本實(shí)用新型涉及LED發(fā)光裝置領(lǐng)域，特別涉及一種LED光催化反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

隨著科技的進(jìn)步，LED光源因其具有光效高，耗電量少，光譜窄，體積小，成本低，并且無(wú)污染，符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保主體等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。由于LED的光譜較窄，一般為20～30nm。在光譜這個(gè)空間，采用多個(gè)LED幾乎可以組成任何需要的光譜形狀，且這種組合是沒(méi)有效率損失的。因此，可以組合得到可供光催化劑薄膜充分吸收的光譜。

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，廢水的污染治理問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻。工業(yè)廢水具有種類(lèi)不同、生產(chǎn)工藝不同，其具有成分差異大，組分復(fù)雜，污染物量多，COD高，難降解物質(zhì)多，毒性強(qiáng)等特點(diǎn)。光催化技術(shù)以其優(yōu)良的降解特性在眾多廢水處理工藝中脫穎而出，以納米TiO₂為典型代表的光催化劑具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、活性高、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，在難降解有機(jī)物、水體微污染物的礦化、重金屬離子去除以及一些特殊毒性物質(zhì)降解等處理中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，故在醫(yī)院廢水、制藥廢水、電鍍行業(yè)以及漂染企業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)是一種極具發(fā)展前途的廢水處理技術(shù)。

傳統(tǒng)光催化反應(yīng)器中光源發(fā)出的光容易被污染液吸收，其單一的光催化面板導(dǎo)致光催化效率低，且光源發(fā)出的光不能被光催化劑薄膜充分吸收利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種光催化效率高、催化效果好、成本低且實(shí)用的LED光催化反應(yīng)器。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種LED光催化反應(yīng)器，包括：

包括導(dǎo)光板、LED燈條、污染液容器、超聲波除污器和凹槽式鋁基板；所述導(dǎo)光板包括兩發(fā)光面，所述兩發(fā)光面上雕刻有兩端稀疏中間密集的非均勻分布網(wǎng)點(diǎn)且鍍有光催化劑薄膜；所述LED燈條包括若干個(gè)LED芯片和一個(gè)PCB板，所述PCB板與所述若干個(gè)LED芯片分別連接；所述凹槽式鋁基板的橫截面呈U字型，其凹槽內(nèi)表面鍍銀以形成U字型反射鏡面，其凹槽底部粘有所述LED燈條；所述污染液容器內(nèi)相對(duì)的兩容器壁上設(shè)有多組對(duì)稱(chēng)且均勻分布的固定卡槽，每一組卡槽包括一頂部卡槽和一底部卡槽；所述導(dǎo)光板上網(wǎng)點(diǎn)分布稀疏的兩側(cè)端上分別安裝有凹槽式鋁基板；安裝有凹槽式鋁基板的導(dǎo)光板的兩側(cè)端固定在所述污染液容器內(nèi)相對(duì)的兩組卡槽內(nèi)；所述污染液容器內(nèi)同一容器壁上相鄰的各組卡槽之間以及邊部四組卡槽與其平行的容器壁之間均安裝有所述超聲波除污器。

優(yōu)選的，所述凹槽式鋁基板的凹槽槽口的形狀尺寸與所述導(dǎo)光板側(cè)端的形狀尺寸相匹配以實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)光板側(cè)端插入所述凹槽式鋁基板的凹槽時(shí)能保持緊密對(duì)接。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)光板側(cè)端插入所述鋁基板凹槽時(shí)，所述導(dǎo)光板側(cè)端插入所述凹槽式鋁基板的凹槽時(shí)，所述導(dǎo)光板側(cè)端與粘接有LED燈條的鋁基板凹槽底部之間留有空隙用于鏡面反射和光耦合。

優(yōu)選的，所述凹槽式鋁基板的凹槽槽口呈矩形狀。

優(yōu)選的，所述頂部卡槽設(shè)置在所述污染液容器的容器壁口；所述底部卡槽設(shè)置在所述污染液容器的容器壁底部。

優(yōu)選的，固定在所述污染液容器內(nèi)的導(dǎo)光板與污染液容器的容器壁之間留有空隙用于連通被所述導(dǎo)光板隔開(kāi)的污染液容器內(nèi)的污染液。

優(yōu)選的，所述超聲波除污器包括若干個(gè)超聲波換能器、導(dǎo)線通道和外殼；所述導(dǎo)線通道設(shè)置在所述超聲波除污器外表面；所述若干個(gè)超聲波換能器粘接在所述超聲波除污器內(nèi)部，并通過(guò)外殼進(jìn)行密封；所述超聲波除污器的導(dǎo)線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內(nèi)并緊貼污染液容器的容器壁。

優(yōu)選的，所述光催化劑薄膜的厚度處在其載流子的平均擴(kuò)散長(zhǎng)度的一倍到八倍之內(nèi)，所述平均擴(kuò)散長(zhǎng)度等于載流子的壽命及擴(kuò)散系數(shù)乘積的二次根號(hào)，所述載流子指半導(dǎo)體的電子和空穴。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)光板上未安裝凹槽式鋁基板的兩側(cè)端分別安裝頂部固定件和底部固定件；所述頂部固定件設(shè)有用于導(dǎo)光板一側(cè)端插入的條形槽；所述底部固定件設(shè)有用于導(dǎo)光板另一側(cè)端插入的條形槽；所述導(dǎo)光板的四個(gè)側(cè)端分別插入兩凹槽式鋁基板、一頂部固定件和一底部固定件后，所述兩凹槽式鋁基板、一頂部固定件和一底部固定件通過(guò)焊接成為一體框。

優(yōu)選的，所述凹槽式鋁基板凹槽底部的兩端設(shè)有導(dǎo)線通孔；所述頂部固定件的條形槽下方設(shè)有導(dǎo)線通道和導(dǎo)線出孔，所述導(dǎo)線出孔與導(dǎo)線通道連通；所述底部固定件的條形槽下方設(shè)有導(dǎo)線通道；所述導(dǎo)線通孔、導(dǎo)線通道和導(dǎo)線通道相互連通，通過(guò)所述導(dǎo)線出孔將所述PCB板的導(dǎo)線引到所述污染液容器的外部。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)光板側(cè)端與所述凹槽式鋁基板、頂部固定件、底部固定件的對(duì)接部分分別粘接有用于防水密封和起固定作用的粘接材料；導(dǎo)線出孔處、凹槽式鋁基板與頂部固定件的焊接部位、凹槽式鋁基板與底部固定件的焊接部位分別粘接有用于防水密封和起固定作用的粘接材料。

優(yōu)選的，所述LED芯片的驅(qū)動(dòng)電源安裝在所述污染液容器的外部。

采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型的LED光催化反應(yīng)器，突破傳統(tǒng)LED光催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式，LED的驅(qū)動(dòng)電源在光催化反應(yīng)器的外部，并不跟隨導(dǎo)光板浸入污染液中，因而不影響光催化；粘接在U字型鋁基板凹槽底部的LED燈條安裝在導(dǎo)光板相對(duì)的兩側(cè)端并做防水處理后，將兩者一起浸入到污染液當(dāng)中，不影響LED燈條的正常工作；另外，LED芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量可通過(guò)PCB板再由凹槽式鋁基板散發(fā)到液體環(huán)境中，不影響LED芯片的穩(wěn)定工作狀態(tài)。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1、導(dǎo)光板相對(duì)的兩側(cè)端上安裝有粘接在U字型鋁基板凹槽底部的LED燈條，使LED光源發(fā)出的光被充分地耦合進(jìn)入導(dǎo)光板；

