專利名稱：具有大面積殺菌除污能力的led光纖光觸媒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，屬于環(huán)保節(jié)能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界由于工業(yè)化、城市人口膨脹、氣候變化、化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)用造成環(huán)境急劇惡 化，目前我國城市空氣質(zhì)量和我國七大水系、湖泊、水庫、部分地區(qū)地下水受到不同程度的 污染，因此如何殺滅空氣及水中的有害有機(jī)污染物、細(xì)菌和除臭已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)切的 問題。光觸媒凈化技術(shù)是近年來興起的一種高科技前沿凈化技術(shù)，在光照射下，光觸媒 能吸收光能，使其表面發(fā)生激勵(lì)而產(chǎn)生電子(e_)和空穴(h+)。這些電子和空穴具有很強(qiáng) 的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧根自由基(·0Η)和超級(jí)陰氧離子 (·0)。這些空穴和氫氧根自由基的氧化能具有很強(qiáng)的氧化能力，幾乎能將所有構(gòu)成有機(jī)物 分子的化學(xué)鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學(xué)物質(zhì)、惡臭物質(zhì)分解或無害化處理，達(dá)到 直接殺滅細(xì)菌和徹底分解有機(jī)物為CO2和H2O等無機(jī)無害小分子的目的，從而凈化空氣、水 體及抗污除臭。跟傳統(tǒng)凈化技術(shù)相比，光觸媒凈化技術(shù)具有以下四個(gè)方面的特點(diǎn)1)徹底的凈 化，是分解而不是吸附；2)對幾乎所有污染物起作用，特別是對人們不易感知的細(xì)菌和病 毒進(jìn)行徹底分解；3)常溫下就可實(shí)現(xiàn)，不存在飽和問題，維護(hù)方便、周期長、效率高、省電； 4)安全的凈化，不需高電壓，最終產(chǎn)物是0)2和吐0等無機(jī)無害小分子，對人體無害，無噪音。因此，光觸媒凈化技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。專利CN03149785.3采用一種真空 紫外光觸媒凈化空氣和水的裝置，其采用185納米的紫外線的低壓汞燈，在整個(gè)反應(yīng)過程 中結(jié)合真空紫外光解作用和光觸媒兩者的作用達(dá)到凈化水和空氣的目的；但是整個(gè)過程能 耗高、體積大，不利于小型器件的使用。如專禾IJ CN1463752、US7, 393，626、US7, 345，166等 均采用UVC型紫外燈作為光源，二氧化鈦?zhàn)鳛楣庥|媒材料進(jìn)行殺毒，但是能耗高、裝置規(guī)模 大，不利于與場所裝置配套使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種具有大面積殺菌除污能力的 LED光纖光觸媒裝置，能夠在低能耗、低成本條件下在各種場合中與各種儀器設(shè)備配套使 用，對空氣、水體中病毒、細(xì)菌和室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物進(jìn)行高效處理。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，包括發(fā)光二極管、光纖耦合器 和側(cè)發(fā)光光纖，其特征在于在側(cè)發(fā)光光纖的外緣表面包覆光觸媒材料層，側(cè)發(fā)光光纖的兩 端部分別連接一光纖耦合器，每一光纖耦合器中設(shè)置一發(fā)光二極管。進(jìn)一步地，上述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，所述側(cè)發(fā)光光纖的材料采用PMMA塑料、或石英、或玻璃。更進(jìn)一步地，上述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，所述側(cè)發(fā) 光光纖為多組結(jié)構(gòu)，呈平行排列或交織成網(wǎng)狀。再進(jìn)一步地，上述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，所述光觸 媒材料層為納米氧化鈦材料、或納米氧化鋅材料。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在①本發(fā)明采用LED節(jié)能芯片，具有工作電壓低、能耗小、發(fā)光效率高、壽命長、響應(yīng) 快、體積小、全固化、冷光源、綠色環(huán)保、驅(qū)動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)；②采用LED側(cè)發(fā)光光纖，具有光損耗小、透光性強(qiáng)安全、造價(jià)低、節(jié)能、環(huán)保、不受 潮氣危害、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)；LED側(cè)發(fā)光光纖采用多組排列結(jié)構(gòu)，通過該方法能大大減少 LED芯片的使用量，顯著降低裝置制造成本；
③采用將LED側(cè)發(fā)光光纖直接作為光觸媒擔(dān)載體，有效縮短光源到光觸媒材料之 間的距離，能夠提高光觸媒材料的光催化效率及重復(fù)使用率；④本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，使用安全，適用于居室、醫(yī)院、酒店、寫字樓、學(xué) 校、電影院等各類室內(nèi)場所和密封空間；堪稱具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性的好技術(shù)，簡易適 用，市場前景廣闊。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明圖1 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表
附圖 含義附圖 含義P ]
標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記 含義
第一發(fā)光二極第二發(fā)光二極第一光纖耦合
lalb2a
管管器
第二光纖耦合
