Uv輻射裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種UV輻射裝置以及包括這種UV輻射裝置的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]例如用于醫(yī)療目的，用于空氣或水的凈化，或通過光化學的表面清潔的UV輻射裝置，大多裝備有汞合金，Hg低、Hg中或Hg高壓放電燈。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)已知的一些UV發(fā)光氣體放電燈的主要缺陷是，由于等離子體玻璃和等離子磷光體相互作用導致嚴重的玻璃日曬、磷光體惡化和等離子體效率損失，其壽命相當?shù)?。除此以外，這些燈需要高電壓驅(qū)動器，并且Hg放電燈顯示出對溫度的很強依賴性，在燈的啟動期間尤其如此。
[0004]因此需要替代的UV輻射裝置，其至少部分地克服上述缺點并具有更長的壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個目的是提供一種UV輻射裝置，其能夠至少部分地克服上述缺點，尤其是允許構(gòu)建具有良好的或改善的照明特征以及對于大范圍應(yīng)用的增加的壽命的UV輻射
目.ο
[0006]這個目的是通過根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1的UV輻射裝置解決的。相應(yīng)地，提供一種UV輻射裝置，用于在從200至420nm的波長范圍內(nèi)產(chǎn)生UV輻射，其包括:
[0007]-LED (發(fā)光二極管)，其包括被設(shè)置成發(fā)射在200nm和300nm之間的波長范圍內(nèi)的第一 UV輻射的氮化物材料；
[0008]-發(fā)光材料，其被配置成將第一UV輻射的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二 UV輻射，第一 UV福射和第二 UV福射具有不同的光譜分布，其中，發(fā)光材料包括從包含以下材料的組中選出的至少一種材料:LiLuF4:Pr，CaSO4:Pr, Na，SrSO4:Pr, Na，BaSO4:Pr, Na，LaPO4:Pr,YPO4:Pr, LuPO4:Pr, KYF4:Pr, LuPO4:Bi, CaLi2Si04:Pr, Na，KY3F10:Pr, YP04:Bi，YAlO3:Pr,LaMgAln019:Pr, (Ba1 xSrx) 2Si04:Pr, Na，NaYF4:Pr, SrAl12O19: Pr, Na，Sr4AI24O25:Pr，Na，LuBO3:Pr? YBO3:Pr? Y2Si05:Pr，Lu2Si05:Pr? Y2Si207:Pr，Lu2Si2O7:Pr? Lu3Al5012:Bi，Sc，Lu3Al3Ga2O12:Pr，Lu3Al4GaO12:Pr，SrMgAl10O17:Ce，Na，Lu3Al5012:Pr? LiYF4:Ce? LuF3:Ce?YB03:Gd，Lu3Al5012:Gd，Y3Al5012:Gd，LaMgAln019:Gd，LaA103:Gd，YP04:Gd，GdP04:Nd，LaB3O6:Gd? Bi，SrAl12019:Ce，LaPO4:Ce? GdMgB5O10:Ce，LuPO4: Ce? CaF2: Ce? Y3Al5O12:Pr?LaCl3:Ce，SrCl2:Ce? (La1 xGdx)PO4:Ce，Ca2P2O7:Eu? YPO4:Ce? LaMgAl11O19:Ce，BaSi2O5:Pb?Sr2MgSi2O7:Pb，SrB4O7:Eu，BaSO4:Eu，SrSO4:Eu，CaSO4:Eu，(Sr1 xMgx)2P207:Eu，YAl3 (BO3) 4:Gd，Pr，LaPO4:Tm，LaMgAl11O19:Gd，Bi，LaMgAl11O19:Gd，Pr，YAl3 (BO3)4:Gd，Bi，其中 x 在 0 至 1.0的范圍內(nèi)。
[0009]令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的UV輻射裝置對于本發(fā)明內(nèi)的范圍廣泛的應(yīng)用具有以下優(yōu)點中的至少一個:
[0010]-光譜和強度對溫度的依賴很少；
[0011]-沒有有毒成分，諸如汞；
[0012]-發(fā)射光譜可以最佳地調(diào)整為應(yīng)用區(qū)域的動作曲線，目的在于:
[0013]-長壽命；
[0014]-高輻照度。
[0015]由于它們的發(fā)射和吸收特征，這些發(fā)光材料已經(jīng)被證明是合適的。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，氮化材料是(Al，Ga，In) N或BN。術(shù)語“ (Al，Ga，In) ”表示相應(yīng)的材料可包括鋁，鎵或銦。它也表明這種材料可以包括選自由鈣、鍶和鋇組成的組中的金屬。因此，所述材料例如可以包括鋁和鎵或只是銦等。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，發(fā)光材料選自包含氟化物、磷酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、硅酸鹽或硫酸鹽或它們的混合物的組中。這些材料已在實踐中顯示出是本發(fā)明的UV輻射裝置內(nèi)合適的材料。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，發(fā)光材料基本上以陶瓷形式被提供。
