專利名稱：一種紫外線燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種放電燈，特別是涉及一種以微波或高頻電磁波作為激發(fā)源的紫外線燈。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在人們越來越重視健康問題，因應(yīng)環(huán)境污染與疾病傳播，消毒殺菌產(chǎn)品的研究也日益受到關(guān)注。利用紫外線進(jìn)行消毒殺菌是目前常用的方法。紫外線的UVC波段(190nm～290nm)具有消毒殺菌功能，屬于廣譜消毒殺菌類光波。研究證明，UVC波段的紫外線能夠被包括細(xì)菌繁殖體、分支桿菌、冠狀病毒、真菌、立克次體和衣原體等在內(nèi)的眾多細(xì)菌、病毒的DNA很好地吸收，從而破壞細(xì)菌、病毒的DNA，使細(xì)菌、病毒被滅殺。紫外線消毒殺菌的主要特點(diǎn)是，消毒殺菌范圍廣、效果好，消毒殺菌時沒有熱效應(yīng)。
常見的紫外線消毒殺菌是采用普通紫外線燈和鎮(zhèn)流器配合產(chǎn)生紫外線，它存在以下不足①普通紫外線燈的工作原理與普通日光燈一樣，起輝后，通過限制工作電流的方法，使燈管持續(xù)輝光放電而發(fā)光。根據(jù)氣體放電的原理，燈管內(nèi)氣體放電區(qū)域僅集中在管芯附近，呈細(xì)線狀，也就是說，放電區(qū)域較小，產(chǎn)生的紫外線功率也小。增加燈管直徑或加大工作電流都不能有效地提高紫外線功率；雖然增加燈管長度可以提高紫外線總功率，但是長燈管的安裝、使用都不方便，很受局限。
②當(dāng)紫外線燈管表面有灰塵和臟物時，會影響紫外線的產(chǎn)生，達(dá)不到良好的殺菌效果，因此需要定期對燈管進(jìn)行清潔。但普通紫外線燈的清掃費(fèi)時費(fèi)力，不安全、不方便，嚴(yán)重影響了燈管的使用。
③普通紫外線燈的燈管壽命，GE(美國通用公司)、松下、飛利浦等目前可達(dá)到8000～10000小時，我國大多只能達(dá)到1000～3000小時。
④當(dāng)需要與微波設(shè)備配合使用時，比如，放在微波爐內(nèi)進(jìn)行消毒殺菌，普通紫外線燈不能長期承受微波爐的高溫，因為在爐內(nèi)，其燈絲更易老化，壽命更短，且結(jié)構(gòu)冗雜。
現(xiàn)在也有一種紫外線燈，采用無電極的形式，燈內(nèi)充有惰性氣體和汞，接受微波激發(fā)產(chǎn)生紫外線，如專利號為03234427.9的一件名為“一種微波激勵紫外光源”的實用新型專利中所涉及到的一種紫外線燈。但是，其缺陷在于①燈管內(nèi)汞的充入量太大，燈管易爆，對環(huán)境造成污染，同時危害人體的生命安全，一般不具有實施可能；②因為沒有電極，這種燈不容易被微波激發(fā)出紫外線來，也不能夠長時間穩(wěn)定地發(fā)出紫外線。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，本專利申請在大量的試驗基礎(chǔ)上，提出了新的紫外線燈的設(shè)計方案。
實用新型內(nèi)容本實用新型致力于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種以微波或高頻電磁波為激發(fā)源、易激發(fā)、放電區(qū)域大、成本低、壽命長、安全方便、用于消毒殺菌的紫外線燈。
本實用新型所設(shè)計的紫外線燈，燈管/燈泡外殼的材質(zhì)為石英玻璃，其特征在于燈管/燈泡外和燈管/燈泡壁均沒有電極，燈管/燈泡抽真空后充入惰性氣體，加入汞，燈管/燈泡內(nèi)腔中放置耐高溫的金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫，該紫外線燈以微波或高頻電磁波為激發(fā)源。
