專利名稱：一種紫外led殺菌飲水杯的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種紫外LED殺菌飲水杯，通過在飲水杯的杯蓋內(nèi)部裝置一種含有抗靜電保護裝置的恒流驅動線路板，線路板上裝有紫外或者近紫外發(fā)光二極管，放置一個供電電池，并安置一個單刀雙擲彈性開關，在杯蓋蓋在杯上時，單刀雙擲彈性開關受壓與紫光電路連通實現(xiàn)消毒功能，在打開杯蓋時，單刀雙擲彈性開關靠彈性切換到白光電路實現(xiàn)照明功能，杯蓋上部還裝有按鈕開關，通過此開關可以將電源人為關閉。以上裝置均通過密封處理，在發(fā)光二極管點亮時可以殺死杯壁、杯中水的細菌，提高飲水健康指數(shù)。
背景技術：
紫外線消毒是一種物理方法，它不向水中增加任何物質，沒有副作用，這是它優(yōu)于氯化消毒的地方。紫外線殺菌消毒原理是利用適當波長的紫外線能夠破壞微生物機體細胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結構，造成生長性細胞死亡和(或)·再生性細胞死亡，達到殺菌消毒的效果。經(jīng)試驗，紫外線殺菌的有效波長范圍可分為四個不同的波段UVA (400 315nm)、UVB (315 280nm)、UVC (280 200nm)和真空紫外線(200 lOOnm)。其中能透過臭氧保護層和云層到達地球表面的只有UVA和UVB部分。就殺菌速度而言，UVC處于微生物吸收范圍之內(nèi)，可在Is之內(nèi)通過破壞微生物的DNA結構殺死病毒和細菌，而UVA和UVB由于處于微生物吸收范圍之外，殺菌速度很慢，往往需要數(shù)小時才能起到殺菌作用，在實際工程的數(shù)秒鐘水力停留(照射)時間內(nèi)，該部分實際上屬于無效紫外部分。給排水工程中所說的紫外光消毒實際上就是指UVC消毒。紫外光消毒技術是基于現(xiàn)代防疫學、醫(yī)學和光動力學的基礎上，利用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的UVC波段紫外光照射流水，將水中各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，達到消毒的目的。研究表明，紫外線主要是通過對微生物(細菌、病毒、芽孢等病原體)的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死，從而達到消毒的目的。紫外線對核酸的作用可導致鍵和鏈的斷裂、股間交聯(lián)和形成光化產(chǎn)物等，從而改變了 DNA的生物活性，使微生物自身不能復制，這種紫外線損傷也是致死性損傷。目前的飲水杯設計簡單，沒有殺菌功能，杯子使用時間較長后，杯壁會滋生很多霉菌，而且水中有時會偶爾落入灰塵等直接威脅人體健康的雜質。尤其是在野外環(huán)境、軍隊出征時期，由于飲用水沒有經(jīng)過過濾，但在非常環(huán)境下又不得不飲用時，會直接造成人體攝入細菌，引起疾病。而發(fā)光二極管具有體積小，功耗低，壽命長等優(yōu)點，一節(jié)普通電池可以使用數(shù)年，所以設計一種簡單而且具有消毒功能的飲水杯具有極高的價值，而且非常容易實現(xiàn)。雖然紫外線可以殺滅細菌，但是紫外線對人體健康也有一定的危害。波長250-320nm紫外線的照射，可引起角膜炎、結膜炎。剛患病時僅感到雙眼有異物感和輕度不適，重的會感到燒灼、劇痛、畏光、流淚、眼瞼痙攣等。如反復發(fā)病，可引起慢性瞼緣炎和結膜炎。過強的紫外線還可造成眼底損傷。