Светодиоды ультрафиолетовые: мощность, сферы применения

Все про ультрафиолетовые светодиоды

В то время как обычные светодиоды повсеместно приходят на смену лампам накаливания, ультрафиолетовые светодиоды активно завоевывают те ниши, где не так давно использовались люминесцентные и газоразрядные УФ-лампы: медицину, косметологию, очистные сооружения для воды, судебно-медицинские кабинеты и так далее.

Принцип действия УФ-светодиодов

Ультрафиолетовое излучение — невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями, ниже видимого спектра. Принцип действия УФ-светодиодов принципиально не отличается от обычных светоизлучающих светодиодов (излучение возникает под воздействием постоянного тока), однако для их создания используют определенные присадки, например, арсенид галлия алюминия, а также нитрид галлия, алюминия, индия. При этом готовые светодиоды имеют спектр излучения от 100 до 400 нм (так называемая «ближняя область УФ-диапазона»), где длина волны зависит от материала полупроводника.

Технические характеристики

Срок службы УФ-светодиода может достигать 50 тыс. часов, температура эксплуатации – от минус 20 до плюс 100 градусов Цельсия.

Номинальные рабочие токи — от 20 мА (для маломощных диодов), 350 и 700 мА и больше (для более мощных). Использование стандартных токов позволяет применять обычные источники питания при изготовлении и монтаже ультрафиолетовых световых приборов.

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.

Применение УФ-светодиодов

Как уже было сказано выше, ультрафиолетовые светодиоды используются в тех же областях, где ранее применялись УФ-лампы, но в отличие от ламп, диоды имеют меньшие размеры и потребляемую мощность, а также более длительный срок работы.

  • В медицине. Например, в стоматологии зачастую используются пломбы, отвердевающие при воздействии ультрафиолета. Другая область медицинского применения – световая терапия. Физиопроцедуры с использованием УФ-излучения назначаются жителям Крайнего Севера (где наблюдается дефицит солнечного света), детям в период реабилитации после различных заболеваний, новорожденным при повышенных показателях билирубина в крови («желтуха новорожденных»).
  • В промышленности. Существуют различные виды фоточувствительных веществ (в частности – клеев) и композитных составов, которые полимеризуются под воздействием УФ-лучей. Также данное излучение используется при производстве лекарственных препаратов.
  • Для дезинфекции инструментов (в медицине, косметологии), воды (в отличие от хлора, обработка УФ-излучением не влияет на ее вкусовые качества и состав), воздуха в помещениях. Ультрафиолет эффективно убивает вредные для человека бактерии и вирусы.
  • В криминалистике. Специальной краской, которая светится в ультрафиолетовых лучах, оставляют метки на купюрах, когда нужно доказать факт получения взятки. Также при помощи УФ-лучей криминалисты могут обнаружить следы крови и других биологических жидкостей на одежде подозреваемых или в помещении, где проходит обыск.
  • В банковском деле. Специальные счетные машины могут одновременно подсчитывать количество купюр и проверять их подлинность.
  • В косметологии. Например, в УФ-соляриях и лампах для сушки ногтей, а также при проведении различных процедур.
  • Для выращивания растений. Ультрафиолет значительно ускоряет производство полифенолов в листовых овощах, делая их более полезными для человека без применения специальных препаратов.

Также проводятся исследования, по результатам которых планируется применять ультрафиолет для профилактики и лечения онкологических заболеваний. Изучаются антимутагенные свойства УФ-лучей. Разрабатываются новые полимеры, свойства которых можно изменять в нужную сторону при помощи УФ-излучения.

Видео

Видео, в котором рассказывают про полезные свойства ультрафиолетовых лучей. Лечение простуды ультрафиолетом, действительно ли это помогает?

Можно предполагать, что в настоящее время люди используют лишь ограниченную часть возможностей ультрафиолета. А значит, технологии будут развиваться и дальше, делая УФ-диоды все более удобными, мощными и доступными по цене.