紫外線燈的燈管/燈泡抽真空后，仍可能殘留有極微量的氧氣等雜質(zhì)氣體；而且，在工作過程中，燈管/燈泡也可能會釋放微量氧氣，影響紫外線燈的工作。因此本實用新型所設(shè)計的燈管/燈泡內(nèi)腔中放置耐高溫的金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫。紫外線燈在工作時產(chǎn)生高溫，該金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫被加熱到數(shù)百度，與燈管/燈泡中殘留的或者燈管/燈泡釋放的氧氣反應(yīng)，生成微量氧化物，附著在燈管/燈泡壁或金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫上，從而保證了燈管/燈泡內(nèi)惰性氣體的純度。另一方面，金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫為導(dǎo)電材料，引起管內(nèi)局部電磁場增強(qiáng)，產(chǎn)生尖端放電效應(yīng)，燈管/燈泡內(nèi)放電更加容易，從而降低紫外線燈中氣體放電的閾值，使燈更容易被激發(fā)點(diǎn)燃。特別是，與通常習(xí)慣采用的單金屬絲比較，金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫有較多的尖端，其尖端效應(yīng)更為有效，氣體放電的閾值更低。
所述紫外線燈的燈管/燈泡內(nèi)腔中的金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫的材質(zhì)可以是鎢，或鉬，或鎳，或鐵，或鐵鎳合金。該金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫直接放置于燈管/燈泡內(nèi)。
由于一般的純度較低的石英玻璃在高溫下會釋放出較多的OH-，OH-具有強(qiáng)烈的氧化作用，影響燈的質(zhì)量和壽命，因此，所述紫外線燈的燈管/燈泡外殼的材質(zhì)為高純度石英玻璃。燈管/燈泡外殼的材質(zhì)中還可以含有微量鈦金屬，透光窗口在254nm。
消毒時，微波或高頻電磁波直接照射紫外線燈，激發(fā)燈管/燈泡內(nèi)的惰性氣體放電，造成燈管/燈泡內(nèi)溫度升高，使燈管/燈泡內(nèi)的汞汽化；在汞的汽化過程中，汞產(chǎn)生放電，并放射多光譜的紫外線，透光窗口在254nm的石英燈管/燈泡放出254nm波長的紫外線，可以消毒殺菌；同時混合有微量鈦金屬的石英燈管/燈泡將阻止185nm紫外線逸出使空氣電離而產(chǎn)生不需要的臭氧，阻止320～400nm紫外線逸出使皮膚產(chǎn)生紅斑等；沒有混合鈦金屬的石英燈管/燈泡可以釋放出185nm的紫外線，產(chǎn)生臭氧，當(dāng)臭氧濃度較大時，可以在人畜不在現(xiàn)場的情況下，把臭氧擴(kuò)散到空氣中，對空氣進(jìn)行消毒殺菌，除煙除味除臭，分解裝修產(chǎn)生的揮發(fā)氣體；也可把臭氧溶于水中，對水中的物質(zhì)如水果蔬菜等進(jìn)行消毒，分解殘留在水果蔬菜上的農(nóng)藥，同時也對水殺菌消毒。
所述紫外線燈，從安全實用的角度，燈管/燈泡內(nèi)加入的汞的含量小于等于3mg，在此范圍內(nèi)，汞的具體含量根據(jù)燈管/燈泡大小和實際需要的消毒強(qiáng)度確定。在某一確定大小的紫外線燈管/燈泡內(nèi)，如果汞的含量過大，會在汽化過程中產(chǎn)生高溫，不利于紫外線消毒，并對燈管/燈泡壁形成高壓，使燈管/燈泡易爆，對環(huán)境造成污染，危害人體的健康和生命安全；如果汞的含量減小，在其它條件不變的情況下，達(dá)到同一消毒殺菌效果的時間將會延長。所述紫外線燈管/燈泡內(nèi)充入的惰性氣體可以是氖氣或氬氣或氦氣或氪氣或氙氣，燈內(nèi)工作氣壓大于等于123Pa，小于等于143Pa。惰性氣體的含量如果過大(氣壓過高)，會在使汞或碘化銻汽化之后，使溫度繼續(xù)上升，不利于紫外線消毒；如果過小(氣壓過低)，上升的溫度將不足以使汞或碘化銻迅速汽化。
如前所述的紫外線燈可制成不同的規(guī)格，長短粗細(xì)不限，從而能夠適應(yīng)多種應(yīng)用環(huán)境的需要。紫外線燈的形狀不拘，可以為直線型，或“n”型，或環(huán)型，或方型，或“H”型，或球型。
該紫外線燈沒有電子鎮(zhèn)流器，沒有外接任何電源。與普通的紫外線燈不同，本實用新型所述的紫外線燈的放電區(qū)域是整個燈管/燈泡，放電區(qū)域遠(yuǎn)大于普通紫外線燈，產(chǎn)生的紫外線強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通紫外線燈。本實用新型所述的紫外線燈的使用壽命可達(dá)100000小時，遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)紫外線燈的使用壽命。