紫外線照射可灼傷皮膚，受照的皮膚潮紅，有痛感，嚴重時會形成紅斑甚至水泡，幾天后紅斑消退，皮膚開始脫屑，并有色素沉著。紫外線照射哺乳動物可引起基因突變，導致皮膚癌。波長小于320nm的紫外線誘發(fā)皮膚癌的可能性較大。波長小于250nm的紫外線作用于空氣中的一些物質，還可產(chǎn)生光化學煙霧和有毒氣體。此外，紫外線輻射還會導致“健康殺手”——自由基在體內(nèi)急劇增加，使局部皮膚產(chǎn)生皺紋、色素沉積、細胞損害，甚至可改變免疫系統(tǒng)，造成更嚴重的光毒性和光過敏反應。紫外線可能導致白內(nèi)障，由于陽光對眼睛的傷害在中短期內(nèi)不易被患者所察覺，因此對它的潛在威脅不容忽視。所以在紫外發(fā)光二極管LED殺菌杯外部貼上防紫外線保護層非常必要。發(fā)光二極管LED具有體積小、節(jié)能、單色光色度純等優(yōu)點。紫外發(fā)光二極管LED作為發(fā)光二極管LED芯片的一種，同樣也具備上述性質，因此可根據(jù)不同場合的需要，選擇不同波長段的紫外發(fā)光二極管LED芯片作為飲水杯的紫外殺菌光源，這樣大大提高了殺菌杯的殺菌效率。靜電放電(ESD)會造成發(fā)光二極管LED突發(fā)性失效或潛在性失效，ESD損傷是引起發(fā)光二極管LED失效的主要原因之一。以藍寶石作為襯底的氮化鎵GaN基發(fā)光二極管LED 芯片為例，氮化鎵GaN在藍寶石襯底上異質外延生長時，由于晶格常數(shù)和熱膨系數(shù)的失配，會引發(fā)界面處大量位錯和缺陷的產(chǎn)生，缺陷密度高，極大地影響材料的光電性能，受靜電脈沖作用的區(qū)域主要是結區(qū)部分和膜(鋁)布線部分的局部擊穿。大功率發(fā)光二極管LED器件屬于結型半導體器件，以藍寶石為襯底的常規(guī)氮化鎵GaN基發(fā)光二極管LED芯片的p型電極及η型電極位于同一側，電流密度分布不均勻，發(fā)光二極管LED的η型與ρ型半導體的電阻較大，尤其是P型半導體，其電阻對電流的擴散性起到很大的影響。觀察得到越靠近η電極，電流密度越大，相反離電極較遠的部分電流密度比較小，因此在電極周圍局部范圍內(nèi)通過的ESD脈沖電流比較大。芯片受到靜電擊傷，在其表面會形成黑色斑點，此黑色斑點將不會再發(fā)光，所以，芯片受到擊傷的程度不同，其表現(xiàn)也不同。輕微的擊傷，也許表面上看不出來，但亮度會少量降低，亮度會衰減，IR值(反向電流)升高；中度擊傷的芯片，其管壓降會明顯升高(可能會升高至4. OV 5. 5V以上)，亮度明顯降低(原來正常亮度的50%以下)，IR升高，嚴重影響壽命，在使用過程中會逐漸失去功能，最后也可能造成死燈。藍、綠發(fā)光管目前抗靜電能力只有50V左右，反向靜電500V以上將會立即導致死燈。正向靜電在1500V以上也會立即導致嚴重損傷，而在北方冬天，人體的靜電大約在1000V-1500V左右，所以，人體直接接觸二極管是導致二極管損傷的主要原因。藍光、純綠光、藍綠光、白光、紫光、紫紅光發(fā)光二極管屬于一級防靜電敏感器件。對于紫外發(fā)光二極管LED器件來說抗靜電保護就顯得十分重要。尤其在惡劣的野營條件下時，紫外發(fā)光二極管LED殺菌飲水杯的抗靜電要求更加高。所以在紫外發(fā)光二極管LED殺菌飲水杯內(nèi)部裝上抗靜電保護電路十分必要，可大大減少由靜電而導致的紫外發(fā)光二極管LED器件失效幾率。普通有機玻璃是ΡΜΜΑ，也就是聚甲基丙烯酸甲酯，有機玻璃與其他高聚物一樣，在大氣中受光、氧和水等因素的影響會產(chǎn)生降解現(xiàn)象，致使其各種物理力學性能變差，最后失去使用價值即老化，研究表明有機玻璃在空氣中老化很大一部分原因是由于空氣中的紫外線造成的。