Светодиоды ультрафиолетовые: мощностные показатели, сферы применения

Работа светодиодов не заканчивается созданием видимого светоизлучения. Существуют специальные ультрафиолетовые светодиоды, излучающие короткие электромагнитные волны. Показатель излучения ультрафиолета имеет значение 10–400 нм. Такой предел находится между видимым зрению светом и рентгеновскими лучами. Солнце тоже излучает УФ лучи, но все они с длиной меньше чем 300 нм не проходят сквозь озоновый слой.

Что такое УФ светодиоды?

Раньше для получения УФ лучей применяли газоразрядные лампы с добавлением ртутных паров. Они довольно опасные, поэтому их постепенно начали заменять ультрафиолетовыми светодиодами. Сейчас во всех приборах используются светодиоды, длина ультрафиолетовых лучей которых составляет 300–400 нм. Но уже разработаны светодиоды, излучающие волну длиной 210 нм.

Работают УФ светодиоды точно так же, как и их светоизлучающие аналоги. Различие только в составляющих компонентах, где применяется нитрид галлия, бора, алюминия и индия.

УФ светодиоды с длиной волны 365–395 нм сейчас уже не дорогие. Их применяют в различных фонариках, детекторах денежных купюр и др.

Маломощные УФ светодиоды производятся в традиционном для этого изделия корпусе. Может быть использована модель корпуса «эмиттер» для изделия мощностью 1–3 Вт. Мощным светодиодам присуща своя классическая модель корпуса. Для широкого пользования доступны изделия с длиной волны от 365 до 410 нм.

Электрические показатели светодиодов с белым и ультрафиолетовым излучением совпадают:

  • диапазон падения напряжения составляет от 3 до 4 вольт;
  • рабочий ток маломощных изделий составляет 20 мА, а для мощных аналогов этот показатель колеблется от 350 до 700 мА.

Одинаковая рабочая величина тока позволяет работать всем светодиодам от одних и тех же источников питания.

Область применения УФ светодиодов

Под воздействием ультрафиолетовых лучей имеют способность отвердевать некоторые виды полимеров. На другом языке это называется полимеризацией. Материал обладает некой фоточувствительностью. При попадании на него УФ волны длиной от 365 до 395 нм полимер приобретает определенную степень твердости. Это открытие сделало прорыв в области стоматологии. Многие, наверное, уже ставили себе пломбы из фотополимера. После того как врач замазывает высверленное в зубе отверстие пастой, он надевает специальные очки и вставляет в рот пациенту пистолет со светящейся лампочкой на конце. Вот это и есть тот самый ультрафиолетовый излучатель, от которого твердеет пломба.

Другим примером являются детекторы денежных купюр, используемые работниками банков. УФ луч является своеобразным зрением машины, проверяющим денежные знаки. Причем светодиоды имеют преимущество перед ртутными лампами, так как показывают более точные результаты в сильно освещенных помещениях.

Для медицинских целей производят много приборов, используемых в светотерапии, излучающих ультрафиолетовые лучи длиной 280–315 нм. С их помощью в организме человека вызывают синтез витамина D. Аналогичные приборы разработаны для судмедэкспертизы и производителей, занимающихся изготовлением медикаментов.

Салоны красоты давно уже пользуются специальными лампами для сушки ногтей. Под воздействием ультрафиолетовых лучей застывают особые составы лаков, используемых при нанесении маникюра.

Ученые открыли, что при воздействии на растения УФ лучей ускоряется выработка специального вещества полифенола. Оно обладает антиоксидантными свойствами, плюс добавляет привлекательности, например, овощам. В связи с этим лампы с УФ лучами стали использовать в теплицах для ускорения роста растений. Торговая сфера и производители нашли способ придавать привлекательность определенным видам продуктов питания без воздействия химпрепаратов.

Читайте также:  Как сделать заземление в частном доме, на даче

Приборы с длиной УФ излучения 250–275 нм применяются для стерилизации воздуха в помещении и питьевой воды. Лучи способны разрушит ДНК микроорганизмов, не предоставляя им возможности дальнейшего размножения.

Мы рассмотрели только несколько вариантов применения ультрафиолетовых светодиодов. Существует еще множество других приборов, и с каждым годом они становятся востребованы.

