紫外消毒系统技术方案

本申请案涉及紫外消毒系统。本发明专利技术实施例包含伸长室。UV光源包含半导体装置，所述半导体装置包含安置在n型区域与p型区域之间的有源层。所述有源层发射具有峰值波长在UV范围内的辐射。所述半导体装置定位于所述伸长室的壁上。所述伸长室的内表面具有反射性。

Ultraviolet disinfection system

This application involves the ultraviolet disinfection system. An embodiment of the invention includes an elongating chamber. The UV light source contains a semiconductor device, which includes an active layer placed between the N type region and the P type region. The active layer is emitted with radiation at the peak wavelength in the range of UV. The semiconductor device is located on the wall of the elongating chamber. The inner surface of the elongating chamber is reflective.

【技术实现步骤摘要】
紫外消毒系统相关申请案的交叉参考此为于2015年6月8日提出申请的美国申请案第14/733,494号的部分连续案，其授予本专利技术受让人且以引用方式并入本文中。
本申请案涉及消毒装置。
技术介绍
III-氮化物材料(包含(Al、Ga、In)—N和其合金)的带隙从极窄InN带隙(0.7eV)延伸到极宽AlN带隙(6.2eV)，此使得III-氮化物材料高度适用于从近红外延伸到深紫外的宽光谱范围内的光电应用，例如发光二极管(LED)、激光二极管、光学调制器和检测器。可见光LED和激光可使用有源层中的InGaN获得，而紫外(UV)LED和激光则需要较大AlGaN带隙。发射波长在230-350nm范围内的UVLED可用于众多种应用，其大部分是基于UV辐射与生物材料之间的相互作用。典型应用包含表面灭菌、水净化、医疗装置和生物化学、用于超高密度光学记录的光源、白光照明、荧光分析、感测和零排放汽车。UV辐射具有使细菌、病毒和其它微生物失活的消毒性质。低压汞灯可产生254nm范围内的UV辐射。由于大多数微生物受约260nm辐射的影响，UV辐射在适用于杀菌活性的范围内。图1图解说明已知UV处理装置。圆柱形室110沿室110的中心轴容纳UV灯泡112。灯泡可包裹于石英套管中。UV辐射114从灯泡112发射。未经处理的水在入口116处进入室，且流向出口118，其中经处理的水可从室移除。流动控制装置120可防止水过快地穿过灯泡，此确保与流动水的适当辐射接触时间。室为不锈钢的。
技术实现思路
本申请案涉及水消毒器皿。水消毒器皿包括外壳；外壳内的第一紫外(UV)发光二极管(LED)；外壳内用于容纳水的透明衬里，水具有第一折射率，衬里具有接触水的内壁，衬里是由具有小于第一折射率的第二折射率的材料形成，使得当来自第一UVLED的光以小于临界角入射到水-衬里界面上时，所述光通过TIR反射离开所述界面，衬里具有反射穿过内壁的光的外壁；和电源，其经控制以向第一UVLED提供至少能够部分地将水消毒的时间量。附图说明图1是现有技术UV消毒系统的剖视图。图2是倒装芯片UV发射装置(UVLED)中的多个像素的平面图。图3是图2UVLED中的一个像素的剖视图。图4图解说明包含UVLED和透明板的封装。图5图解说明包含UVLED和密封材料的封装。图6图解说明包含UVLED和光学元件的封装。图7是批处理UV消毒系统的剖视图。图8是连续流动UV消毒系统的剖视图。图9是包含流体可透过结构的连续流动UV消毒系统的剖视图。图10图解说明紧密封装型布置中的多个连续流动UV消毒室。图11是用于控制UV消毒系统的电路的方块图。图12是在底部具有集成UVCLED光源的水容器的二等分视图，其中光通过TIR反射出内壁来消毒液体。图13是在底部具有集成UVCLED光源的水容器的二等分视图，其中光通过TIR反射出空气/间隙界面来消毒液体。图14是具有集成UVCLED光源的水容器的二等分视图，所述水容器类似于图12但其中UVCLED位于器皿侧壁周围。图15是具有集成UVCLED光源的水容器的二等分视图，所述水容器类似于图13但其中UVCLED位于器皿侧壁周围。各图中相同或相似的元件用相同编号标记。具体实施方式尽管本文所述的装置是III-氮化物装置，但由其它材料(例如其它III-V材料、II-VI材料、Si)形成的装置在本专利技术实施例的范畴内。本文所述的装置可经配置以发射UVA辐射(峰值波长介于340nm与400nm之间)、UVB辐射(峰值波长介于290nm与340nm之间)或UVC辐射(峰值波长介于210nm和290nm之间)。在本专利技术实施例中，将一或多个UVLED用于消毒适于消毒流体(例如水、空气或任何其它适宜材料)的装置中。市售UVA、UVB和UVCLED可用于多个实施例中。图2和3是受让人自己的可用UVB和UVCLED的实例。图2是UVLED像素12的阵列的一部分的顶视图，且图3是单一UVLED像素12的二等分剖面。可使用任何适宜UVLED且本专利技术实施例并不限于图2和3的装置。UVLED通常是III-氮化物，且通常是GaN、AlGaN和InGaN。UV发射像素12的阵列是在单一衬底14(例如透明蓝宝石衬底)上形成。其它衬底是可能的。尽管实例显示像素12为圆形，但其可具有任何形状，例如正方形。光通过透明衬底逸出，如图3中所显示。像素12各自可为倒装芯片，其中阳极和阴极电极面向支架(下文描述)。所有半导体层在衬底14上方以外延方式生长。AlN或其它适宜缓冲层(未显示)生长，随后n型区域16生长。n型区域16可包含多个具有不同组成、掺杂剂浓度和厚度的层。n型区域16可包含至少一种掺杂有Si、Ge和/或其它适宜n型掺杂剂的n型AlaGa1-aN膜。n型区域16可具有约100nm到约10微米的厚度且直接生长于缓冲层上。n型区域16中Si的掺杂量可介于1×1016cm-3到1×1021cm-3之间。根据预期发射波长，所述式中的AlN摩尔分数“a”可从在360nm处发射的装置的0％到经设计以在200nm处发射的装置的100％变化。有源区域18在n型区域16上方生长。有源区域18可包含单一量子阱或多个由势垒层分开的量子阱(MQW)。量子阱和势垒层含有AlxGa1-xN/AlyGa1-yN，其中0<x<y<1，x代表量子阱层的AlN摩尔分数，且y代表势垒层的AlN摩尔分数。由UVLED发射的峰值波长通常取决于AlGaN量子阱有源层中Al的相对含量。p型区域22在有源区域18上方生长。与n型区域16一样，p型区域22可包含多个具有不同组成、掺杂剂浓度和厚度的层。p型区域22包含一或多个p型掺杂(例如Mg掺杂)AlGaN层。AlN摩尔分数可介于0到100％范围内，且此层或多层的厚度可介于约2nm到约100nm(单层)或到约500nm(多层)范围内。用于此区域中的多层可改良横向电导率。Mg掺杂量可从1×1016cm-3到1×1021cm-3变化。Mg掺杂的GaN接触层可最后在p型区域22中生长。上文所述的所有或一些半导体层可在过量Ga条件下生长，如US2014/0103289中更详细描述，所述专利以引用方式并入本文中。蚀刻半导体结构15以在像素12之间形成显露n型区域16的表面的沟渠。像素12的侧壁12a可相对于生长衬底的主要表面的法线垂直或以锐角12b倾斜。每一像素12的高度138可介于0.1-5微米之间。在每一像素12底部和顶部的宽度131和139可为至少5微米。还可使用其它尺寸。在蚀刻半导体结构15以形成沟渠之前或之后，将金属p-型接触24沉积且图案化于每一像素12的顶部上。p-型接触24可包含一或多个形成欧姆接触的金属层和一或多个形成反射器的金属层。适宜p-型接触24的一个实例包含Ni/Ag/Ti多层接触。将n-型接触28沉积且图案化，使得n-型接触28沉积在像素12之间大体上平坦的n型区域16表面上。n-型接触28可包含单一或多个金属层。n-型接触28可包含例如与n型区域16直接接触的欧姆n-型接触130和在欧姆n-型接触130上方形成的n-型覆盖式接触层132。欧姆n-型接触130可为例如V/Al/Ti多层接触。n-型覆盖式接触132可为例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水消毒器皿，其包括：外壳；所述外壳内的第一紫外UV发光二极管LED；所述外壳内用于容纳水的透明衬里，所述水具有第一折射率，所述衬里具有接触所述水的内壁，所述衬里是由具有小于所述第一折射率的第二折射率的材料形成，使得当来自所述第一UV LED的光以小于临界角入射到水‑衬里界面上时，所述光通过TIR反射离开所述界面，所述衬里具有反射穿过所述内壁的光的外壁；和电源，其经控制以向所述第一UV LED提供至少能够部分地将所述水消毒的时间量。