2、導(dǎo)光板兩面用激光雕刻出非均勻分布網(wǎng)點(diǎn)，以保證導(dǎo)光板雙面均勻出光；

3、導(dǎo)光板兩面鍍上具有一定薄膜厚度的光催化劑保證光催化劑的氧化還原反應(yīng)效率處在最佳狀態(tài)；

4、多塊導(dǎo)光板以一定間隔放置在污染液容器的卡槽內(nèi)以提高光催化效率，使污染液容器內(nèi)的污染物得到充分高效地降解；

5、超聲波除污器清除附著在導(dǎo)光板上的污垢，且促使污染液容器內(nèi)的污水處在流動(dòng)狀態(tài)，保證了污染物與光催化劑充分接觸，使得光催化效果持續(xù)高效；

6、LED光源發(fā)出的光能夠被光催化劑薄膜充分吸收利用。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的一種LED光催化反應(yīng)器不局限于實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的LED光催化反應(yīng)器的剖面視圖；

圖2為本實(shí)用新型的LED光催化反應(yīng)器的爆炸視圖；

圖3為本實(shí)用新型的粘接在鋁基板凹槽底部的LED燈條的斷裂視圖；

圖4為本實(shí)用新型的超聲波除污器的爆炸視圖；

圖5為本實(shí)用新型的凹槽式鋁基板的局部視圖；

圖6為本實(shí)用新型的頂部固定件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型的底部固定件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型的凹槽式鋁基板、頂部固定件和底部固件焊接為一體框的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1、導(dǎo)光板，11、非均勻分布網(wǎng)點(diǎn)，2、LED燈條，21、LED芯片，22、PCB板，3、污染液容器，31、頂部卡槽，32、底部卡槽，33、污染液排水口，4、超聲波除污器，41、超聲波換能器，42、導(dǎo)線通道，43、超聲波除污器外殼，5、凹槽式鋁基板，51、凹槽式鋁基板的橫截面，52、U字型反射鏡面，53凹槽式鋁基板的凹槽槽口，54、凹槽式鋁基板的導(dǎo)線通孔，6、頂部固定件，61、頂部固定件的導(dǎo)線通道，62、頂部固定件的導(dǎo)線出孔，63、頂部固定件的條形槽，7底部固定件，71、底部固定件的導(dǎo)線通道，72、底部固定件的條形槽。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1至圖8，一種LED光催化反應(yīng)器，包括導(dǎo)光板1、LED燈條2、污染液容器3、超聲波除污器4和凹槽式鋁基板5。通過(guò)激光在導(dǎo)光板1的兩發(fā)光面上雕刻出兩端稀疏中間密集的非均勻分布網(wǎng)點(diǎn)11，使用浸漬法在導(dǎo)光板1兩發(fā)光面鍍上光催化劑薄膜。所述LED燈條2包括若干個(gè)LED芯片21和一個(gè)PCB板22；所述凹槽式鋁基板5的橫截面51呈U字型，其凹槽內(nèi)表面鍍銀以形成U字型反射鏡面52，用導(dǎo)熱膠將LED燈條2粘接在鋁基板51的凹槽底部(具體的，一個(gè)PCB板粘在鋁基板51的凹槽底部，其長(zhǎng)寬與凹槽底一樣，然后再在一個(gè)PCB上連接多個(gè)LED芯片21)。所述污染液容器3內(nèi)相對(duì)的兩容器壁上設(shè)有多組對(duì)稱(chēng)且均勻分布的固定卡槽，每一組卡槽包括一頂部卡槽31和一底部卡槽32。所述導(dǎo)光板1上網(wǎng)點(diǎn)11分布稀疏的兩側(cè)端上分別安裝所述粘接在橫截面為U字型的鋁基板51凹槽底部的LED燈條2；安裝有LED燈條2的導(dǎo)光板1的兩側(cè)端固定在所述污染液容器3內(nèi)相對(duì)的兩組卡槽內(nèi)；所述污染液容器3內(nèi)同一容器壁上相鄰的各組卡槽之間(即同一容器壁上的卡槽組與卡槽組之間的間隙)以及邊部四組卡槽與其平行的容器壁之間均安裝有所述超聲波除污器4。