Ультрафиолетовые светодиоды: область применения, технические характеристики

Ультрафиолетовые светодиоды получили разностороннее применение, их можно встретить в различных отраслях промышленности, медицинском оборудовании, криминалистике. Ультрафиолетовые (УФ) лучи невидимы для человеческого глаза, но являются катализатором различных естественных процессов. Их обеззараживающее свойство используется в конструкции приборов для стерилизации воды, маникюрных, парикмахерских и косметологических инструментов. Лучи в диапазоне 300 – 400 нм способны изменять состояние материалов, ускорять высыхание лака для ногтей. Эти качества взяли на вооружение салоны красоты и создатели устройств для домашней сушки ногтей.

Новый источник ультрафиолета, принцип действия

Интерес к LED источникам УФ излучения появился давно, но их активное применение сдерживала высокая стоимость приборов. Раньше УФ получали от газоразрядных ртутных ламп. Из-за хрупкости изделий их использование было небезопасно, в случае разбивания корпуса пары ртути оказывались в помещении. Стремительное развитие оптических технологий сделало LED светодиоды доступными для потребителей.

Длина излучаемых полупроводниковыми приборами УФ волн находится в промежутке между рентгеновским излучением и видимым светом. Добиться такого излучения позволяет использование специальных материалов – нитрид галлия, алюминия, индия. Принцип их работы заключается в возникновении свечения под воздействием электрического тока. Длина излучаемого света зависит от материала полупроводника. Приборы с диапазоном 365-400 нм получили значительное распространение благодаря простоте изготовления светодиодов, граничащих по шкале длины волн с видимым светом. Устройства со спектром 100-280 нм используют редко, они служат для стерилизации воздуха и воды.

Выбор корпуса для полупроводникового LED устройства зависит от его мощности. Яркий светодиод диаметром 5 мм с длиной волны 365 нм предлагается с корпусом индикаторного устройства, его рабочий ток составляет 20 мА. Мощные элементы с показателем 1 – 3 Вт помещаются в корпус эмиттер и другие аналогичные конструкции.

Ультрафиолетовые светодиоды имеют следующие характеристики:

  • рабочие токи – 20 мА (для устройств малой мощности), 350-700 и выше мА (для мощных приборов);
  • длина волны – 100-400 нм;
  • напряжение питания – 3,4-4 V;
  • температура эксплуатации – от -20º до +100º C;
  • срок службы – 50 000 часов.

Сферы применения УФ светоизлучающих диодов

Области, где используются ультрафиолетовые LED, существенно различаются между собой. Среди них: сельское хозяйство, медицина, промышленность, криминалистика, оборудование, индустрия красоты. Каждое направление использует одно из многочисленных свойств светодиодов.

Медицина активно эксплуатирует способность ультрафиолета убивать микроорганизмы и бактерии. Кабинеты и палаты больниц подвергаются «кварцеванию», этот процесс подразумевает дезинфекцию воздуха в помещении с помощью УФ лучей специальной лампы. Воздействие излучения УФ-светодиодов на воду убивает болезнетворные вирусы и бактерии без изменения вкуса жидкости. Рабочий диапазон 250-280 нм обеспечивает стерилизацию воздуха и воды, разрушая ДНК опасных микроорганизмов.

Под воздействием потока лучей от ультрафиолетовых LED приборов катализируется отвердение композитных материалов и клея. Быстрое отверждение ускоряет цикл производства, существенно снижая затраты времени, которые приходились на естественное высыхание. Пациенты стоматологии почувствовали на себе, как скоро твердеет полимерная пломба под УФ светом.

Аналогичный принцип используют для специальных принтеров, где вместо композитных составов твердеет краска. Намечается хорошая перспектива использования светодиодной сушки в струйной печати. Пока УФ светодиоды не достаточно мощные, чтобы устанавливаться для плоттеров широкого формата, но производители активно работают в этом направлении. Фоточувствительные материалы подвергаются полимеризации при длине волны от 365 до 395 нм.

