Андрей Смирнов
Время чтения: ~5 мин.
Просмотров: 0

Что такое ультрафиолетовые светодиоды?

Немного истории

Впервые идею изготовления мощных светодиодов в спектре ультрафиолетовых лучей реализовали инженеры компании Seoul Optodevice Co. LTD, которая является дочкой китайского концерна Seoul Semiconductor.

Первый коммерческий, то есть масштабный, выпуск состоялся еще в 2007 году, но за счет малой мощности и высокой цены устройство не нашло свою нишу. Позднее инженеры доработали все нюансы и выпустили в 2011 году новое поколение ультрафиолетовых светодиодов, которые имели мощность в 2 раза больше и ресурс почти в 4 раза больше исходника. Такой значительный рывок вперед стал возможным только после изобретения способа корпусирования кристаллов в светодиодах и значительного уменьшения теплового сопротивления между самим кристаллом и корпусом, в который он заключен.

Но процесс до сих пор движется вперед, снижаются тепловые нагрузки, еще более увеличивается потенциал, что позволит в скором времени заменить ртутные лампы более современными аналогами.

Требования к конструкции

Маломощные диоды могут быть изготовлены в классическом корпусе индикаторных led ламп, но при этом должна быть полностью продуманная система охлаждения. Это могут быть вибрирующие мембраны или  встроенные вентиляторы. Такое значение системе охлаждения уделяется по той причине, что только 25% получаемой при питании энергии УФ переводит в свет, остальные 75% продуцируются в тепло.

Повышение рабочей температуры любого светодиода приводит к мгновенному его износу. Ультрафиолетовый по этим параметрам также не является исключением. Корпус, равно как и крепежная основа должны быть изготовлены из прозрачного герметизирующего и заливочного эпоксидного компаунда или прочного пластика. Металл неприменим, так как сильно снижает КПД лампы.

Зачем?

UV-C LED излучает ультрафиолетовый свет с короткой длиной волны, которая варьирует от 200 до 280 нанометров (нм). Такая световая волна называется «глубокий ультрафиолет». Она обладает способностью разрушения ДНК бактерий и обусловливает химические реакции со специальными материалами. Такой свет используется для стерилизации и полимеризации с приданием дополнительной прочности инструментам и девайсам. UV-C LED излучает ультрафиолетовые волны с длиной в пределах 278 нм.


Первые в мире УФ светодиоды, с мощностью излучения 100мВт

Светоизлучающие диоды с ультрафиолетовым С-диапазоном обладают потенциалом существенного наращивания стерилизационной мощности, с высоким уровнем светового излучения. Проблема заключается в невозможности обеспечить стабильность качества излучения в связи с повышением теплового выделения. Ведущие компании мира планируют выйти на рынок светоизлучающих диодов с ультрафиолетовым С-диапазоном мощностью 100 милливатт к 2020 году.

Варианты исполнения

При малой мощности УФ-светодиоды могут быть выполнены в стандартных корпусах индикаторных светодиодов.

Диоды большей мощности выпускаются в корпусах типа «эмиттер» или других стандартных корпусах.

Обязательным условием для корпуса является хорошая система охлаждения, вплоть до использования вибрирующих мембран или мини-вентиляторов, так как ультрафиолетовые светодиоды лишь четвертую часть получаемой энергии трансформируют в свет, а остальные три – в тепло. Перегрев любого светодиода, в том числе, ультрафиолетового, негативно сказывается на его работе и приводит к выходу диода из строя.

Также поверхность светового прибора, на который крепится светодиод или светодиодный модуль, не должна иметь металлической основы. Такая основа негативно влияет на коэффициент излучения, снижая КПД работы.

Принцип действия

Ультрафиолетовое излучение — невоспринимаемая человеческим глазом коротковолновая часть солнечного спектра, занимающая диапазон между видимым излучением и рентгеновским, но ниже предельной границы. Несмотря на схожий со всеми остальными группами светодиодов принцип работы, здесь за излучение отвечают специальные присадки, применяемые при изготовлении:

  • AlxGa1-xAs алюминия галлия арсенид;
  • GaN нитрид галлия – бинарное соединение галлия и азота;
  • AlN алюмонитрид;
  • InN индия – бинарное соединение металла индия и азота.

