新型负离子光触媒节能灯

新型负离子光触媒节能灯

一、领域

    本发明新型负离子光触媒节能灯属于环保材料领域。

二、简介

     目前市场上销售的负离子节能灯或者纳米光触媒节能灯，大部分是套用净化器负离子发生器的原理，采用正负电极电晕工艺，产生的负离子少而臭氧多；若想把负离子数提高到浓度，必然会产生超标臭氧，危害人体健康，故不能达到大家购买的预期。

     这也是负离子节能灯经过l0多年仍发展不起来的原因之一。

     现在，一种采用开放式结构放电端为负极，而正极是大地的负离子发生器经过多年研究已经生产出来，经实际使用证明，这种工艺设计产生的负离子数量多而臭氧少，对人体是真正有益的。

三、定义

1、负离子光触媒节能灯的原理和作用

工作原理：负离子空气净化节能灯是现代高科技与节能照明相结合的产物，负离子是通过负离子发生器将低电压通过升压电路升至直流负高压，利用尖端直流高压产生电晕，高速地放出大量的电子e-，而电子并无法长久存在于空气中(存在的电子寿命只有 nS 级)，立刻会被空气中的氧分子(O2) 捕捉形成负离子，它的工作原理与自然界“打雷、闪电”时所产生负离子的现象相一致。

并巧 妙 地借助灯光辐射及波动效应作用，进一步激活氧离子的活性，帮助氧离子快速均匀地扩散到整个室内空间，当氧离子与空气中的细菌（如大肠杆菌、霉菌、螨类等）细胞结合后，使细胞内部能量转移结构改变，导致其死亡，并使空气中烟雾、有害气体（苯系物甲醛 TVOC 氨等）.飘尘、花粉等可吸入颗粒物聚集，进行无毒反应，分解至自然沉降脱落，从而达到净化空气又不产生二次污染的理想效果！

1)负离子

负电子的定义：

负离子其实就是带负电荷的氧离子，无无味。

空气是由无数分子、原子组成的。在正常情况下，空气分子或原子显中性。

受宇宙射线、紫外线、微量辐射、雷击等自然界电离源作用，会使空气分子失去一部分围绕原子核旋转的电，这些逸出的自由电子带负电荷，又会与其他中性气体分子结合，使它也带负电荷，这就是空气负离子。

负离子无、无味，带负电荷，有强烈的吸附特性，能对空气中的微粒物质就近吸附，除尘、灭菌，空气中的负离子像食物中的维生素一样重要，有“空气维生素”、“长寿素”、“空气清道夫”等多种美称。

   负离子的产生

a、大气受紫外线，宇宙射线，放射物质，雷雨，风暴，土壤和空气放射线等因素的影响发生电离而被释放出的电子很快又和空气中的中性分子结合，而成为负离子，或称为阴离子。

b、瀑布冲击，细浪推卷暴雨跌失等自然过程中水在重力作用下，高速流动，水分子裂解而产生负离子。

c、森林的树木，叶枝尖端放电及绿植物光合作用形成的光电效应，使空气电离而产生的负离子。

   负离子这一颗不起眼的粒子，对人体健康具有特别重要的意义。

它能产生非凡结合能力，使通常都带正电荷的尘埃、病菌、病毒互相聚集、中和，并进入菌细胞中去，杀灭细菌，不再对人体形成危害。

空气中负离子的个数越多，细菌的个数就越少，当负离子的浓度达到一定值的时候，细菌的个数为零。

其主要表现在一下几个方面：

  4 （1）空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧（氧自由基）、减少过多活性氧对人体的危害；中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降，使空气得到净化。

  （2）负离子对人体7个系统，近30多种疾病具有抑制、缓

解和辅助作用，尤其对人体的保健作用更为明显。

    负离子是一种对人体健康非常有益的远红外辐射材料，适宜人体吸收的远红外线最佳波长为9.6μm, 而负离子矿物晶体辐射远红外线的波长在2-18μm范围内，且辐射功率发射密度为0.04w/cm2略高，以上数据可充分证实，负离子矿物晶体辐射的远红外线与人体协调很好，可被人体全部吸收。

    空气中每立方厘米负离子的含量，城市住宅内仅40-50个/立方厘米，城市上空100-200个/立方厘米，田野上空700-1000个/立方厘米，山谷可高达5000个/立方厘米以上。空气中含有负离子数目的多少对人的健康很有大的影响。