Современные LED технологии с применением ультрафиолета помогают криминалистам при сборе доказательств. Они позволяют обнаружить невидимые глазом следы биологических выделений, флуоресцентной краски, отметки на документах. Детекторы, проверяющие подлинность купюр, помогают выявить подделку даже в хорошо освещенном помещении.

В теплицах при выращивании овощей урожай подвергается кратковременному воздействию ультрафиолета. Это способствует увеличению содержания полифенолов, имеющих антиоксидантные свойства.

LED лампы для сушки ногтей

Салоны красоты активно предлагают маникюрные процедуры, включающие покрытие ногтей лаком или гелем. Для сушки составов используются аппараты с УФ излучением различной мощности. Современные LED лампы на основе УФ светодиодов стали достойной заменой люминесцентных устройств, содержащих ртуть. Полупроводниковые приборы безопасны, долговечны и потребляют минимальное количество энергии, при этом они способствуют затвердению геля на ногтях в течение нескольких секунд. Новые аппараты имеют неоспоримые преимущества, благодаря установке в них светодиодов:

  • мгновенное включение;
  • компактный размер;
  • долгосрочная эксплуатация;
  • низкое энергопотребление;
  • безопасность.

Устройства со светодиодами для сушки ногтей отличаются простой конструкцией и эксплуатацией. Среди недостатков LED лампы для ногтей можно назвать лишь ее высокую стоимость.

Как работают ультрафиолетовые светодиоды

Излучение возникает под воздействием постоянного тока. Прибор чувствителен к перемене номинальных параметров и может выйти из строя при их изменении. Полупроводниковые устройства можно подключать последовательно и параллельно. УФ светодиоды преобразуют в свет только четверть потребляемой энергии, остальная часть превращается в тепло. Чтобы снизить температуру, используются специальные отводы, являющиеся частью конструкции корпуса. Кроме этого обеспечивается контакт с воздушными потоками.

Все о характеристиках и сферах использования ультрафиолетовых светодиодов

ЛЕД-приборы активно вытесняют традиционные источники освещения. Преимущества светодиодов настолько велики, что большинство пользователей целиком заменили светильники в своих домах, офисах или иных помещениях. увеличенный срок службы, низкое энергопотребление и широкий выбор оттенка свечения сделали ЛЕД приборы наиболее предпочтительными среди всех альтернативных вариантов.

Несколько меньшее распространение получили ультрафиолетовые светодиоды. Они используются только в составе специального оборудования, применяемого в медицине, криминалистике, банковском деле и прочих областях. Область излучения этих устройств находится ниже видимого спектра, поэтому в конструкции обычных светодиодных ламп они практически не используются. Рассмотрим особенности и параметры ультрафиолетовых диодов внимательнее.

Принцип действия УФ-светодиодов

Ультрафиолетовое излучение занимает промежуточное положение между видимым спектром обычного света и рентгеновским излучением. Оно занимает диапазон длин волны от 10 до 400 нм. Принцип действия UV диодов аналогичен обычным LED светодиодам, но для создания излучения на коротких волнах используются другие материалы и присадки:

  • нитрид галлия;
  • нитрид алюминия;
  • нитрид бора;
  • нитрид индия;
  • арсенид алюминия галлия.

Существующие конструкции способны излучать в диапазоне от 100 до 400 нм, в т.н. «ближней области УФ диапазона». Источником является кристалл с p-n переходом, в котором происходит рекомбинация электронов и образование фотонов. Область излучения зависит от материала, использованного при изготовлении данного типа светодиода. Наибольшее распространение получили устройства с максимальной длиной волны — 365-400 нм, они сравнительно дешевы и просты в изготовлении.

Технические характеристики

Рассмотрим параметры ультрафиолетовых светодиодов:

  • срок службы — до 50000 часов;
  • напряжение питания — 3-4 В;
  • длина волны — 100-400 нм;
  • диапазон температур, при которых возможна эксплуатация — от -20° до +100°;
  • рабочий ток — 20 мА (для слабых диодов), 350-700 мА (для мощных приборов).
Читайте также:  Какие бывают кабельные каналы (короба, лотки) и правила монтажа

Параметры питания ультрафиолетовых светодиодов практически не отличаются от значений обычных приборов, что позволяет использовать для них стандартные источники постоянного тока.