進(jìn)一步的，所述凹槽式鋁基板5的凹槽槽口53的形狀尺寸與所述導(dǎo)光板1側(cè)端的形狀尺寸相匹配以實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)光板1側(cè)端插入所述凹槽式鋁基板5的凹槽時(shí)能保持緊密對(duì)接。本實(shí)施例中，所述鋁基板凹槽槽口53呈矩形狀。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)光板1側(cè)端插入所述凹槽式鋁基板5的凹槽時(shí)，所述導(dǎo)光板1側(cè)端與粘接有LED燈條2的鋁基板51凹槽底之間留有空隙用于鏡面反射和光耦合。

進(jìn)一步的，所述頂部卡槽31設(shè)置在所述污染液容器3的容器壁口；所述底部卡槽32設(shè)置在所述污染液容器3的容器壁底部。具體的，一組卡槽包括固定在同一面容器壁上且在一條直線上的一個(gè)頂部卡槽31和一個(gè)底部卡槽32，所述安裝有LED燈條2的導(dǎo)光板1一側(cè)端插入一組卡槽內(nèi)，另一側(cè)端插入相對(duì)的容器壁上相對(duì)稱(chēng)的一組卡槽內(nèi)。

進(jìn)一步的，固定在所述污染液容器3內(nèi)的導(dǎo)光板1與污染液容器3的容器壁之間留有空隙用于連通被所述導(dǎo)光板1隔開(kāi)的污染液容器內(nèi)的污染液。具體的，可通過(guò)對(duì)頂部卡槽31和底部卡槽32的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

具體的，所述污染液容器3還設(shè)有污染液排水口33。

進(jìn)一步的，所述超聲波除污器4包括若干個(gè)超聲波換能器41、導(dǎo)線通道42和外殼43；所述導(dǎo)線通道42設(shè)置在所述超聲波除污器4外表面；所述若干個(gè)超聲波換能器41粘接在所述超聲波除污器4內(nèi)部，并通過(guò)外殼43進(jìn)行密封；所述超聲波除污器4除導(dǎo)線通道42外均放置入所述污染液容器3內(nèi)并緊貼污染液容器3的容器壁。導(dǎo)線通道42是用于將超聲波發(fā)生器的高頻信號(hào)通過(guò)粘接在超聲波除污器外殼43內(nèi)部的超聲波換能器41轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)波，即產(chǎn)生超聲波，超聲波除污器4的外殼43可以隔離超聲波換能器41和污染液。

進(jìn)一步的，所述光催化劑薄膜的厚度處在其載流子的平均擴(kuò)散長(zhǎng)度的一倍到八倍之內(nèi)，所述平均擴(kuò)散長(zhǎng)度等于載流子的壽命及擴(kuò)散系數(shù)乘積的二次根號(hào)，所述載流子指半導(dǎo)體的電子和空穴。光催化劑的薄膜厚度大約處在其載流子的平均擴(kuò)散長(zhǎng)度范圍時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)參與光催化反應(yīng)的載流子最多,光催化效率最高。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)光板1上未安裝凹槽式鋁基板5的兩側(cè)端分別安裝頂部固定件6和底部固定件7；所述頂部固定件6設(shè)有用于導(dǎo)光板1一側(cè)端插入的條形槽63；所述底部固定件7設(shè)有用于導(dǎo)光板1另一側(cè)端插入的條形槽72；所述導(dǎo)光板1的四個(gè)側(cè)端分別插入兩凹槽式鋁基板5、一頂部固定件6和一底部固定件7后，所述兩凹槽式鋁基板5、一頂部固定件6和一底部固定件7通過(guò)焊接成為一體框。此外，所述一體框還有起到加強(qiáng)固定導(dǎo)光板1的作用。