【技术特征摘要】
2016.07.13 US 15/209,6121.一种水消毒器皿，其包括：外壳；所述外壳内的第一紫外UV发光二极管LED；所述外壳内用于容纳水的透明衬里，所述水具有第一折射率，所述衬里具有接触所述水的内壁，所述衬里是由具有小于所述第一折射率的第二折射率的材料形成，使得当来自所述第一UVLED的光以小于临界角入射到水-衬里界面上时，所述光通过TIR反射离开所述界面，所述衬里具有反射穿过所述内壁的光的外壁；和电源，其经控制以向所述第一UVLED提供至少能够部分地将所述水消毒的时间量。2.根据权利要求1所述的器皿，其中所述衬里的所述外壁经反射膜覆盖。3.根据权利要求1所述的器皿，其进一步包括邻近所述衬里的所述外壁的空气间隙，使得进入所述衬里的UV光通过TIR在空气与所述衬里的外壁的界面处反射。4.根据权利要求1所述的器皿，其中所述衬里包括透明聚合物。5.根据权利要求1所述的器皿，其进一步包括所述外壳与所述衬里的所述外壁之间的反射材料，所述反射材料用于使UV光反射回到所述水中。6.根据权利要求1所述的器皿，其中所述外壳具有用于使UV光反射回到所述水中的反射内壁。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·A·柯林斯，廖翊韬，罗伯特·S·韦斯特，张莉，
申请(专利权)人：紫岳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US