甲基丙烯酸甲酯對紫外光的特征吸收峰為290nnT330nm，這種波段的紫外線波長短、破壞力極強，在290nnT350nm波段的紫外線的能量可達405KJ/mol。紫外線能夠切斷有機玻璃中的分子鏈，使得其結構發(fā)生變化，所以在紫外殺菌杯中使用防紫外輻射的有機玻璃十分重要。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有飲水杯無殺菌功能的缺陷，提供一種紫外LED殺菌飲水杯，通過紫外發(fā)光二極管LED發(fā)出的紫外波段的光殺滅杯壁、杯中的細菌，減少因水中受污染引起的疾?。灰巴廛娪脮r還可以充當手電筒的照明功能。為達到上述目的，本實用新型的構思是充分發(fā)揮發(fā)光二極管的體積小、壽命長、的功耗優(yōu)點，在飲水杯杯蓋內(nèi)部安裝紫外發(fā)光二極管，帶有抗靜電保護裝置的恒流驅動電路，普通電池，并配置一個單刀雙擲彈性開關，以上裝置通過密封技術密封，具有防水而且透光功效，當蓋緊杯蓋以后，單刀雙擲彈性開關被杯身壓緊使紫外發(fā)光二極管LED器件電路接通，紫外發(fā)光二極管LED器件開始工作，殺死杯中的細菌；當拿走杯蓋以后，單刀雙擲 彈性開關切換到白光發(fā)光二極管LED器件的電路，進行照明。當長時間不實用時，還可以通過杯蓋外部的開關端口電路，避免發(fā)光二極管LED在殺菌完畢后仍然工作的現(xiàn)象發(fā)生。此夕卜，在控制電路上增加了定時模塊，當殺菌杯連續(xù)工作一定時間以后，定時模塊將會自動關閉發(fā)光二極管LED工作電流。本實用新型采用紫外波段發(fā)光二極管LED，具有快速殺死細菌、霉菌的功效；白光發(fā)光二極管LED還具有照明的功能。根據(jù)上述實用新型構思，本實用新型采用下述技術方案一種紫外LED殺菌飲水杯，包括杯體和杯蓋，在所述杯蓋內(nèi)有一防水隔離板將杯蓋內(nèi)腔分隔出防水的上腔室，在該上腔室內(nèi)裝有一塊驅動線路板，該驅動線路板上裝有若干紫外LED器件和若干白光LED器件；在杯蓋上頂部裝有電池和按鈕開關；在杯蓋邊緣與杯體接觸處裝有單刀雙擲彈性開關；所述紫外LED器件和白光LED器件通過導線經(jīng)單刀雙擲彈性開關和按鈕開關電連接電池；杯蓋外表面有防輻射粘結層。上述紫外發(fā)光二極管、帶有抗靜電保護裝置的恒流驅動電路、電池、導線外部為防水抗紫外輻射的密封圈、壓緊片；所述的紫外發(fā)光二極管LED芯片波長在IOOnm 400nm之間；所述驅動電路可以給紫外發(fā)光二極管LED芯片提供較穩(wěn)定的驅動電流，即使在電池電量不足的情況下紫外發(fā)光二極管LED也能有較強的殺菌能力；所述驅動電路中有抗靜電保護裝置，可以防止人體或其它形式的靜電對紫外發(fā)光二極管LED芯片造成損傷；所述驅動電路安裝有定時模塊，即當紫外發(fā)光二極管LED工作一段時間后，可以自動關閉電流，避免因遺忘關閉電路而導致電能的浪費；所述單刀雙擲彈性開關在杯蓋蓋在杯上時，彈性開關受壓打開電源，紫外光二極管開始殺菌消毒；在打開杯蓋時，彈性開關靠彈性切換到白光照明，而且彈性開關具有柔性的防水密封殼；所述杯蓋是采用防輻射有機玻璃制備而成，具有很強的抗紫外輻射能力。本實用新型與普通的殺菌飲水杯相比，具有以下優(yōu)點I、采用效率高、波長范圍窄、壽命長的紫外發(fā)光二極管LED器件作為殺菌杯的紫外光源，提高了殺菌的效率和強度。2、采用壓緊的單刀雙擲開關，杯蓋合上以后，紫外發(fā)光二極管LED自動控制，杯蓋拿開以后切換到白光發(fā)光二極管照明。3、采用恒流驅動線路板，可以使紫外發(fā)光二極管LED在穩(wěn)定的電流下工作，提高了殺菌杯的可靠性。4、在恒流驅動線路板上裝有抗靜電保護裝置，避免杯中紫外發(fā)光二極管LED器件因靜電作用而失效。5、在恒流驅動線路板上裝有定時功能的模塊，使殺菌杯在工作一定時間以后可以自動關閉電路。