[0019]在本文中術(shù)語“基本上”，例如在“基本上所有的光”或“基本上由…構(gòu)成”中將被本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。術(shù)語“基本上”還可以包括帶有“全部”，“完全地”，“所有”等的實施例。因此，在實施中形容詞基本上也可被除去。在可應(yīng)用的地方，術(shù)語“基本上”也可以涉及90%或更高，諸如95%或更高，特別是99%或更高，甚至更特別地99.5%或更高，包括100 %。術(shù)語“包括”也包括其中術(shù)語“包括”是指“由…組成”的實施例，術(shù)語“和/或”尤其涉及前面提到的和“和/或”之后的一個或多個項目。例如，短語“項目I和/或項目2”及類似短語可涉及一個或多個項目I和項目2。在一個實施例中術(shù)語“包括”可以是指“由...組成”，但在另一實施例中也指“含有至少所定義的種類和任選的一種或多種其它種類”。
[0020]此外，在說明書和權(quán)利要求中術(shù)語第一、第二、第三等被用于區(qū)分相似的元件，不一定用于描述順序或時間順序。但是應(yīng)當理解，所使用的術(shù)語在適當?shù)那闆r下是可以互換，并且本文所描述的本發(fā)明的實施例能夠以不同于本文描述或說明的其他順序來操作。
[0021]除其他以外，本文中的裝置是在操作期間描述的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的，本發(fā)明并不局限于操作方法或操作中的裝置。
[0022]在本發(fā)明的意義上，術(shù)語“陶瓷材料”尤其是指結(jié)晶或多晶緊湊材料或具有控制量的孔或者是無孔的復合材料。
[0023]從本發(fā)明的意義上而說，術(shù)語“多晶材料”尤其是指具有體積密度大于90%的主要成分的材料，其包括80%以上的單晶疇，每個疇的直徑均大于0.5 μπι，并具有不同的結(jié)晶取向。單晶疇可以通過無定形或玻璃質(zhì)材料或通過額外的結(jié)晶成分連接。從本發(fā)明的意義上而說，術(shù)語“LED”也可以指多個LED。
[0024]術(shù)語“UV輻射”尤其涉及具有在約200nm-420nm范圍內(nèi)波長的光。UV輻射可以被細分成“UV-C輻射”，其尤其涉及具有在約200nm-280nm范圍內(nèi)波長的光，“UV-B輻射”，其尤其涉及具有在約280nm-315mn范圍內(nèi)波長的光，和“UV-A輻射”，其尤其涉及具有在約315nm-420nm范圍內(nèi)波長的光。
[0025]在術(shù)語“Y3Al5012:Gd”，“Gd”表示該金屬離子的部分被Gd置換(在本實施例Gd3+置換Y3+)。例如，假定在Y3Al5O12 = Gd中有2%的Gd，正確的分子式可以是(Y2.9SGdQ.Q2) Al5O12。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，UV輻射裝置還包括從包含以下聚合材料的組中選擇出的聚合材料:PVF(聚氟乙烯聚合物)、PVDF(聚偏氟乙烯聚合物)、PTFE (聚四氟乙烯聚合物)、PFA(全氟烷氧基聚合物)、FEP(氟化乙丙烯聚合物)、ETFE(四氟乙烯聚合物)、PEEK(聚醚醚酮聚合物)、PFPE(全氟聚醚聚合物)或其混合物。這些聚合物材料已經(jīng)在實踐中證明自己，特別是由于它們的寬帶隙。
[0027]特別優(yōu)選的是FEP作為聚合物材料，因為它具有寬的帶隙，因此是UV透明的。
[0028]這種聚合物材料可以被用作填充材料(例如，在不提供像陶瓷一樣的發(fā)光材料時的情況下)或作為光學(例如透鏡)材料。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，發(fā)光材料基本上以顆粒形式被提供，顆粒具有在0.1 μ m-100 μ m范圍內(nèi)的平均顆粒尺寸。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，發(fā)光材料基本上以顆粒形式被提供，顆粒被涂覆有具有大于等于5.0ev帶隙的無機材料。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，發(fā)光材料基本上以顆粒形式被提供，顆粒被涂覆有選自包括以下無機材料的組中的無機材料:A1N、A1203、Ln2O3(Ln = Sc，Y, Lu)、MgO、(Y1 xLux)3 (AllyScy)5012、S12S它們的混合物，其中X在0-1.0的范圍內(nèi)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，UV輻射裝置還包括用于LED的封裝的封裝材料，和分散在封裝材料中的散射顆粒。散射顆粒增加從UV輻射裝置耦合出的UV光的量，從而增加裝置效率。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，氮化物材料包括AlxGa1 xyInyN，0〈x+y〈l。這些材料具有可用于產(chǎn)生在UV波長范圍內(nèi)輻射的直接帶隙。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，散射顆粒包括從氮化硼和鋁中選擇的材料中的一種或多種材料。這些材料對于在UV-B/C范圍內(nèi)的輻射顯示出具有良好的散射特性。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，UV輻射裝置進一步包括用于安裝LED的第一表面，與第一表面相對、用于在裝置操作期間使UV輻射出射的第二表面，以及在第一表面和第二表面之間的UV反射表面，并且其中在封