本實用新型可用于消毒殺菌。申請人在成都的醫(yī)院和建筑單位進(jìn)行過多次試驗，試驗結(jié)果表明，與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果主要是消毒殺菌效果好，微波或高頻電磁波激發(fā)的啟動電壓低，容易點(diǎn)燃，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，使用方便，清洗方便，不怕震動，燈管/燈泡使用壽命長，而且安全可靠。因為微波或高頻電磁波的穿透力強(qiáng)，在不影響消毒殺菌強(qiáng)度的前提下紫外線燈的體積可以很小，可以制成多種規(guī)格尺寸和多種形狀，所以本實用新型可適應(yīng)不同大小的空間要求，與微波或高頻電磁波設(shè)備配套使用，可用于空氣、水、食品、餐具、毛巾等的消毒殺菌。
圖1是直線型紫外線燈的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是“n”型紫外線燈的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是環(huán)形紫外線燈的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是方型紫外線燈的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是“H”型紫外線燈的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是球型紫外線燈的結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)號如下1燈管/燈泡外殼 2燈管/燈泡內(nèi)腔3汞 4金屬屑5金屬網(wǎng) 6金屬泡沫具體實施方式
下面對本實用新型的優(yōu)選實施例作進(jìn)一步的描述。
實施例一如圖1所示。直線型紫外線燈。燈管外殼1為高純度石英玻璃，并混合有微量鈦金屬。燈管外和燈管壁均沒有電極。燈管直徑15mm，燈管長度180mm。燈管內(nèi)腔2中放置材質(zhì)為鎢的金屬屑4。燈管抽真空后充入氦氣，氣壓為135Pa；加入2.8mg汞3。
將五支紫外線燈和500mL水，放入800W微波爐中。環(huán)境溫度14℃，水溫16℃，色度約30度，渾濁度約15度，水中的總大腸菌群為6個/mL，細(xì)菌總數(shù)為831個/mL。接通電源，啟動微波爐，約0.5秒鐘，燈點(diǎn)燃，發(fā)出紫外線。2分鐘后，關(guān)閉微波爐，結(jié)束消毒。檢測發(fā)現(xiàn)，水中的總大腸菌群的數(shù)量降為0個/mL，細(xì)菌總數(shù)降為9個/mL，水中的細(xì)菌幾乎完全被消滅，符合GB5749-85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。
實施例二如圖2所示。“n”型紫外線燈。燈管外殼1為高純度石英玻璃，并混合有微量鈦金屬。燈管外和燈管壁均沒有電極。燈管直徑18mm，燈管總長200mm。燈管內(nèi)腔2中放置材質(zhì)為鎳的金屬網(wǎng)5。燈管抽真空后充入氖氣，氣壓為143Pa；加入2.4mg汞3。
將一支紫外線燈插入一個30W高頻振蕩器的輸出線圈中，當(dāng)接通高頻振蕩器的電源后，高頻振蕩器產(chǎn)生頻率3.5MHz的高頻電磁波，通過輸出端線圈作用于燈管上，約0.6秒鐘，燈點(diǎn)燃，發(fā)出紫外線。
實施例三如圖3所示。環(huán)型紫外線燈。燈管外殼1為普通石英玻璃。燈管外和燈管壁均沒有電極。燈管直徑20mm，燈管圓周總長314mm。燈管內(nèi)腔2中放置材質(zhì)為鉬的金屬泡沫6。燈管抽真空后充入氬氣，氣壓為140Pa；加入1.8mg汞3。
將紫外線燈放入800W微波爐中，接通電源，啟動微波爐，不到1秒鐘，燈點(diǎn)燃，發(fā)出紫外線。
實施例四如圖4所示。方型紫外線燈。燈管外殼1為高純度石英玻璃。燈管外和燈管壁均沒有電極。燈管直徑8mm，燈管周長40mm。燈管內(nèi)腔2中放置材質(zhì)為鐵的金屬屑4。燈管抽真空后充入氪氣，氣壓為130Pa；加入0.5mg汞3。