圖I是本實用新型的杯蓋內(nèi)部結構示意圖?！?br> 具體實施方式
本實用新型的優(yōu)選實例結合附圖說明如下實施例一參見圖1，本紫外LED殺菌飲水杯，包括杯體和杯蓋2，在所述杯蓋2內(nèi)有一防水隔離板10將杯蓋2內(nèi)腔分隔出防水的上腔室，在該上腔室內(nèi)裝有一塊驅動線路板13，該驅動線路板13上裝有若干紫外LED器件7和若干白光LED器件8 ;在杯蓋2上頂部裝有電池5和按鈕開關3 ;在杯蓋2邊緣與杯體接觸處裝有單刀雙擲彈性開關9 ;所述紫外LED器件7和白光LED器件8通過導線6經(jīng)單刀雙擲彈性開關9和按鈕開關3電連接電池5 ;杯蓋2外表面有防輻射粘結層I。實施例二 本實施例與實施例一基本相同，特別之處是所述的防輻射粘貼層I是一種抗紫外輻射材料層。所述的杯蓋2是一種抗紫外輻射的有機玻璃制品。所述的按鈕開關3和單刀雙擲彈性開關9串聯(lián)構成一個雙聯(lián)切換開關電路。所述的紫外發(fā)光二極管LED器件7的波長在IOOnm 400nm之間。所述的導線6、防水隔離板10和驅動線路板13材質具有抗紫外老化能力。所述的驅動線路板13上裝有抗靜電保護裝置和定時模塊。所述的抗靜電保護裝置是一種反向二極管，可以避免由人體或者其它靜電對發(fā)光二極管LED器件7帶來的損害；所述的定時模塊是一種由芯片控制的定時裝置，可以在殺菌杯工作一段時間后自動斷開電路。所述的杯蓋2頂部有一個電池盒12，在電池盒12內(nèi)安裝電池5，在電池盒蓋4上安裝所述按鈕開關3。所述的按鈕開關3手動控制電源5，所述的單刀雙擲彈性開關9在杯蓋2旋合后自動閉合紫光LED器件7接通電池5進行消毒、在杯蓋2旋開后自動斷換到白光LED器件8接通電池5供照明。實施例三參見圖1，本紫外LED殺菌飲水杯包含有粘貼層I、杯蓋2、按鈕開關3、電池盒蓋4、電池5、導線6、紫外發(fā)光二極管LED器件7、白光發(fā)光二極管LED器件8、單刀雙擲彈性開關9、防水隔離板10、螺栓11、電池盒12、驅動線路板13。一種紫外發(fā)光二極管LED殺菌飲水杯的杯蓋外圍貼上一層防輻射貼層，用于防止紫外線對人體造成傷害，杯蓋內(nèi)部裝有電池
5、導線6、紫外發(fā)光二極管LED器件7、白光發(fā)光二極管LED器件8、電池盒12、驅動線路板13等部分，按鈕開關和壓緊切換開關構成一個雙聯(lián)開關串聯(lián)在電池盒12和驅動線路板13之間。上述粘貼層I是一種防紫外線材料，貼在杯蓋的外表面。上述杯蓋2是用防紫外輻射有機玻璃制備而成。上述按鈕開關3裝在電池盒蓋4上，并且按鈕開關3與單刀雙擲彈性開關9構成一個雙聯(lián)切換開關。上述按鈕開關3的作用是可以人為去控制電源的閉與合。上述電池5可以根據(jù)需要設計成五號或七號干電池。上述導線6耐高溫耐輻射。上述紫外發(fā)光二極管LED器件7是波長范圍在10(T400nm的小功率發(fā)光二極管LED器件。上述白外發(fā)光二極管LED器件8是普通的白光LED器件。上述單刀雙擲彈性開關9的作用是當蓋緊杯蓋以后，開關9會被杯身壓緊使紫外發(fā)光二極管LED器件7電路接通，紫外發(fā)光二極管LED器件開始殺菌消毒；當拿走杯蓋以后，單刀雙擲彈性開關9切換到白光發(fā)光二極管LED器件8的電路，進行照明。上述防水隔離板10、驅動線路板13中的PCB板都具有抗紫外輻射能力。上述螺栓11將驅動線路13固定在杯蓋2的內(nèi)部。上述驅動線路板13上裝有抗靜電保護裝置和定時模塊。