    如果空气中含过量的正离子或太少负离子，这样的空气进入人体会出现：疲倦、头晕、偏头疼、沮丧和呼吸急促等症状。

    而含有1200个负离子/立方厘米的空气进入人体能抵消这种症状。

如室内的负离子含量提高到1500个/立方厘米，人们的心情就会大大改善，工作起来精神集中，效率提高。所以负离子是人类健康、长寿的必要因素。

世界卫生组织规定，清新空气中的负离子含量最少不应低于1000个/立方厘米。在某些环境中（如山区）生活的人们没有炎症的困扰，普遍健康长寿，就和那里的空气中含有大量空气负离子有明显的关系。一般而言，人每天需要约130亿个负离子，而我们的居室、办公室、娱乐场所等环境，只能提供约1-20亿个/天，这种供求之间的巨大反差往往容易导致肺炎，气管炎的呼吸疾病。

负离子的作用

我们知道自然界中森林里、瀑布边、雷雨后的空气清新怡人，就是因为这些环境空气中的负氧离子含量较高。

有关专家指出：空气中负氧离子的浓度与人体的健康有直接关系。

据统计成年人每天呼吸约20 000次，吸入的空气总量为10～15m ，洁净的空气对生命来说比任何东西都重要。而且含较多负氧离子的空气可以提高人体免疫力、促进身心健康，对健康极为有益。需要特别指出的是，由于老年人、儿童身体的抵抗力较弱，负氧离子对促进人体健康起着重要作用，所以负氧离子又被称为空气中的维生素。

经过有关部门的长期研究，负离子具有以下作用：

    (1)制造活性氧：负氧离子能有效激活空气中的氧分子，使其更加活跃而更易被人体所吸收；

(2)改善肺功能：人体吸入携氧负离子后，肺可增加吸收氧气20％ ，而多排出14．5％的二氧化碳；

    (3)促进新陈代谢：激活肌体中多种酶，促进新陈代谢；

    (4)增强抗病能力：可改变肌体反应能力，活跃网状内皮系统的机能，增强机体免疫力，从而增强肌体抗病能力；

    (5)改善睡眠等：经负氧离子作用，可使人精神振奋，工作效率提高，还可改善睡眠，有明显的镇痛、镇咳、止痒、利尿、增食欲、降血压的效果；

    (6)杀菌功能：负离子发生器在产生大量负离子的同时会产生微量臭氧，二者合一更易吸附各种病毒、细菌，使其产生结构的改变或能量的转移，导致其死亡；能够有效地去除和中合甲醛、苯、甲苯、氨、一氧化碳等有毒气体，保护人类身体健康；

    (7)消烟除尘、清新空气：消烟：迅速消除空气中的香烟烟雾，有效预防“二手烟”对人体的危害；除尘：带负电荷的负离子与漂浮在空气中带正电荷的烟雾粉尘进行电极中和，使其自然沉积。

2)负离子发生器

    空气负离子发生器是利用高压电离增加空气中负离子成分，从而改善空气质量，可以促进身体健康。医学临床实践证明，它对呼吸系统、循环系统以及神经方面等疾病均有辅助疗效，因而在生活及医学界得以广泛应用。

    负离子光触媒节能灯在净化照明的同时，产生大量负氧离子，同时产生微量臭氧，利用灯微热循环系统扩散到室内空间，有效地杀灭室内空气中的病毒，从而达到净化空气的效果。

3)光触媒

     光触媒(Photocatalyst)是“光(Photo：Light)”+“触媒(催化剂catalyst)”的合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，是当前国际上治理室内环境污染的最理想材料。光触媒在被紫外线照射后，会产生“电子一空穴”

对。空穴有很强的捕获电子的能力，产生类似光合作用的光催化反应，遇到水分子后，水分子被夺去电子产生出氧化能力极强的自由氢氧基(一0H)和活性氧，氢氧基有很强的化学活性，它能破坏有机物的化

学键，达到旷化分解有机污染物的目的。

    光触媒在光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀来细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水（H2O）和  二  氧 化 碳（CO2），因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。

   光触媒的特性为利用空气中的氧分子及水分子将所接触的有机物转换为二氧化碳跟水，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，理论上有效期非常长久，维护费用低。

    同时，二氧化钛本身无毒无害，已广泛用于食品、医药、化妆品等各种领域。

    通俗地讲，光触媒具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H 2O)和二氧化碳(CO2)，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污、自洁、清除甲醛、净化空气功能。

新型负离子光触媒节能灯就是利用了负离子和光触媒两者净化空气的作用，在原电子镇流器基础上改进的环保、节能的新型照明产品，它的出现必将为人们改善居住环境和节约能源发挥重要功效。