將紫外線燈放入1000W微波爐中，接通電源，啟動微波爐，約1.5秒鐘，燈點(diǎn)燃，發(fā)出紫外線。
實施例五如圖5所示。“H”型紫外線燈。燈管外殼1為高純度石英玻璃。燈管外和燈管壁均沒有電極。燈管直徑15mm，燈管平行的兩段各長100mm，連接此兩段的另一段長80mm。燈管內(nèi)腔2中放置材質(zhì)為鐵鎳合金的金屬網(wǎng)5。燈管抽真空后充入氙氣，氣壓為123Pa；加入3.0mg汞3。
將紫外線燈放入800W微波爐中，接通電源，啟動微波爐，不到2秒鐘，燈點(diǎn)燃，發(fā)出紫外線。
實施例六如圖6所示。球型紫外線燈(燈泡)。燈泡外殼1為高純度石英玻璃，并混合有微量鈦金屬。燈泡外和燈泡壁均沒有電極。燈泡內(nèi)徑20mm。燈泡內(nèi)腔2中放置材質(zhì)為鐵鎳合金的金屬泡沫6。燈泡抽真空后充入氖氣，氣壓為133Pa；加入1.2mg汞3。
將紫外線燈放入650W微波爐中，接通電源，啟動微波爐，不到1秒鐘，燈點(diǎn)燃，發(fā)出紫外線。
權(quán)利要求1.一種紫外線燈，燈管/燈泡外殼(1)的材質(zhì)為石英玻璃，其特征在于燈管/燈泡外和燈管/燈泡壁均沒有電極，燈管/燈泡抽真空后充入惰性氣體，加入汞(3)，燈管/燈泡內(nèi)腔(2)中放置耐高溫的金屬屑(4)或金屬網(wǎng)(5)或金屬泡沫(6)，該紫外線燈以微波或高頻電磁波為激發(fā)源。
2.如權(quán)利要求1所述的紫外線燈，其特征在于金屬屑(4)或金屬網(wǎng)(5)或金屬泡沫(6)的材質(zhì)是鎢，或鉬，或鎳，或鐵，或鐵鎳合金。
3.如權(quán)利要求1或2所述的紫外線燈，其特征在于燈管/燈泡外殼(1)的材質(zhì)為高純度石英玻璃。
4.如權(quán)利要求1或2所述的紫外線燈，其特征在于燈管/燈泡內(nèi)充入的惰性氣體可以是氖氣或氬氣或氦氣或氪氣或氙氣，燈內(nèi)工作氣壓大于等于123Pa，小于等于143Pa，燈管/燈泡內(nèi)加入的汞(3)的含量小于等于3mg。
5.如權(quán)利要求3所述的紫外線燈，其特征在于燈管/燈泡內(nèi)充入的惰性氣體可以是氖氣或氬氣或氦氣或氪氣或氙氣，燈內(nèi)工作氣壓大于等于123Pa，小于等于143Pa，燈管/燈泡內(nèi)加入的汞(3)的含量小于等于3mg。
6.如權(quán)利要求3所述的紫外線燈，其特征在于燈管/燈泡外殼(1)的材質(zhì)中含有微量鈦金屬。
7.如權(quán)利要求5所述的紫外線燈，其特征在于燈管/燈泡外殼(1)的材質(zhì)中含有微量鈦金屬。
8.如權(quán)利要求1或2所述的紫外線燈，其特征在于燈的形狀為直線型，或“n”型，或環(huán)型，或方型，或“H”型，或球型。
9.如權(quán)利要求3所述的紫外線燈，其特征在于燈的形狀為直線型，或“n”型，或環(huán)型，或方型，或“H”型，或球型。
10.如權(quán)利要求4所述的紫外線燈，其特征在于燈的形狀為直線型，或“n”型，或環(huán)型，或方型，或“H”型，或球型。
專利摘要本實用新型是一種以微波或高頻電磁波激發(fā)的紫外線燈，屬于放電燈技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中有電極紫外線燈使用壽命短、使用不方便；無電極紫外線燈不易被激發(fā)點(diǎn)燃甚至不易實施等方面的缺陷和不足，在石英燈管/燈泡內(nèi)加入耐高溫的金屬屑或金屬網(wǎng)或金屬泡沫，利用微波或高頻電磁波激發(fā)石英燈管內(nèi)的惰性氣體，使之放電，并使燈管/燈泡內(nèi)的汞汽化，產(chǎn)生紫外線。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，容易點(diǎn)燃，消毒效果好，使用壽命長，安全可靠，使用方便，與微波或高頻電磁波設(shè)備配套使用，可用于空氣、水、食品、餐具等的消毒殺菌。
文檔編號H01J65/04GK2783532SQ20052003392
公開日2006年5月24日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者閻衛(wèi)中, 黎曉云 申請人:成都駿元科技發(fā)展有限責(zé)任公司