近年 UV-LED 重要應用領域的探索足跡

文章來源:恒光電器

發布時間:2016-01-04

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相比于UV放電燈，UV-LED具有眾多優點：不含汞，CCC認證，無環境污染，無健康風險；壽命長；輻射衰減小；便于控制和調節等。因此UV-LED具有廣闊的應用前景，可用于固化、檢測、醫療、美容、殺菌、消毒、通信等眾多領域。

醫療（光療法）

Inada等用紫外LED（365 nm）對Jurkat腫瘤細胞進行了照射。通過比對，室外照明，用紫外LED和傳統光源系統照射后細胞凋亡和壞死的數量是近似一致的。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，可以替代系統笨重、壽命短暫、能耗較大的傳統紫外熒光燈。

熒光檢測（生物檢測）

針對熒光檢測中連續UV光激發難以提供周期性響應、無法形成清晰的熒光分析圖像，且有機物的熒光強度隨曝光時間而衰減等問題，恒光電器,照亮您的生活，Huang等人使用了一個可調脈沖控制模塊來實現有機染料BL-ORT的熒光測試。該系統結構如下圖所示， LED置換工程，脈沖控制模塊的周期可調范圍為1~1 000 ms，用來提高電源穩定性以及光源輻射的均勻性。LED模組采用了6個3W的405 nm UV-LED和6個3 W的375 nm UV-LED用于熒光檢測，并裝有3個白光LED來提供可見圖像的一般照明。當BL-ORT被周期30 ms的脈沖UV-LED光激發時，可以獲得大部分的完整熒光數據。而且這種脈沖激發光源的能耗可降低至50%。該系統可用于生化反應、安保、工業、農業等領域的熒光檢測。

污水處理（殺菌消毒）

Chevremont等以廢水中的細菌和化學指標來評估UV-A或UV-C LED及兩者結合對城市污水的處理效果。實驗監測了城市污水中排泄物生物指標的殘存率和肌酸酐和苯酚的氧化率，結果表明，與單獨使用一種UV-LED相比，結合使用UV-A和UV-C兩種LED能夠更有效地減少廢水中微生物的含量，且可以氧化37%的肌酸酐和苯酚，該結果堪比使用諸如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，對于很多水資源匱乏的國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結合的間歇式反應器對于處理高鹽的城市污水中的反滲透濃縮物的效果。以溶解有機碳（DOC）濃度、顏色以及酸堿度（pH值）作為檢測指標。研究結果表明，恒光電器,照亮您的生活，該反應器能夠造成發色團化學鍵斷裂并改變分子結構，將高分子量的化合物降解為低分子量化合物。凝結物導致DOC濃度、顏色等指標減小， led亮化工程，而后續的UVC/H2O2處理造成這些參數進一步降低。這證明UV-LED在反滲透濃縮物降解處理領域具有潛在的應用前景。

印刷光刻（光固化）

紫外固化是目前UV-LED應用產業的主要方向之一。博林格林州立大學的研究組在2007年比較了UV-LED與傳統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，證實了UV-LED可以替代傳統UV光源用于各種固化應用領域。

Huang等評估了在電路板印制過程中用高功率紫外LED替代傳統紫外燈的可能性。該文介紹了兩種光模塊：第1種包含6個1 W的UV-LED，排列成直徑為50 mm的環形；第2種包含12個3 W的LED，焊接于一個直徑為100 mm的MC-PCB上。兩種模塊都能發射峰值波長為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，使得光強增加了6~10倍并將光束角從140°減小到了30°。為了接近實際的過程，LED照明工程，只將紫外光源替換成UV-LED模塊，自動化系統上的其他所有參數保持不變，高亮度，3c認證，在刻蝕完成后，行業資訊，觀察圖案并用圖像測量軟件進行測量。根據PCB標準，只有相對誤差低于15%的樣品才能被接受。結果顯示，紫外LED在PCB印刷中的使用具備可行性。

哈立法大學研究組開發了一個低成本的便攜式UV-LED光刻系統，采用172個主波長380 nm的InGaN UV-LED陣列封裝在3×3 in2的區域，LED天花燈，如下圖所示。系統的曝光時間和功率可以由電子控制器精確調控，最小特征尺寸約為5 μm。與傳統接觸式光刻相比， led室內照明，UV-LED光刻系統價格更低廉，可以使用現有設備改建，裝修照明，且操作設備簡單。UV-LED光刻降低了系統成本和復雜性，可以作為大制程窗口微型結構光刻的1種理想備選方案，非常適合微機電系統（Micro-Electro-Mechanical Systems，口碑，MEMS）、微流體應用等。

芯片性能

近年來，UV-LED的芯片性能得到了快速提高。

NUV-LED的輻射效率已達到30%以上，單顆LED的輻射功率已達到十幾瓦，并且在進一步提高。隨著封裝功率密度的提高以及系統設計的改進，大功率NUV-LED有望真正實際應用于各種紫外領域，成為傳統UV放電燈的補充和替代品。在光固化行業可以實現大幅度節能、提升涂層品質，具有極大的應用前景。

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

UV-LED在醫療、檢測、殺菌、消毒、降解、光刻等領域的應用效果已得到了驗證和改進。

 

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