УФ светодиоды настроены на ближнюю область ультрафиолетового диапазона и излучают в диапазоне длин волн 100-400 нм (фиолетовый цвет).

ВИДЕО: UV Ультрафиолет невидимое – видимо

Требования к конструкции

Маломощные диоды могут быть изготовлены в классическом корпусе индикаторных led ламп, но при этом должна быть полностью продуманная система охлаждения. Это могут быть вибрирующие мембраны или  встроенные вентиляторы. Такое значение системе охлаждения уделяется по той причине, что только 25% получаемой при питании энергии УФ переводит в свет, остальные 75% продуцируются в тепло.

Ультрафиолетовый светодиод в корпусе dip

Корпус, равно как и крепежная основа должны быть изготовлены из прозрачного герметизирующего и заливочного эпоксидного компаунда или прочного пластика. Металл неприменим, так как сильно снижает КПД лампы.

Сфера применения

Область применения UV конструкций аналогична той же, которую раньше занимали ультрафиолетовые лампы.  Но при этом светодиоды более компактные по размеру, выдают больший диапазон излучения, затрачивают меньше энергии и рассчитаны на длительный срок работы.

УФ-светодиоды применяются:

  • Медицина и косметология. В стоматологии UV применяют для работы с пломбами и обеззараживания инструментов. В терапии для физиопроцедур по восполнению недостатка витамина Д, при лечении гепатита и снижения уровня билирубина в крови новорожденных детей. В косметологии для соляриев, отдельных омолаживающих процедур.
  • Фармакология. Для производства ряда лекарственных препаратов.
  • Промышленность и производство. Для работы с фоточувствительными композитными составами, затвердевающими и полимеризующимися под воздействием таких лучей.
  • Криминалистика. Для проведения оперативных мероприятий, обнаружения следов крови, частиц, биологических жидкостей в процессе следствия.
  • Банковская сфера. С помощью УФ-лучей определяется подлинность купюр, считываются метки, наносимые для определенных целей.
  • Маникюрные процедуры. Все больше мастеров стараются купить ультрафиолетовые светодиоды в виде специальной лампы для сушки гелевых перманентных лаков (шеллак) и при наращивании ногтей гелевыми составами.

Это лишь самая малая часть областей, где могут использоваться такие уникальные источники света. Во многих странах ведутся клинические исследования и разработки по поводу влияния ультрафиолета на здоровье, на способность препятствовать онкологии, на потенциальные возможности таких лучей в сельском хозяйстве, промышленности и производстве. Еще все впереди! Такие источники появились сравнительно недавно, значит, совсем скоро нас ждут интересные открытия.

ВИДЕО: Как сделать ультрафиолетовую лампу своими руками

Немного истории

Впервые идею изготовления мощных светодиодов в спектре ультрафиолетовых лучей реализовали инженеры компании Seoul Optodevice Co. LTD, которая является дочкой китайского концерна Seoul Semiconductor. Первый коммерческий, то есть масштабный, выпуск состоялся еще в 2007 году, но за счет малой мощности и высокой цены устройство не нашло свою нишу.

Позднее инженеры доработали все нюансы и выпустили в 2011 году новое поколение ультрафиолетовых светодиодов, которые имели мощность в 2 раза больше и ресурс почти в 4 раза больше исходника. Такой значительный рывок вперед стал возможным только после изобретения способа корпусирования кристаллов в светодиодах и значительного уменьшения теплового сопротивления между самим кристаллом и корпусом, в который он заключен.

 Ультрафиолетовые светодиоды это устройства, которые только начинают заменять привычные источники УФ излучения в диапазоне от 100 до 400 нм, такие как газоразрядные лампы.

Но процесс до сих пор движется вперед, снижаются тепловые нагрузки, еще более увеличивается потенциал, что позволит в скором времени заменить ртутные лампы более современными аналогами.

Ультрафиолетовый светильник большого размера.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации