本发明专利技术公开了一种可连续消毒的发光装置及其制备方法，利用可见光实现连续杀菌消毒。该装置包括LED芯片和作为光转换材料的碳纳米点，其可转换来自LED芯片的一部分光。从LED芯片发射的光和碳纳米点发射的光混合以形成组合光，组合光在大约390‑420nm范围内测量的光谱能量的比例大于20％。该发光装置可在不危害人和其他动植物的前提下杀死细菌、真菌和病毒等微生物，从而实现持续性消毒。
A continuously disinfectable luminescent device and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种可连续消毒的发光装置及其制备方法
本专利技术属于半导体照明
，具体涉及一种可连续消毒的发光装置及其制备方法。
技术介绍
通常，不同形式的光可应用于不同的场景。通过发射特定波长的光，可以实现诸如细菌、真菌或病毒的灭活，塑料或其他材料的固化，热量的产生等。目前，已经实现了多种具有额外功能的照明装置，这些照明装置通过使用光的各种替代功能(例如光化学，光生物，辐射能等)提供照明的双重或多重功能，以应用于园艺、健康、保暖和消毒等。医院获得性感染(HAI)是当前重要的公共卫生问题之一。美国疾病控制与预防中心(CDC)统计，每年约有5％的患者因细菌、病毒或真菌感染而患上HAI。HAI可以增加医疗费用45亿美元，延长住院时间800万个住院日，并直接导致19000名患者死亡，间接导致58000名患者死亡。医院中的环境污染是这些HAI来源的关键因素。目前针对环境污染的解决方法很广，从传统的拖地和表面清洁到使用爆发紫外线(UV)和过氧化氢蒸汽。然而，几乎每家医院都存在感染现象。在牲畜培养和农产品生产中，细菌、真菌或病毒导致的污染会造成动植物的死亡和所提供产品的腐败。常见的生产方法是密集地饲养动物和植物以提高效率，但是在这样的环境中，微生物的污染会迅速蔓延，使感染在植物或动物之间传播。目前，采用的主要控制方法是大量使用杀虫剂、抗生素和化学清洁剂，以防止动物或农产品受到污染，但动植物损失以及最终产品损失仍然是行业面临的问题。因此，需要更好的方法来控制培养环境和加工设施中的微生物以防止最终产品的损失。在食品特别是生鲜的运输和零售中，许多产品是易腐烂的，具有非常短的保质期，如肉类、农产品或鱼类。易腐食品通常冷藏存储，以减缓细菌的繁殖和生长。然而，虽然冷藏可以延长食品寿命和质量，但实际上低温只能使细菌活动变慢，并不能杀死细菌，而且某些细菌在低温环境下依然非常活跃，仍能滋生繁殖并污染食物。同时，冷藏环境条件下湿度较大，这样不利于食品保鲜。众所周知，紫外线(UV)光源具有杀菌消毒作用，利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，从而使细菌灭活。目前用于灭菌的紫外线主要是短波紫外线(100-280nm)，其能量几乎可以瞬间杀死大多数病原体，但是这种范围的光谱也会杀死健康细胞，对眼睛和其他器官也是危险的，因此无法在人和其它动物存在的场景下使用。研究发现，可见光谱(400-420nm)也能够产生杀菌效果。波长为405nm的光能够引起细胞内的活性氧(ROS)生成，这些带负电荷的氧离子反过来又会抑制细胞新陈代谢并且有效抑制例如菌群的生长。虽然更长波长的光需要更长的时间才能杀死细菌，但不损害人和动植物的健康，可以实现持续性消毒。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可连续消毒的发光装置及其制备方法，其能够发出白光并且同时能够发射一定比例的可使某些微生物失活的特定波长的光，以同时实现照明和杀菌消毒的功能。为达到上述目的，本专利技术所述一种可连续消毒的发光装置包括基板，所述基板上固定有LED芯片，所述LED芯片外包裹有灯罩，所述灯罩与LED芯片之间设置有碳纳米点；所述LED芯片的发光峰值波长为400nm-420nm，所述碳纳米点的吸收峰在400nm-420nm之间。进一步的，所述碳纳米点以碳纳米点荧光粉或碳纳米点薄膜的形式封装在灯罩上，碳纳米点荧光粉或碳纳米点薄膜的厚度为：50μm-100μm。一种可连续消毒的发光装置的制备方法，，包括以下步骤：步骤1：制备碳纳米点溶液；步骤2：由碳纳米点溶液制备碳纳米点粉；步骤3：将碳纳米点粉封装在LED芯片外，将LED芯片安装在基板上，在LED芯片外安装灯罩；所述LED芯片的发光峰值波长为400nm-420nm。进一步的，步骤2包括以下步骤：步骤2.1、将硅酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为3mol/L-5mol/L的硅酸钠溶液；步骤2.2、将步骤1制备的碳纳米点溶液和步骤2.1制备的硅酸钠溶液加入去离子水中并搅拌，得到溶液A；其中，碳纳米点溶液、硅酸钠溶液以及去离子水的体积比为(0.5～2):2:1；步骤2.3、将步骤2.2中混合溶液置于微波炉中进行加热，直至溶液A成为发泡状固体，微波功率为600W-700W；步骤2.4、将步骤2.3得到的发泡状固体研磨，得到碳纳米点荧光粉。进一步的，步骤3包括以下步骤：步骤3.1、称取聚二甲基硅氧烷A剂，并搅拌2min以上；再将聚二甲基硅氧烷A剂与碳纳米点荧光粉混合并充分搅拌后加入聚二甲基硅氧烷B剂；其中聚二甲基硅氧烷A剂与聚二甲基硅氧烷B剂的质量比为1:10，聚二甲基硅氧烷A剂与聚二甲基硅氧烷B的质量之和与荧光粉的质量比为(3～5):1，混合后搅拌均匀，得到混合物B；步骤3.2、将步骤3.1得到的混合物B置于烘箱中进行反复抽气/充气，直至混合物B不再有气泡冒出，得到荧光胶；步骤3.3、将步骤3.2得到的荧光胶先搅拌均匀后，用匀胶机旋涂在LED芯片(1)表面，匀胶的第一阶段：500r/min，持续时间30s，第二阶段：2000r/s，持续时间90s；步骤3.4、将涂覆有荧光胶的LED芯片进行烘烤，烘烤温度为80℃-100℃，时间为0.5-1.5h。