Варианты исполнения

Ультрафиолетовые диоды изготавливаются в нескольких видах:

  • в корпусе обычного индикаторного устройства (маломощные элементы);
  • в корпусах «эмиттер» делают более мощные экземпляры;
  • другие корпуса типа SMD.

Многие производители делят свою продукцию на три категории, различающиеся длиной излучаемой волны:

  • A. Диапазон составляет 365-415 нм;
  • B. 280-365 нм;
  • C. 200-280 нм.

Интересно! Чем мощнее прибор, тем больше для него требуется радиатор. УФ светодиоды три четверти потребляемой энергии рассеивают в виде тепла, поэтому необходима эффективная система охлаждения. Помимо радиаторов используют воздушные потоки, созданные естественным образом или с помощью охлаждающих вентиляторов.

Лучшие производители

В списке производителей УФ светодиодов присутствуют практически все ведущие фирмы, но признанными лидерами в этом направлении считаются японские и китайские компании. Такое преобладание возникло потому, что производство ультрафиолетовых диодов тесно связано с разработкой и исследованиями, а ведущие лаборатории и институты сосредоточены именно в этих странах. Среди известных изготовителей УФ приборов можно назвать:

  1. Honglitronic. Китайская компания, выпускающая диоды типа UVC G6060 с длиной волны 275-285 нм. Они отличаются высокой надежностью и длительным сроком службы;
  2. Lumileds. Компания, основанная холдингом Hewlett Packard и Philips. Разработкой этой фирмы явился Luxeon UV U1 LED, излучающий в диапазоне 380-420 нм. Выпускается в микрокорпусе, обладает увеличенной мощностью по сравнению с прежними моделями;
  3. Nikkiso Co. Ltd. Японская компания, создавшая первые светодиоды, способные генерировать излучение в диапазоне 255-350 нм. Это приборы серии Deep-UV. За создание технологии разработчики были удостоены Нобелевской премии в 2014 году.

Приведенный список нельзя назвать исчерпывающим. Разработки и производство ультрафиолетовых светодиодов ведутся во многих странах, так как подобные устройства становятся все более востребованными в разных областях техники, медицины и других направление деятельности человека.

Применение

Сферы применения УФ светодиодов довольно разнообразны:

  • медицина;
  • проверка подлинности денег или документов;
  • криминалистика;
  • промышленные и технологические установки;
  • УФ принтеры;
  • Устройства для отверждения специальных материалов.

В качестве примера можно привести т.н. световую пломбу, которую используют в современной стоматологии. Она состоит из композита, отверждение которого происходит по действием ультрафиолетового излучения определенной величины. Кроме этого, широко распространены принтеры, краска которых засыхает при помощи специальных УФ ламп, размещенных внутри корпуса. Существует большое количество специальных клеевых или лакокрасочных составов, сушка которых происходит под ультрафиолетовым излучателями. Частным случаем такого использования являются маникюрные УФ лампы для сушки лака.

Важно! Высоко ценится способность ультрафиолета уничтожать болезнетворные и вредоносные бактерии. Существуют специальные приборы для стерилизации, обеззараживания воды. Популярные кварцевые лампы понемногу уступают место УФ излучателям с той же длиной волны 205-315 нм.

В криминалистике используется свойство некоторых составов светиться в УФ излучении. Такими материалами метят купюры дли изобличения взяточников. Также подобными приборами пользуются для обнаружения следов крови на различных предметах, одежде, обивке мебели.

Основные выводы

Ультрафиолетовые светодиоды используются в специальных технических устройствах, выполняющих разные задачи:

Разработка и производство УФ-светодиодов находятся в активной стадии. Постоянно возникают новые устройства, где подобные элементы выполняют те или иные функции. Снижение стоимости и отработка технологии изготовления способствуют распространению ультрафиолетовых светодиодов, возникновению новых методик применения. Свое мнение об УФ приборах излагайте в комментариях.

