一种基于LED点光源的模块化光反应器制造技术

技术编号:14369551 阅读:160 留言:0更新日期:2017-01-09 15:15
本实用新型专利技术提供了一种基于LED的模块化光反应器,采用LED点光源,以光源发射角、光强随距离的衰减程度、光反射等参数设定点光源的间距、单模块光反应器尺寸以及光凸面镜安装位置,并可将单模块光反应器按照实际需要的尺寸进行组合。单模块光反应器为立方体结构,LED点光源的光强>80µw/cm2,发射角小于±90°。点光源之间的距离为±45°散射角处光强衰减到80µw/cm2的距离。单模块光反应器尺寸为点光源0°散射角处光强衰减到80µw/cm2的距离。点光源以条带固定并串联,通过光窗辐射于单模块光反应器腔体内部,并在光窗正对面安装一光凸面反射镜,以促进光最大化利用。条带光源的安装以进气方向螺旋式前进,以右、上、左、下的顺序依次循环固定在立方体的另外四个面。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光化学、环境治理、光催化
,尤其涉及以LED点光源作为光源的模块化光反应器。
技术介绍
光反应器,主要是用于利用光照条件来进行反应的容器。在光反应器中,反应物必须与光接触后才能完成相关反应。但由于光在传输过程中会被物质吸收,呈现出随传输距离增加而光强降低的特点,这种光强分布不均匀的特点导致了传统光反应器因光强集中而光子利用效率低的问题。为了更均匀的分布光强,众多研究者对此进行了研究,如石英管导光光反应器、光纤导光光反应器、光学纤维束光反应器。我们实验室前期设计了流化床-光纤光催化反应器,当光纤端输出光强不超过80μw/cm2时可实现点光源均匀布光,得到了高的光利用效率。由此可见,低强度点光源均匀分布是提高光子利用效率的重要途径。然而,我们此前设计的流化床-光纤光催化反应器因光纤易断、光强远距离传输受限而难以实际放大。寻求低强度点光源并设计易于放大的光反应器是当前光反应器设计的关键。最近几年,中国乃至世界的LED光源得到大幅发展。与传统光源相比,LED具有单光源功率低、发光面积小、亮度高、外形小、节能、使用寿命长、性能稳定、安全和环保等特点。其外形小的特点使其与各种反应器能很好的配合,这在专利文献1(中国专利公开号CN101679930A)、专利文献2(中国专利公开号CN2014017817U)中得到了很好的体现。然而,基于LED发光面积小来直接产生点光源、依据其光强随距离的衰减程度设计立方体单模块光反应器、并将单模块光反应器进行组合来实现光反应器放大的设计,目前国内外尚未见报道。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于LED点光源的模块化光反应器,通过采用LED点光源作为光反应器光源,以光源发射角、光强随距离的衰减程度、光反射等参数设定点光源的间距、单模块光反应器尺寸以及光凸面镜安装位置,并将单模块光反应器按照实际需要反应器尺寸进行组合,设计高效、低耗的模块化光反应器。为达上述目的,本技术通过以下技术方案实现:一种基于LED点光源的模块化光反应器,所述模块化光反应器为一个单模块光反应器;所述单模块化光反应器是基于对LED点光源布局设计形成;所述LED点光源的光强>80μw/cm2,发射角小于±90°;所述单模块光反应器为立方体结构,所述点光源与点光源的距离为±45°散射角处光强衰减到80μw/cm2的距离;所述单模块光反应器尺寸为点光源0°散射角处光强衰减到80μw/cm2的距离;所述点光源以条带固定,通过光窗辐射于所述单模块光反应器的腔体内部,并在所述光窗的正对面安装一光凸面反射镜,以促进光最大化利用;所述条带与条带的距离与点光源间距相同。作为本技术的进一步改进,所述点光源串联连接。作为本技术的进一步改进,所述单模块光反应器尺寸最大为1米。作为本技术的进一步改进,所述条带光源的安装以进气方向螺旋式前进,以右、上、左、下的顺序依次循环固定在立方体的另外四个面。另一方面,本技术还提出了一种基于LED点光源的模块化光反应器,所述模块化光反应器由本专利技术的单模块光反应器组装而成。附图说明图1是本技术的模块化光反应器的单模块光反应器设计示意图;图2是本技术的模块化光反应器组合放大的设计示意图。具体实施方案下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。一般来说,LED光源的光电转化效率接近100%。LED的工作电压是2-3.6V,工作电流是0.02-0.03A,其功率可不超过0.1W。而在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时。本技术选用LED点光源作为光反应器光源,以光源发射角、光强随距离的衰减程度、光反射等参数设定点光源的间距、单模块光反应器尺寸以及光凸面镜安装位置,并将单模块光反应器按照实际需要反应器尺寸进行组合,设计高效、低耗的模块化光反应器。单模块设计图如附图1所示,为立方体结构。LED点光源的光强>80μw/cm2,发射角小于±90°。点光源与点光源的距离为±45°散射角处光强衰减到80μw/cm2的距离。单模块光反应器尺寸为点光源0度散射角处光强衰减到80μw/cm2的距离,最大到1m。点光源以条带固定并串联,通过光窗辐射于单模块光反应器腔体内部,并在光窗正对面安装一光凸面反射镜,以促进光最大化利用。条带与条带的距离与点光源间距相同,条带光源的安装以进气方向螺旋式前进,以右、上、左、下的顺序依次循环固定在立方体的另外四个面。模块化光反应器设计如附图2所示。将单模块光反应器按照实际需要反应器尺寸进行组装,形成模块化光反应器。模块化光反应器设计的有益效果包括:(1)光场分布较均匀:利用点光源进行光源分布,局部光强不会太强,而模块化的设计,保证光强>80μw/cm2,使反应器中光强整体分布较均匀。(2)易于放大:模块化设计使反应器大小可以任意组装,易于放大。(3)光利用率高:利用点光源进行光源分布,使光场分布较均匀,大大提高光利用率。(4)能耗低:LED光源的光电转化效率高,且点光源分布提高了光利用率,当量处理量的能耗将会极大降低。(5)运行成本低:模块化光反应器的光利用率高、能耗低、使用寿命长,这将会极大的降低运行成本。以上内容是结合具体的优选实施方式对本技术所作的进一步详细说明,不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属
的普通技术人员来说,在不脱离本技术构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本技术的保护范围。本文档来自技高网
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一种基于LED点光源的模块化光反应器