一种可连续消毒的发光装置的制备方法，包括以下步骤：步骤1：制备碳纳米点溶液；步骤2：用步骤1得到的碳纳米点溶液制备碳纳米点薄膜，将步骤2得到的碳纳米点薄膜涂在LED芯片外；步骤3：将步骤2得到的LED芯片安装在基板上，在LED芯片外安装灯罩；所述LED芯片的发光峰值波长为400nm-420nm。进一步的，步骤2包括以下步骤：S1、称取取固态PVA于烧杯中，加入去离子水，95℃水浴加热使其充分溶解为PVA胶体，固态PVA和去离子水的质量比为：(4～5)：100；S2、取S1得到的PVA胶加入碳纳米点溶液中，充分混合均匀，得到混合液C，其中PVA胶和碳纳米点溶液的体积比为(5～8)：1；S3、用匀胶机将步骤2中混合液C旋涂至LED芯片(1)表面；匀胶参数为500r/min，持续时间30s；然后将LED芯片置于烘箱中在90℃-100℃下烘烤1h-2h。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：一种利用可见光实现连续消毒的发光装置，发光装置所发射的光来自LED的原始光的一部分，以及来自碳纳米点吸收LED芯片的一部分光并发出的另一波段的光，与光源混合以形成组合光，以发射总体上感知为白色的光。白光的显色指数CRI值不低于70；所述白光在400-420nm波长范围内的光谱能量比例大于20％。可在不危害人和其他动植物的前提下杀死细菌、真菌和病毒等微生物，从而实现持续性消毒。该装置制备工艺简单，制备成本低，在医疗、畜牧业及农产品生产、食品运输和储藏等方面有巨大的应用市场。与YAG荧光粉相比，碳纳米点荧光粉具有制备简单、成本低、环保无毒、发射波长可调谐等优势，因此适合应用于白光LED。另一方面，YAG在紫外光激发下荧光强度极弱，而碳纳米点在近紫外光激发下依然能保持高强度的荧光出射，考虑到在本专利技术中应用的LED芯片的峰值波长在390nm-420nm，碳纳米点非常适合作为本专利技术中所需的光转换材料。本专利技术的制备方法中，由碳纳米点溶液制备碳纳米点荧光粉采用的方法是硅酸钠辅助的微波加热法。传统封装中一般使用较多的为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可连续消毒的发光装置，其特征在于，包括基板(4)，所述基板(4)上固定有LED芯片(1)，所述LED芯片(1)外包裹有灯罩(3)，所述灯罩(3)与LED芯片(1)之间设置有碳纳米点(2)；所述LED芯片(1)的发光峰值波长为400nm‑420nm，所述碳纳米点(2)的吸收峰在400nm‑420nm之间。
【技术特征摘要】
1.一种可连续消毒的发光装置，其特征在于，包括基板(4)，所述基板(4)上固定有LED芯片(1)，所述LED芯片(1)外包裹有灯罩(3)，所述灯罩(3)与LED芯片(1)之间设置有碳纳米点(2)；所述LED芯片(1)的发光峰值波长为400nm-420nm，所述碳纳米点(2)的吸收峰在400nm-420nm之间。2.根据权利要求1所述的一种可连续消毒的发光装置，其特征在于，所述碳纳米点(2)以碳纳米点荧光粉或碳纳米点薄膜的形式封装在LED芯片(1)，碳纳米点荧光粉或碳纳米点薄膜的厚度为：50μm-100μm。3.根据权利要求1所述的一种可连续消毒的发光装置，其特征在于，所述LED芯片(1)的发光峰值波长为405nm。4.一种可连续消毒的发光装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备碳纳米点溶液；步骤2：由碳纳米点溶液制备碳纳米点粉；步骤3：将碳纳米点粉封装在LED芯片(1)外，将LED芯片(1)安装在基板(4)上，在LED芯片(1)外安装灯罩(3)；所述LED芯片(1)的发光峰值波长为400nm-420nm。5.根据权利要求4所述的一种可连续消毒的发光装置的制备方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：步骤2.1、将硅酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为3mol/L-5mol/L的硅酸钠溶液；步骤2.2、将步骤1制备的碳纳米点溶液和步骤2.1制备的硅酸钠溶液加入去离子水中并搅拌，得到溶液A；其中，碳纳米点溶液、硅酸钠溶液以及去离子水的体积比为(0.5～2):2:1；步骤2.3、将步骤2.2中混合溶液置于微波炉中进行加热，直至溶液A成为发泡状固体，微波功率为600W-700W；步骤2.4、将步骤2.3得到的发泡状固体研磨，得到碳纳米点荧光粉。6.根据权利要求5所述的一种可连续消毒的发光装置的制备方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：步骤3...
【专利技术属性】
技术研发人员：云峰，张盛楠，李虞锋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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