Ультрафиолетовые светодиоды

Ультрафиолетовые светодиоды и Ультрафиолетовое электромагнитное излучение, широко известное как УФ, в настоящее время используется во многих отраслях и приложениях. Новые Ультрафиолетовые светодиоды станут конкурентоспособной технологией, которая будет стимулировать новые и инновационные приложения. Ультрафиолетовые светодиоды имеют большой срок службы и более экологические, чем традиционные ртутные ультрафиолетовые лампы.

p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

Область применения:

p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

Промышленное отверждение
Раскрытие и проверка флуоресценции
Очистка воздуха
Медицинские и биомедицинские применения
Дерматологическое оборудование
Проверка валидации
Оборудование для судебной экспертизы
Фотополимеризация
Спектроскопия
Зубное отверждение и отбеливание зубов
Стерилизация и медицина

p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

Особенности
Низкое энергопотребление
Низкие текущие требования
Плотное допущение длин волн
Долгая жизнь
Экологически чистый

p, blockquote 5,0,0,0,0 –>

Предупреждения и инструкции по обращению:
Ультрафиолетовые светодиоды излучают невидимое ультрафиолетовое излучение во время работы, которое может быть вредным для глаз или кожи даже на короткие периоды. НЕ смотрите прямо в УФ-светодиод во время работы. Удостоверьтесь, что вы и все находящиеся поблизости люди надежно защищаете кожу «УФ» от защиты глаз и кожи. Если вы включите UV-LED в продукт, обязательно поставьте метки WARNING.

p, blockquote 6,0,1,0,0 –>

p, blockquote 7,0,0,0,0 –>

Понятие ультрафиолетовые светодиоды

Ультрафиолетовые светодиоды за последние несколько лет достигли огромного роста. Это не только результат технологических достижений в производстве твердотельных УФ-устройств, но и все возрастающий спрос на экологически безопасные методы производства УФ-излучения, в котором в настоящее время доминируют ртутные лампы.

p, blockquote 8,0,0,0,0 –>

Нынешнее предложение ультрафиолетовых светодиодов на рынке оптоэлектроники состоит из продукта от 265 до 420 нм с различными стилями упаковки, включая сквозное отверстие, поверхностное крепление и COB (чип-борт). Существует множество уникальных приложений для УФ-излучателей; однако каждый из них сильно зависит от длины волны и выходной мощности. В общем, ультрафиолетовый свет от светодиодов можно разделить на 3 общие области. Они классифицируются как УФ-А, УФ-В и УФ-С.

p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

p, blockquote 10,0,0,0,0 –>

p, blockquote 11,0,0,0,0 –>

Понятие ультрафиолетовые светодиоды и меры предосторожности

Применения
«Верхние» устройства типа UVA доступны с конца 1990-х годов. Эти ультрафиолетовые светодиоды традиционно используются в таких приложениях, как обнаружение или проверка подделок (валюта, водительское удостоверение, документы и т. Д.) И судебная экспертиза (расследования на месте преступления), чтобы назвать некоторые из них. Требования к выходной мощности для этих приложений очень низкие, а фактические длины волн — в диапазоне 390 нм — 420 нм. В то время более низкие длины волн были недоступны для использования в производстве. В результате их долговечности на рынке и простоты изготовления светодиоды этого типа легко доступны из самых разных источников и наименее дорогостоящих из всех продуктов UV.

p, blockquote 12,0,0,0,0 –>

За последние несколько лет «средний» компонент светодиодных компонентов UVA показал наибольший рост. Большинство применений в этом диапазоне длин волн (приблизительно 350 нм — 390 нм) предназначены для УФ-отверждения как коммерческих, так и промышленных материалов, таких как клеи, покрытия и краски. Светодиоды обладают значительными преимуществами по сравнению с традиционными технологиями отверждения, такими как ртуть или флуоресцентные из-за повышенной эффективности, снижения стоимости владения и миниатюризации системы. Тенденция к использованию светодиодов для отверждения возрастает, поскольку цепочка поставок постоянно настаивает на принятии светодиодной технологии.