權利要求1.一種紫外LED殺菌飲水杯，包括杯體和杯蓋(2)，其特征在于在所述杯蓋(2)內(nèi)有一防水隔離板(10)將杯蓋(2)內(nèi)腔分隔出防水的上腔室，在該上腔室內(nèi)裝有一塊驅動線路板(13 )，該驅動線路板(13 )上裝有若干紫外LED器件(7 )和若干白光LED器件(8 );在杯蓋(2)上頂部裝有電池(5)和按鈕開關(3);在杯蓋(2)邊緣與杯體接觸處裝有單刀雙擲彈性開關(9);所述紫外LED器件(7)和白光LED器件(8)通過導線(6)經(jīng)單刀雙擲彈性開關(9)和按鈕開關(3)電連接電池(5);杯蓋(2)外表面有防輻射粘結層(I)。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的防輻射粘貼層(I)是一種抗紫外輻射材料層。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的杯蓋(2)是一種抗紫外福射的有機玻璃制品。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的按鈕開關(3)和單刀雙擲彈性開關(9)串聯(lián)構成一個雙聯(lián)切換開關電路。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的紫外LED器件(7)的波長在IOOnm 400nm之間。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的導線(6)、防水隔離板(10)和驅動線路板(13)材質具有抗紫外老化能力。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的驅動線路板(13)上裝有抗靜電保護裝置和定時模塊。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的抗靜電保護裝置是一種反向二極管；所述的定時模塊是一種由芯片控制的定時裝置。
9.根據(jù)權利要求I所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的杯蓋(2)頂部有一個電池盒(12)，在電池盒(12)內(nèi)安裝電池(5)，在電池盒蓋(4)上安裝所述按鈕開關(3)。
10.根據(jù)權利要求4所述的一種紫外LED殺菌飲水杯，其特征在于所述的按鈕開關(3)手動控制電池(5)，所述的單刀雙擲彈性開關(9)在杯蓋(2)旋合后自動閉合紫外LED器件(7)接通電池(5)、在杯蓋(2)旋開后自動斷換到白光LED器件(8)接通電池(5)。
專利摘要本實用新型涉及一種紫外LED殺菌飲水杯。它包括杯體和杯蓋，在所述杯蓋內(nèi)有一防水隔離板將杯蓋內(nèi)腔分隔出防水的上腔室，在該上腔室內(nèi)裝有一塊驅動線路板，該驅動線路板上裝有若干紫外LED器件和若干白光LED器件；在杯蓋上頂部裝有電池和按鈕開關；在杯蓋邊緣與杯體接觸處裝有單刀雙擲彈性開關；所述紫外LED器件和白光LED器件通過導線經(jīng)單刀雙擲彈性開關和按鈕開關電連接電池；杯蓋外表面有防輻射粘結層。本使用新型在發(fā)光二極管點亮時可以殺死杯壁、杯中水的細菌，提高飲水健康指數(shù)。
文檔編號C02F1/32GK202760846SQ20122025668
公開日2013年3月6日 申請日期2012年6月2日 優(yōu)先權日2012年6月2日
發(fā)明者殷錄橋, 付美娟, 張建華, 楊連喬 申請人:上海大學