[發明專利]紫外燈的提取結構

有效

• 申請號: 201680053426.0
• 申請日: 2016-09-19
• 公開（公告）號: CN108139504B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 喬納斯·迪倫;希爾米沃爾坎·德米爾
• 申請（專利權）人: 光學實驗室公司（瑞典）;南洋理工大學
• 主分類號: G02B1/118
• 分類號: G02B1/118;H01J1/30;H01J19/24;H01J61/35;H01J63/06;A61L2/10;A61L9/20
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明總體上涉及用于紫外照明元件的提取結構。本發明還涉及包含這種在基板上的提取結構的紫外燈。所述提取結構包括用于抗反射目的的多個納米結構。所述納米結構生長在基板的第一側和第二側中的至少一側的頂表面上。

技術領域

本發明總體上涉及用于紫外照明元件的提取結構。本發明還涉及包含這種提取結構的紫外燈。

背景技術

紫外線(UV)發射燈用于許多應用中。例如，它們用于樹脂(膠)的固化，用于制革，用于消毒，用于熒光(本身是具有許多應用的領域)等等。這些應用廣泛傳播。實際上，涵蓋180-400nm范圍的紫外燈通常使用基于汞(Hg)蒸汽的紫外線光源，所謂的低壓(LP)，中壓(MP)和高壓(HP)燈，但其他類型例如準分子光源也是可以的。

基于發光二極管(LED)和場發射燈(FEL)技術的光源正在成為替代品。這些技術的主要優點是它們完全不含汞，眾所周知，汞具有環境危險性，并且這些光源可以立即開啟(毫秒級)，例如LP Hg光源往往不會這樣做。

在形成紫外燈時，上述光源中的至少一個由封閉結構封閉，封閉結構通常包括對紫外線光源發射的紫外光透明的材料。很多時候，紫外燈還被一個額外的保護結構覆蓋，再次由對所需波長透明的材料制成。使用的常用材料，尤其對于波長在200和300nm之間(原則上UVC+UVB區域)是石英，但也可以使用其他一些材料。該波長范圍對于殺菌(消毒)應用特別有意義，因為細菌和其他生物通常在該區域受到影響，但不受較高波長的影響。其他應用例如空氣的消毒，醫療工具和手術室的消毒，樹脂的固化，制革等。

能源效率對環境因素、燈泡成本和燈泡壽命十分重要。對于殺菌應用，輸送到應消毒的介質的UVC能量原則上決定活細菌的減少程度。因此，對于水凈化應用而言，UVC瓦數和介質流量一起將決定進行消毒的程度。在處理固定量的情況下，瓦數和時間將決定相同(的消毒程度)。實踐中，典型范圍是將生物體的數量從1:10 000降至1:10 000 000。

較大的消毒系統可能需要幾千瓦來操作大容量流量(通常是水)。在這些系統中，顯而易見的是，節能，即提高效率變得重要。對于較小的系統，這些改進可能主要用于降低系統成本(即通過使用較小的燈達到所需的效果)。

目前可用的紫外燈面臨的問題是燈的(多個)封閉玻璃結構的光提取效率。紫外燈的光提取效率可以被定義為逃逸到燈外部的光的能量與燈(或LED)內部產生的光的能量之間的比率。紫外燈的光提取效率總是小于單位(即1)，即，在紫外燈“內部”產生的部分光不會到達外部環境。

為了提高紫外燈的能量效率，因此，非常需要通過提供可以容易地制造和實施且成本高效的高效光提取技術來提供解決方案以增強紫外燈的效率。此解決方案可以有助于提高性能并為許多紫外應用節省能源。

發明內容

根據發明的一個方面，上述至少部分地由用于紫外線光源的提取結構減輕，所述提取結構包括對紫外光至少部分透明的基板，所述基板具有第一側和第二側，所述基板的第一側布置成面向紫外線光源，并且接收由紫外線光源所發射的紫外光，以及多個納米結構，所述多個納米結構施加至基板的第一側和第二側中的至少一側的頂表面上，所述多個納米結構配置為減少由基板反射的紫外光的量。

本發明如上所述，基于以下理解：為了制造高效的燈，重要的是，光源內部所產生的光盡可能多地與從其中出來的光相同，因為不出來的部分是浪費的能源。借助于本發明，例如，使用便宜的方法可以改進包括提取結構的所得到的紫外燈的效率。本發明適用于不同的幾何形狀，并且已經在平面石英基板上進行了評估。

多個納米結構，如上所述，設置在基板的第一側和第二側中的至少一側的頂表面上。因此，這些納米結構通常在頂表面生長(或類似地形成)，這意味著不需要例如：執行蝕刻工藝以實現期望的效果。因此，頂表面優選不是非結構化的，而是平滑的。至少從單個納米結構的角度來看，頂表面可因此被視為平面的(相應地，從“宏觀”角度看，頂表面可仍然是例如彎曲的)。