近年 UV-LED 重要應(yīng)用領(lǐng)域的探索足跡

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2016-01-04

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相比于UV放電燈，UV-LED具有眾多優(yōu)點(diǎn)：不含汞，CCC認(rèn)證，無環(huán)境污染，無健康風(fēng)險(xiǎn)；壽命長(zhǎng)；輻射衰減小；便于控制和調(diào)節(jié)等。因此UV-LED具有廣闊的應(yīng)用前景，可用于固化、檢測(cè)、醫(yī)療、美容、殺菌、消毒、通信等眾多領(lǐng)域。

醫(yī)療（光療法）

Inada等用紫外LED（365 nm）對(duì)Jurkat腫瘤細(xì)胞進(jìn)行了照射。通過比對(duì)，室外照明，用紫外LED和傳統(tǒng)光源系統(tǒng)照射后細(xì)胞凋亡和壞死的數(shù)量是近似一致的。這證明，紫外LED具有作為光療用的全新光源的潛力和可能性，可以替代系統(tǒng)笨重、壽命短暫、能耗較大的傳統(tǒng)紫外熒光燈。

熒光檢測(cè)（生物檢測(cè)）

針對(duì)熒光檢測(cè)中連續(xù)UV光激發(fā)難以提供周期性響應(yīng)、無法形成清晰的熒光分析圖像，且有機(jī)物的熒光強(qiáng)度隨曝光時(shí)間而衰減等問題，恒光電器,照亮您的生活，Huang等人使用了一個(gè)可調(diào)脈沖控制模塊來實(shí)現(xiàn)有機(jī)染料BL-ORT的熒光測(cè)試。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示， LED置換工程，脈沖控制模塊的周期可調(diào)范圍為1~1 000 ms，用來提高電源穩(wěn)定性以及光源輻射的均勻性。LED模組采用了6個(gè)3W的405 nm UV-LED和6個(gè)3 W的375 nm UV-LED用于熒光檢測(cè)，并裝有3個(gè)白光LED來提供可見圖像的一般照明。當(dāng)BL-ORT被周期30 ms的脈沖UV-LED光激發(fā)時(shí)，可以獲得大部分的完整熒光數(shù)據(jù)。而且這種脈沖激發(fā)光源的能耗可降低至50%。該系統(tǒng)可用于生化反應(yīng)、安保、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的熒光檢測(cè)。

污水處理（殺菌消毒）

Chevremont等以廢水中的細(xì)菌和化學(xué)指標(biāo)來評(píng)估UV-A或UV-C LED及兩者結(jié)合對(duì)城市污水的處理效果。實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)了城市污水中排泄物生物指標(biāo)的殘存率和肌酸酐和苯酚的氧化率，結(jié)果表明，與單獨(dú)使用一種UV-LED相比，結(jié)合使用UV-A和UV-C兩種LED能夠更有效地減少?gòu)U水中微生物的含量，且可以氧化37%的肌酸酐和苯酚，該結(jié)果堪比使用諸如TiO2等光催化劑的效果。這種方法能夠有效再生利用城市廢水，對(duì)于很多水資源匱乏的國(guó)家而言具有重要的意義。

化合物降解（光降解）

Roddick等研究了255 nm UV-LED與H2O2結(jié)合的間歇式反應(yīng)器對(duì)于處理高鹽的城市污水中的反滲透濃縮物的效果。以溶解有機(jī)碳（DOC）濃度、顏色以及酸堿度（pH值）作為檢測(cè)指標(biāo)。研究結(jié)果表明，恒光電器,照亮您的生活，該反應(yīng)器能夠造成發(fā)色團(tuán)化學(xué)鍵斷裂并改變分子結(jié)構(gòu)，將高分子量的化合物降解為低分子量化合物。凝結(jié)物導(dǎo)致DOC濃度、顏色等指標(biāo)減小， led亮化工程，而后續(xù)的UVC/H2O2處理造成這些參數(shù)進(jìn)一步降低。這證明UV-LED在反滲透濃縮物降解處理領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。

印刷光刻（光固化）

紫外固化是目前UV-LED應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的主要方向之一。博林格林州立大學(xué)的研究組在2007年比較了UV-LED與傳統(tǒng)UV光源用于丙烯酸酯固化的效果，研究了兩者的聚合速率以及生成的涂層性能，證實(shí)了UV-LED可以替代傳統(tǒng)UV光源用于各種固化應(yīng)用領(lǐng)域。

Huang等評(píng)估了在電路板印制過程中用高功率紫外LED替代傳統(tǒng)紫外燈的可能性。該文介紹了兩種光模塊：第1種包含6個(gè)1 W的UV-LED，排列成直徑為50 mm的環(huán)形；第2種包含12個(gè)3 W的LED，焊接于一個(gè)直徑為100 mm的MC-PCB上。兩種模塊都能發(fā)射峰值波長(zhǎng)為400 nm的光譜。為了得到平行光源，第1種光模塊使用了拋物線反射器，使得光強(qiáng)增加了6~10倍并將光束角從140°減小到了30°。為了接近實(shí)際的過程，LED照明工程，只將紫外光源替換成UV-LED模塊，自動(dòng)化系統(tǒng)上的其他所有參數(shù)保持不變，高亮度，3c認(rèn)證，在刻蝕完成后，行業(yè)資訊，觀察圖案并用圖像測(cè)量軟件進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)PCB標(biāo)準(zhǔn)，只有相對(duì)誤差低于15%的樣品才能被接受。結(jié)果顯示，紫外LED在PCB印刷中的使用具備可行性。

哈立法大學(xué)研究組開發(fā)了一個(gè)低成本的便攜式UV-LED光刻系統(tǒng)，采用172個(gè)主波長(zhǎng)380 nm的InGaN UV-LED陣列封裝在3×3 in2的區(qū)域，LED天花燈，如下圖所示。系統(tǒng)的曝光時(shí)間和功率可以由電子控制器精確調(diào)控，最小特征尺寸約為5 μm。與傳統(tǒng)接觸式光刻相比， led室內(nèi)照明，UV-LED光刻系統(tǒng)價(jià)格更低廉，可以使用現(xiàn)有設(shè)備改建，裝修照明，且操作設(shè)備簡(jiǎn)單。UV-LED光刻降低了系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，可以作為大制程窗口微型結(jié)構(gòu)光刻的1種理想備選方案，非常適合微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems，口碑，MEMS）、微流體應(yīng)用等。

芯片性能

近年來，UV-LED的芯片性能得到了快速提高。

NUV-LED的輻射效率已達(dá)到30%以上，單顆LED的輻射功率已達(dá)到十幾瓦，并且在進(jìn)一步提高。隨著封裝功率密度的提高以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，大功率NUV-LED有望真正實(shí)際應(yīng)用于各種紫外領(lǐng)域，成為傳統(tǒng)UV放電燈的補(bǔ)充和替代品。在光固化行業(yè)可以實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能、提升涂層品質(zhì)，具有極大的應(yīng)用前景。

DUV-LED受制備工藝技術(shù)的限制，芯片效率較低，目前批量產(chǎn)品的輻射效率小于2%。降低有源層位錯(cuò)密度、提高外量子效率是DUV-LED芯片研究的主要方向。

UV-LED在醫(yī)療、檢測(cè)、殺菌、消毒、降解、光刻等領(lǐng)域的應(yīng)用效果已得到了驗(yàn)證和改進(jìn)。

 

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