【技术保护点】
一种基于LED点光源的模块化光反应器,其特征在于:所述模块化光反应器为一单模块光反应器;所述单模块化光反应器是基于对LED点光源布局设计形成;所述LED点光源的光强>80μw/cm2,发射角小于±90°;所述单模块光反应器为立方体结构,所述点光源与点光源的距离为±45°散射角处光强衰减到80μw/cm2的距离;所述单模块光反应器尺寸为点光源0°散射角处光强衰减到80μw/cm2的距离;所述点光源以条带固定,通过光窗辐射于所述单模块光反应器的腔体内部,并在所述光窗的正对面安装一光凸面反射镜,以促进光最大化利用;所述条带与条带的距离与点光源间距相同。

【技术特征摘要】
1.一种基于LED点光源的模块化光反应器,其特征在于:所述模块化光反应器为一单模块光反应器;所述单模块化光反应器是基于对LED点光源布局设计形成;所述LED点光源的光强>80μw/cm2,发射角小于±90°;所述单模块光反应器为立方体结构,所述点光源与点光源的距离为±45°散射角处光强衰减到80μw/cm2的距离;所述单模块光反应器尺寸为点光源0°散射角处光强衰减到80μw/cm2的距离;所述点光源以条带固定,通过光窗辐射于所述单模块光反应器的腔体内部,并在所述光窗的正对面安装一光凸...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱荣淑谭剑牛敏丽
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学深圳研究生院
类型:新型
国别省市:广东;44

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