[发明专利]导光构件和发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于与固态发光元件，尤其是UV发光二极管一起使用的导光构件，涉及生产这样的导光构件的方法，以及包括这样的导光构件的发光装置。

背景技术

紫外(UV)光已被使用了几十年，用于物体、表面和饮用水的消毒。UV光，尤其是UV-C或深UV光，能降解有机和无机化学品并破坏微生物，诸如细菌、真菌和病毒的DNA。使用UV光用于水消毒是有利的，因为它是环境友好的，并不需要另外的化学品用于消毒，例如在氯化的情况下，并可以在使用点应用于小/便携式装置以及应用于大规模水处理厂。

特别是对于液体，例如水的消毒，已经提出各种技术解决方案。一个例子包括用于水净化的便携式气体放电紫外光源。使用LED的类似解决方案在US6579495B1中被描述，其中UVLED被嵌入在便携式曝光单元中用于水消毒。然而，这些技术的缺点是它们需要光源浸入到水中，因此装置必须得到充分的保护和是液密的。而且，使用汞蒸汽气体放电灯存在由于打破封闭放电气体的玻璃管造成有害气体泄漏的危险。

采用固态发光装置，特别是发光二极管(LED)的另一个解决方案在KR20120037140A中被提出，其公开了一种光学地耦合到导光棒的紫外发光LED，其可被浸入水容器。导光棒可以被模制，并且可以包括金属粉末。有利的是，LED不需要被浸没到水中，从而降低了短路的风险。然而，在KR20120037140A中提出的装置遭受关于杀菌紫外光的引导、散射和/或提取的低效率。

因此，尽管在KR20120037140A中提出了解决方案，在本领域仍需要适用于水消毒的紫外光源的改进解决方案。

发明内容

本发明的一个目的是克服这个问题，并提供一种例如适于水消毒的用于简单而有效的紫外光照射的装置。

根据本发明的第一方面，这些和其他目的是通过导光构件实现的，其包括透光固体载体材料，和分散在载体材料内的氮化硼散射颗粒。氮化硼颗粒的含量按重量计相对于固体载体材料重量处于0.001％至5％的范围内。导光构件可以包括光输入表面和光输出表面。典型地，该导光构件是细长的并且光输入表面被设置在导光构件端部处或其附近。

术语“透光”在此是指允许光通过材料的物理性质。透光材料可以是透明材料，即允许光穿过该材料而不被散射，或者是半透明材料，即允许光穿过该材料，其在存在折射率差的材料及其周围的界面，或在材料内的晶界处(在多晶材料的情况下)散射。

在本发明的实施例中，导光构件至少部分是棒状的，并且包括包络面，其中所述包络面的至少部分形成所述光输出表面。

在本发明的实施例中，透光固体载体材料至少部分地由透光封装材料封闭。这样的封装材料可以是阻挡层或水密和/或气密保护壳，保护载体材料不受氧气和/或水损害，因此防止或至少减少载体材料的光降解。在这些实施例中，固体载体材料的包络面可以直接被封装材料覆盖，以使光从载体材料透射到封装材料。封装材料的外表面然后可形成导光构件的光输出耦合表面。

透光固体载体材料可具有至少1.35，优选至少1.4的折射率。载体材料包括聚合物或硅酮基材料。透光固体载体材料可包括硅酮衍生物，诸如硅树脂，例如聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)。导光构件可具有按重量计相对于固体载体材料的重量在0.002％至0.5％范围内的氮化硼颗粒含量。该颗粒通常与固体载体材料混合。氮化硼的颗粒可以具有在0.5至10μm范围内的平均粒径。如本文所用，术语“平均粒径”是指根据ASTMB330-12的标准化定义。

在一些实施例中，导光构件可进一步包括氧化铝(Al2O3)的散射颗粒。氧化铝的散射颗粒可以相对于固体载体材料的重量按重量计在0.001％至5.0％范围内的含量存在。

在另一个方面，发光装置被提供，其包括至少一个固态发光元件，尤其是LED或激光二极管，和如上所述的导光构件，其中所述导光构件包括光输入表面和光输出表面，并且其中固态发光元件被设置成经由所述光输入表面将光发射到导光构件中，并且光能够在导光构件内被引导以经由光输出表面的至少部分被输出耦合。

有利的是，由于发光装置可以仅部分地浸没在液体，例如水中，但仍然可以提供所需的足够的光用于光反应或消毒，使得固态发光元件和电连接件不需要被浸没，但由此可以在液体表面上方保持干燥。

在导光构件包括至少部分包围载体材料的封装材料的实施例中，封装材料的外表面可以形成光输出耦合表面。