入凹槽14内，在凹槽14内设有用于密封凹槽14与罩壳30另一端的密封件60。密封件60能填充密封凹槽14与罩壳30之间的缝隙，使容纳腔40与外界环境隔绝，以防止容纳腔40内的填充剂50流出。同时，也避免外界的液体、灰尘进入到容置腔内，对LED发光组件20、填充剂50造成影响。

具体的，罩壳30由对紫外光的透光率不低于85％的石英玻璃制成，罩壳30的形状可以是直管、弯管、螺旋管、H型管或U型管。

本申请实施例中，填充剂50对于LED发光组件20发出的光的导热系数大于空气对于LED发光组件20发出的光的导热系数。由于输入LED发光组件20的电能有很大一部分以热量的形式释放。在一些大功率应用场景，如流动水杀菌，水流速快，消杀时间短，为达成理想的杀菌率，则需要更大的光功率，功率越大则发热越多。大量的热量聚集于装置内部不能有效散热，进而严重影响到LED发光组件20的寿命及可靠性。因此，通过填充剂50能够及时吸收LED发光组件20产生的热量，以降低LED发光组件20的温度，提升LED发光组件20的寿命及可靠性。

本申请实施例中，填充剂50对紫外光的透光率大于80％，填充剂50可以是水、硅胶、二甲基硅油、含氟硅油中的一种或多种的混合，上述材料具有良好的导热性以及透光性。

可选的，填充剂50还态还可以是凝胶、半凝胶、固态粉末、固液混合物，例如无机胶水、含氟硅油、全氟树脂(CYTOP)、纳米氧化硅粉末。

相比液态的填充剂50，凝胶、半凝胶、固态粉末、固液混合物的填充剂50更加稳定，且不容易在容纳腔40内晃动以及泄露。

继续参见图2和图4所示，本申请实施例中，罩壳30上具有泄压孔32和/或填注孔31，泄压孔32和填注孔31均可开闭。

填注孔31作为液态填充剂50的注入口，用于紫外LED装置在制造过程中或填充剂50更换时向容置腔内注入填充剂50。在容置腔内注入足够的填充剂50后可采用孔塞将填注孔31封闭。罩壳30上还可甚至泄压孔32，泄压孔32在容置腔内压力过大时会开启将填充剂50排出，降低罩壳30内压力以保护LED发光组件20。另外，在向容置腔内注入填充剂50时，也可开启泄压孔32，使容置腔内的空气能够由泄压孔32排出。

继续参见图2和图4所示，本申请实施例中，密封件60为密封圈和/或密封胶。罩壳30的开口端是嵌入到底座10的凹槽14中的，可以通过向凹槽14内填充密封胶来密封开口端与凹槽14之间的缝隙，并将罩壳30的开口端粘接在凹槽14内。也可以通过在凹槽14内设置密封圈来密封罩壳30的开口端与凹槽14之间的缝隙，密封圈可以是硅胶密封圈。或者，还可先采用密封圈来密封罩壳30的开口端与凹槽14之间的缝隙，再向凹槽14内注入密封胶，以达到更好的密封和固定效果。

继续参见图2和图4所示，本申请实施例中，底座10包括底壳11和连接在底壳11上的支撑台12，支撑架70垂直安装在支撑台12上，支撑架70的底部与支撑台12依靠粘接或螺丝互锁固定。

参见图2和图4所示，本申请实施例中，LED灯板21上具有连接线90；连接线90依次经支撑台12和底壳11延伸至紫外LED杀菌装置的外部；或者，底壳11内具有控制模块80，连接线90经支撑台12延伸至底壳11内，并与控制模块80电连接。

具体的，参见图4所示，支撑台12上具有第一通孔121、底壳11上具有与第一通孔121连通的第二通孔111，LED灯板21的连接线90可穿过第一通孔121、第二通孔111与紫外LED杀菌装置的外部的电源连通，以为LED灯板21输送电力，第一通孔121、第二通孔111与连接线90之间的缝隙通过密封圈或密封胶水进行密封和固定，以防止填充液由第一通孔121、第二通孔111漏出。或者，参见图2所示，还可在底壳11内设置控制模块80，控制模块80可包括整流器、升降压模块、变压模块、保护电路和控制开关等电子器件，控制模块80外接电源，控制模块80可以将输入LED灯板21的交流电整流为直流电，并对输入的电压进行调节后输出给LED灯板21，并且底壳11内还可设置充电电池，使LED发光组件20具有蓄电功能。

除此之外，控制模块80还可集成于LED灯板21上，与LED灯板21形成一体化的结构，LED灯板21其上还可以设置热敏元件、光敏元件、限流元件等功能性元件。

参见图2所示，本申请实施例中，底座10还包括支撑圈13，支撑圈13套设在底壳11上，支撑圈13的内侧壁与支撑台12的外侧壁之间形成凹槽14。

具体的，支撑圈13为环状，环状的支撑圈13套设在底壳11的外侧壁上，且支撑圈13由底壳11的上端面伸出一定高度，伸出的这部分的内侧壁与支撑台12的外侧壁可形成凹槽14，相比于在底壳11上加工出凹槽14，支撑圈13的加工难度小，并且支撑圈13能够拆卸，在罩壳30安装前，可便于对凹槽14内支撑圈13的内侧壁、支撑台12的外侧壁进行清理，避免灰尘进入凹槽14内。

继续参见图2所示，本申请实施例中，支撑圈13包括连接段131和抵接段132，连接段131的内径大于抵接段132的内径，连接段131的内侧壁具有内螺纹，底壳11的外侧壁具有与内螺纹相匹配的外螺纹，连接段131和底壳11之间通过内螺纹和外螺纹旋合连接。

抵接段132延伸至支撑台12上，且抵接段132内侧壁与支撑台12的外侧壁之间形成凹槽14。转动支撑圈13时，支撑圈13的内螺纹与支撑台12的外螺纹相配合，使支撑圈13不断的向支撑台12移动，直至抵接段132与支撑台12的表面相抵接，从而限制支撑圈13继续移动。这时，抵接段132的内侧壁与支撑台12的外侧壁之间形成上述凹槽14，用于插接罩壳30。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。