p, blockquote 13,1,0,0,0 –>

p, blockquote 14,0,0,0,0 –>

Хотя стоимость этого диапазона длин волн значительно выше, чем верхняя область UVA, быстрые успехи в производстве, а также увеличение объемов неуклонно снижают цены. «Нижний» UVA и «верхний» диапазоны UVB (приблизительно 300 нм — 350 нм) являются самым последним введением на рынок. Эти устройства предлагают возможность использования в различных приложениях, включая УФ-отверждение, биомедицинскую, ДНК-анализ и различные типы зондирования. Существует значительное перекрытие во всех 3 спектральных диапазонах ультрафиолетового излучения; поэтому необходимо учитывать не только то, что лучше всего подходит для приложения, но и то, что является наиболее экономичным решением, так как более низкая длина волны, как правило, выше, чем стоимость светодиодов.

Читайте также:  Как выбрать люстру со светодиодами

p, blockquote 15,0,0,0,0 –>

«Нижний» UVB и «верхний» диапазоны UVC (приблизительно 250 нм — 300 нм) — это область, которая все еще очень в зачаточном состоянии, однако есть большой энтузиазм и спрос на этот продукт в системах очистки воздуха и воды. В настоящее время существует только несколько компаний, способных производить УФ-светодиоды в этом диапазоне длин волн и даже меньшее количество, которые производят продукт с достаточными жизненными, надежными и эксплуатационными характеристиками. В результате затраты на устройства в диапазоне UVC / B все еще очень высоки и могут быть дорогостоящими в некоторых приложениях. Внедрение в 2012 году первой коммерческой системы дезинфекции на основе светодиодов UVC помогло продвинуть рынок вперед, где многие компании теперь серьезно подсматривают продукты на основе светодиодов.

p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

Меры предосторожности с ультрафиолетовыми светодиодами

Общий вопрос, связанный с ультрафиолетовыми светодиодами, заключается в следующем: представляют ли они какие-либо риски для безопасности?

p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

Как описано выше, существуют различные уровни УФ-излучения. Одним из наиболее часто используемых и знакомых источников для производства УФ-излучения является «черная лампочка». Этот продукт используется в течение десятилетий, чтобы произвести светящееся или флуоресцентное воздействие на определенные типы плакатов, а также для других применений, таких как аутентичность картин и валюты. Свет, создаваемый этими луковицами, обычно находится в «верхнем» спектре UVA, который ближе всего к длине волны к видимому диапазону с относительно низкой энергией. Эта часть спектра UVA является самым безопасным из трех различных спектров ультрафиолетового излучения, хотя высокая экспозиция связана с раком кожи у людей, а также с другими потенциальными проблемами, такими как ускорение старения кожи. Светодиоды (в отличие от стандартных ламп накаливания или люминесцентных ламп) также имеют высокую направленность с очень узкими углами обзора. Взгляд непосредственно на УФ-светодиод может быть вреден для глаз. Лучше всего ограничивать воздействие продукта, производящего UVA.

p, blockquote 19,0,0,1,0 –>

UVC и большая часть спектра UVB света в основном используются для бактерицидных и стерилизационных целей. Свет, создаваемый на этих длинах волн, не только вреден для микроорганизмов, но и опасен для людей и других форм жизни, которые могут соприкасаться с ним. Эти светодиодные лампы всегда должны быть экранированы и никогда не должны быть видны невооруженным глазом, хотя может показаться, что свет или свет отсутствуют от устройства. Воздействие этих длин волн может вызвать рак кожи и временную или постоянную потерю зрения или ухудшение зрения.

p, blockquote 20,0,0,0,0 –>

Все УФ-устройства должны иметь предупреждающие надписи, аналогичные этикетке, показанной ниже (предоставляется Marktech Optoelectronics). Кроме того, перед покупкой светодиодов UVC или UVB многие производители требуют, чтобы каждый клиент подписывал документ, в котором они понимали и соглашались с мерами предосторожности в отношении использования и обработки этих продуктов.