進(jìn)一步的，所述凹槽式鋁基板5的凹槽底部的兩端設(shè)有導(dǎo)線通孔54；所述頂部固定件6的條形槽63下方設(shè)有導(dǎo)線通道61和導(dǎo)線出孔62，所述導(dǎo)線出孔62與導(dǎo)線通道61連通；所述底部固定件7的條形槽72下方設(shè)有導(dǎo)線通道71；所述導(dǎo)線通孔54、導(dǎo)線通道61和導(dǎo)線通道71相互連通，通過(guò)所述導(dǎo)線出孔62將所述PCB板22的導(dǎo)線引到所述污染液容器3的外部。

進(jìn)一步的，采用有機(jī)硅結(jié)構(gòu)粘接膠水將所述導(dǎo)光板1側(cè)端與所述鋁基板凹槽53的對(duì)接部分(具體的，指導(dǎo)光板1側(cè)端與所述鋁基板凹槽53連接的接縫)、導(dǎo)線出孔62處(具體的，指PCB板的導(dǎo)線與導(dǎo)線出孔62的縫隙)、導(dǎo)光板1與頂部固定件6的連接處(具體的，指導(dǎo)光板1側(cè)端與頂部固定件6的條形槽63連接的接縫)、導(dǎo)光板1與底部固定件7的連接處(具體的，指導(dǎo)光板1側(cè)端與底部固定件7的條形槽72連接的接縫)和凹槽式鋁基板5與頂部固定件6以及底部固定件7的焊接接縫處都進(jìn)行了粘接，防止LED燈條2與導(dǎo)光板1一起浸入污染液容器3中的污染液中時(shí)因漏水影響LED燈條2的正常工作。此外，將對(duì)接部分進(jìn)行粘接還起到一個(gè)固定的作用，使上述導(dǎo)光板1側(cè)端與將LED燈條粘接在凹槽式鋁基板的凹槽底部之間留有空隙時(shí)兩者位置能固定住防止任何輕微的移動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述LED芯片21的驅(qū)動(dòng)電源安裝在所述污染液容器的外部，并不隨導(dǎo)光板1浸入污染液中，因而不影響光催化。

本實(shí)用新型的基本原理如下：導(dǎo)光板1雙面用激光雕刻出的非均勻分布網(wǎng)點(diǎn)11，U字型凹槽式鋁基板5的U字型反射鏡面52可將LED芯片21產(chǎn)生的光經(jīng)導(dǎo)光板1側(cè)端耦合進(jìn)入導(dǎo)光板1，耦合進(jìn)入導(dǎo)光板1的光經(jīng)過(guò)導(dǎo)光板1的兩發(fā)光面上的非均勻分布網(wǎng)點(diǎn)11的調(diào)制后，使導(dǎo)光板1雙面均勻出光。LED燈條2內(nèi)的LED芯片21的出射光波長(zhǎng)處在光催化劑薄膜的吸收光譜范圍內(nèi)，具有均勻照度的光可被充分利用來(lái)激發(fā)鍍?cè)趯?dǎo)光板1雙面的光催化劑薄膜，以此保證光催化的均勻度和高效性，并提高光能利用效率(本實(shí)施例中，所述光催化劑薄膜的厚度約為其載流子的平均擴(kuò)散長(zhǎng)度的五倍)。帶卡槽的污染液水槽3中能夠同時(shí)放置多個(gè)光催化導(dǎo)光板1,處在每一組卡槽之間以及卡槽與容器壁之間的間隙的超聲波除污器4在促進(jìn)污染液流動(dòng)的同時(shí)，還去除了附著在導(dǎo)光板1表面的污染物污垢，以此來(lái)保證光催化效率和光催化劑活性。

本實(shí)用新型的光催化反應(yīng)器，避免了傳統(tǒng)光催化反應(yīng)器中光源的出射光被污染液吸收和單一的光催化面板所致的光催化效率低的問(wèn)題，而且LED光源的采用也克服了光催化反應(yīng)器中光源發(fā)出的光不能夠被光催化劑薄膜充分吸收的問(wèn)題。

以上所述僅為實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。