    随着人们健康、环保的意识提高，有净化空气功能的光触媒照明电器将会成为环保照明的新科技，它将会成为百姓家庭首先的光触媒制品，其低价格优势，会受到广大消费者的喜爱。

如果大量采用光触媒照明电器，那么我们生活的空间将会更清洁、更健康，它将会成为本世纪照明行业的潮流。

四、应用

光触媒照明的优点及市场前景

    光触媒应用于照明方面，可直接利用光源的独特优势，只要在发光的情况下就会有源源不断的效果。

而喷涂于墙面的光触媒，受限于光源，如果室内光照不好，光触媒效果不稳定。

通常在生活中，都为有照明电器的存在，只要照明电器发光，光触媒就可以源源不断的发挥出净化的效果。

1、灯管表面上光的能量高，有利于光催化效率的提高

    光触媒可广泛应用于很多地方，产生光催化效果要依靠光能，最好是紫外光，光触媒中的纳米二氧化钛要求光源的波长小于387.5纳米。

用光触媒喷涂墙面、用光触媒制造成各种工艺品等，但室内的光能极为有限，光触媒通常没有发挥出高效率，而灯管表面的光的能量强，紫外线的含量高，普通的15W节能灯表面的254纳米紫外线含量约为60微瓦;普通40W日光灯表面的254纳米紫外线含量约为40微瓦;一般家庭室内墙面254纳米紫外线平均含量为5微瓦。

经分析表面，一根40W的灯管有效净化室内空气相当于喷涂10平方米光触媒效果。

一般16平方米的房间6根40W的光触媒日光灯管就有较好的净化效果。

2、光触媒灯管的功能

    有良好的杀菌效果：光触媒灯有好的杀菌功能。

灯发光时表面的光触媒涂层产生极具活性的氢氧自由基，当空气中浮游的细菌随空气流动时(如室内有人走动)，碰到灯管的表面，会很快就被杀灭并分解，最终达到空气中的细菌数量降低。如果将医院里病房、手术室等地方都换成光触媒灯管，则有利于病房、手术室的细菌数量减少。

    有净化空气作用：现在大多数新装修的居室、办公室等场所一般存在不同程度的有害气体污染，如甲醛、苯、二甲苯等有害气体。

光触媒灯在通电的情况下，表面的光触媒层会产生氢氧自由基，当有害气体的分子碰到灯管表面时，可以迅速将被分解成二氧化碳和水等，还可以除去臭味、异味、烟味等，达到净化空气作用。实际上空气中气体分子运动速度相当快，它们不断地相互撞击，不断地撞击四壁，常压下每6.452cm2的容器壁面积上，每秒钟可受到 2×1024个气体(容器内的气体)分子的撞击。

   长时间保持灯体表面清洁：灯管长时间保持光亮主要有两个原因，其一、灯管表面形成的纳米二氧化钛涂膜，表面电导率达8西门子，可以有效的消除在通电情况下积累的静电，从而可以减少灯管表面灰尘的吸附概率;其二、可以分解灯管表面的有机物，如油脂、有机污垢等;其三、纳米二氧化钛涂膜有清水性特点，利用空气中存在的水分，在灰尘与玻璃之间会形成一层平铺的水膜，从而导致灰尘难以附着在灯体表面，尤其在室外使用的灯管效果会更加明显。

光触媒节能灯使用场所：

1、厨房：可去除厨房内鱼、洋葱等难闻气味；

2、浴室：让您的浴室保持空气清新，同时不产生有害光线或化学物质；

3、客厅餐厅：您和您的家人可以安心度过每一分钟；

4、卧室：无论卧室面积大小，光触媒节能灯工作十分钟，就能让您卧室内的空气达到理想状态；

5、宠物间：能有效去除宠物遗留下的气味；

6、婴儿室：净化空气的同时，让宝宝远离各种有害化学物质的伤害；

7、尤其适用于各种室内装修、车内场所，有效去除装修材料逐渐散发的多种对人体有害物质，大幅改善车内高度污染的环境。

五、组成

光触媒灯管制作工艺

　　光触媒灯管上用的光触媒要求很高，主要有三个方面的要求：透明度高、产品不含有机物成分、采用无机(非硅系)粘合剂技术。

光触媒应用于照明行业必须保证纳米二氧化钛膜不影响光通亮，要求光触媒中的纳米二氧化钛颗粒在十纳米以下，分散性好;灯管用的光触媒液必须是无机物成分构成，否则在发光发热情况下会变质，导致变黑，很快脱落;纳米二氧化钛本身没有粘合力，它必须加入特种的粘合成分，让其在灯管表面牢牢的粘合在一起。

如果采用硅系粘合剂，在灯管发热情况下可能会导致灯管表面光触媒涂层产生的龟裂、剥落。

    制作光触媒灯管方法很多，可以在制造灯体玻璃管时烧结在采用烧结方式、喷涂表面、浸泡灯管表面等方法，其中最经济方便的是喷涂和浸泡灯管，这种方法操作简单，成本低。

当然，喷涂和浸泡的方法制造的光触媒灯管要求加热干燥，加热干燥比自然风干燥形成的纳米二氧化钛涂膜平整光滑得多。好的光触媒灯管在阳光下可以看到一层彩虹膜，并不会影响光通亮，它的厚度约350纳米，这种厚度的纳米二氧化钛膜利用紫外光的效果最为明显。