Ультрафиолетовый светодиод

Ультрафиолетовый (UV) светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, спектр излучения которого лежит в диапазоне длин волн от 100 до 400 нм. Этот диапазон не виден человеческому глазу и находится между видимой частью спектра и рентгеновским излучением. Воздействие ультрафиолетового света на различные материалы настолько разнообразно, что сферы применения UV-источников света распространяются на обычную или пищевую промышленность, медицину, косметологию, банковское дело или криминалистику.

Принцип работы

В основе физического принципа работы ультрафиолетового светодиода лежит способность полупроводникового перехода излучать свет при прохождении через него постоянного тока определенной величины. Яркость свечения регулируют изменением силы тока, а диаграмму направленности формирует вторичная оптика светильника или линза, расположенная непосредственно над светоизлучающим кристаллом.

Появление светодиода с ультрафиолетовым свечением стало возможным после разработки в 1993 году светодиода синего света на основе нитрида галлия (GaN). Сюдзи Накамура, инженер компании Nichia, получил за эту работу Нобелевскую премию по физике.

Особенностью работы мощных ультрафиолетовых светодиодов, так же как и их аналогов видимой части спектра, выступает проблема отвода тепла от излучающего кристалла. Эта особенность связана с низким коэффициентом полезного действия светоизлучающего полупроводникового перехода, величина которого практически не превышает 50%.

Технические параметры UV-светодиодов

За небольшим исключением, технические характеристики светодиодных источников света с ультрафиолетовым излучением повторяют параметры светодиодных кристаллов видимой части спектра. К основным параметрам UV-светодиодов относятся следующие характеристики:

  • длина волны излучаемого света лежит в пределах от 100 до 400 нм. Этот параметр указывается в паспорте осветительного прибора и выступает ориентиром для разных сфер применения.
  • световой поток служит основной характеристикой светодиодного кристалла и напрямую связан с его мощностью. Световой поток измеряют в люменах, но для светодиодов с узкой диаграммой направленности иногда указывают силу света — световой поток деленный на телесный угол. Измеряется сила света в канделах.
  • номинальный рабочий ток указывается для паспортной мощности светодиода и служит для расчета параметров блока питания (драйвера).
  • прямое напряжение показывает падение напряжения питания на светодиоде в открытом (светящемся) состоянии. Для ультрафиолетовых изделий составляет величину от 3 до 4,5 вольт.

Такие параметры светодиодных источников видимого света, как коэффициент пульсации, индекс цветопередачи и цветовая температура, дляультрафиолетовых изделий не актуальны.

Варианты исполнения

Корпус светодиода с UV-излучением зависит от назначения прибора и его мощности. Для маломощных светодиодных источников света используются металлические корпуса TO-18 или TO-39 с плоскими или полусферическим линзами.

Также доступны стандартные круглые корпуса со сферической линзой.

Корпуса для мощных светодиодных источников света ультрафиолетового спектра выполняют функцию отвода тепла и их исполнение более разнообразно. Один из наиболее распространенных вариантов – стандартный корпус Emitter предназначенный для прямого монтажа, так же как и специализированные SMD корпуса для монтажа на поверхность.

Сферы применения

Области применения светодиодов с ультрафиолетовым спектром излучения гораздо шире, чем у обычных светодиодов видимого спектра и чаще всего связаны с заменой классических источников ультрафиолетового излучения:

  • в медицине ультрафиолетовые светодиоды служат для целей дезинфекции или как источник затвердевания композитных пломб в стоматологии;
  • промышленной областью применения ультрафиолетовых источников света выступает процесс ускоренной полимеризации клеев и компаундов, чувствительных к UV-части спектра;
  • в банковском деле ультрафиолет служит индикатором подлинности банкнот, а в криминалистике обнаруживает следы крови или следы специальной краски на меченых купюрах для дачи взяток;
  • обеззараживание воздуха с помощью ультрафиолетовых лучей широко применяется в косметологии или медицине;
  • кратковременное облучение УФ-лучами тепличных овощей способствует выработке полифенолов, которые имеют антиоксидантные свойства.

Исследования в области применения ультрафиолетовых светодиодов продолжаются и новые сферы их применения не заставят себя долго ждать.

Ссылка на основную публикацию