2b3a 第一負(fù)極 3b 第二負(fù)極 器
第一正極4b 第二正極 5 光觸媒材料層 ““6 側(cè)發(fā)光光纖
具體實(shí)施例方式
如圖1所示的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，主要包括發(fā)光二極管、光纖耦合器和側(cè)發(fā)光光纖，在側(cè)發(fā)光光纖6的外緣表面包覆光觸媒材料層5，在側(cè)發(fā) 光光纖6的左端部連接第一光纖耦合器2a，第一光纖耦合器2a中設(shè)置第一發(fā)光二極管la， 第一發(fā)光二極管Ia具有第一負(fù)極3a和第一正極4a ；在側(cè)發(fā)光光纖6的右端部連接第二光 纖耦合器2b，第二光纖耦合器2b中設(shè)置第二發(fā)光二極管lb，第二發(fā)光二極管Ib具有第二 負(fù)極3b和第二正極4b。LED光纖光觸媒裝置尺寸可在0. 1 50米之間任意調(diào)節(jié)，可單獨(dú) 使用，也可作為空氣凈化器、工業(yè)廢水處理器、湖泊有機(jī)廢水處理器的附件配套使用。
第一發(fā)光二極管Ia和第二發(fā)光二極管Ib作為光源，兩發(fā)光二極管采用LED節(jié)能 芯片，具有工作電壓低、能耗小、發(fā)光效率高、成本低、壽命長、響應(yīng)快、體積小、全固化、冷光 源、綠色環(huán)保、驅(qū)動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。第一光纖耦合器2a和第二光纖耦合器2b能夠?qū)ED光源 產(chǎn)生的光能量完全傳輸進(jìn)側(cè)發(fā)光光纖中，不產(chǎn)生能量損耗。側(cè)發(fā)光光纖6的材料采用聚合 物、石英、玻璃等材料，具有光損耗小、透光性強(qiáng)、安全、造價(jià)低、節(jié)能、環(huán)保、不受潮氣危害、 使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。側(cè)發(fā)光光纖6為多組結(jié)構(gòu)，呈平行排列或交織成網(wǎng)狀；能使紫外光光源 面積擴(kuò)大，能夠?qū)ED點(diǎn)光源變成面光源；通過該方法大大減少LED芯片的使用量，大大降 低了裝置制造成本。側(cè)發(fā)光光纖6的透光長度可在0 50米之間調(diào)節(jié)，能夠與現(xiàn)有需使用 光觸媒技術(shù)的場合中集成使用，包括空調(diào)、空氣凈化器、工業(yè)廢水處理、湖泊有機(jī)廢水的處 理等。光觸媒材料層5為各種形貌的納米氧化鈦材料、或納米氧化鋅材料，光觸媒材料直接 擔(dān)載在側(cè)發(fā)光光纖上，使光觸媒效率大大增加。具體應(yīng)用時(shí)，首先將光纖兩端通上直流驅(qū)動(dòng)電壓，在直流電壓的驅(qū)動(dòng)下，LED光源 被點(diǎn)亮，然后光能量通過光纖耦合器將光導(dǎo)入側(cè)發(fā)光光纖中，經(jīng)側(cè)發(fā)光光纖擴(kuò)大面積的光 源激發(fā)光觸媒材料，光觸媒材料受激生成電子-空穴對，產(chǎn)生的空穴h+具有強(qiáng)氧化性和電 子具有強(qiáng)還原性，空穴分解催化劑表面吸附的水產(chǎn)生氫氧自由基，電子使其周圍的氧還 原成活性離子氧，從而具備極強(qiáng)的氧化_還原作用，能夠?qū)h(huán)境中存在的有害有機(jī)物及病 菌分解為C02、H2O及無機(jī)物小分子，達(dá)到徹底摧毀各種有害污染物。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)獨(dú)特、結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，使用安全，可與空氣凈化器、工業(yè) 廢水處理器、湖泊有機(jī)廢水處理器配套使用，對空氣、水體中的病毒、細(xì)菌和室內(nèi)揮發(fā)性有 機(jī)污染物進(jìn)行高效處理，達(dá)到理想的環(huán)境凈化效果；廣泛適用于居室、醫(yī)院、酒店、寫字樓、 學(xué)校、電影院等各類室內(nèi)場所和密封空間。需要理解到的是上述說明并非是對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)，所進(jìn)行 的添加、變換、替換等，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，包括發(fā)光二極管、光纖耦合器和側(cè)發(fā)光光纖，其特征在于在側(cè)發(fā)光光纖的外緣表面包覆光觸媒材料層，側(cè)發(fā)光光纖的兩端部分別連接一光纖耦合器，每一光纖耦合器中設(shè)置一發(fā)光二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，其特征在 于所述側(cè)發(fā)光光纖的材料采用PMMA塑料、或石英、或玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，其特征在 于所述側(cè)發(fā)光光纖為多組結(jié)構(gòu)，呈平行排列或交織成網(wǎng)狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，其特征在 于所述光觸媒材料層為納米氧化鈦材料、或納米氧化鋅材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，包括發(fā)光二極管、光纖耦合器和側(cè)發(fā)光光纖，在側(cè)發(fā)光光纖的外緣表面包覆光觸媒材料層，側(cè)發(fā)光光纖的兩端部分別連接一光纖耦合器，每一光纖耦合器中設(shè)置一發(fā)光二極管。該裝置可單獨(dú)使用，也可與空氣凈化器、工業(yè)廢水處理器、湖泊有機(jī)廢水處理器配套使用，對空氣、水體中的病毒、細(xì)菌和室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物進(jìn)行高效處理，達(dá)到理想的環(huán)境凈化效果；結(jié)構(gòu)緊湊，使用安全。
文檔編號(hào)A61L9/18GK101810876SQ20091002523
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者代凱, 楊輝, 王懷兵, 陳韋 申請人:蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所