LED UVC

Το UVC είναι μια μέθοδος απολύμανσης που χρησιμοποιεί υπεριώδες φως μικρού μήκους κύματος για να σκοτώσει ή να απενεργοποιήσει τους μικροοργανισμούς καταστρέφοντας νουκλεϊκά οξέα και διαταράσσοντας το DNA τους, αφήνοντάς τους αδύνατους να εκτελέσουν ζωτικές κυτταρικές λειτουργίες. Η απολύμανση UVC χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία εφαρμογών, όπως τρόφιμα, αέρας, βιομηχανία, καταναλωτικά ηλεκτρονικά είδη, εξοπλισμός γραφείου, οικιακά ηλεκτρονικά είδη, έξυπνο σπίτι και καθαρισμός νερού.

Τα Aolittel UVC LED είναι μικρά, ακρίβειας μήκους κύματος 265nm, ευρεία λειτουργία εφαρμογής, είναι κατάλληλα για μικρούς καθαριστές νερού ή φορητούς αποστειρωτές. Η Aolittel μπορεί να παρέχει επιπλέον λύσεις ODM, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού UVC LED για τις προσαρμοσμένες απαιτήσεις σας, κάνουμε τις ιδέες σας πραγματικότητα.
â € ¢ Ακολουθούν οι εισαγωγές και προδιαγραφές LED Aolittel UVC.
Εάν έχετε κάποια ειδική απαίτηση ή περισσότερες πληροφορίες, ζητήστε την προδιαγραφή των προϊόντων μας και τον διαχειριστή προϊόντων.
â € ¢ Ποιο είναι το βέλτιστο μήκος κύματος για την απολύμανση;
Υπάρχει μια λανθασμένη αντίληψη ότι το 254nm είναι το βέλτιστο μήκος κύματος για απολύμανση, επειδή το μέγιστο μήκος κύματος ενός λαμπτήρα υδραργύρου χαμηλής πίεσης (απλά προσδιορίζεται από τη φυσική του λαμπτήρα) είναι 253,7nm. Ένα μήκος κύματος 265nm είναι γενικά αποδεκτό ως το βέλτιστο, καθώς είναι η κορυφή της καμπύλης απορρόφησης DNA. Ωστόσο, η απολύμανση και η αποστείρωση συμβαίνουν σε ένα εύρος μήκους κύματος.
â € ¢ Οι λαμπτήρες UV υδραργύρου έχουν θεωρηθεί η καλύτερη επιλογή για απολύμανση και αποστείρωση. Γιατί αυτό?
Ιστορικά, οι λαμπτήρες υδραργύρου ήταν η μόνη επιλογή απολύμανσης και αποστείρωσης. Με την πρόοδο της τεχνολογίας UV LED, υπάρχουν νέες επιλογές που είναι μικρότερες, πιο ισχυρές, χωρίς τοξίνες, μακράς διαρκείας, ενεργειακά αποδοτικές και επιτρέπουν απεριόριστη ενεργοποίηση / απενεργοποίηση. Αυτό επιτρέπει στις λύσεις να είναι μικρότερες, με μπαταρία, φορητές συσκευές και με άμεση πλήρη απόδοση φωτισμού.
- Πώς συγκρίνονται τα μήκη κύματος των LED UVC και των λαμπτήρων υδραργύρου;
Οι λαμπτήρες υδραργύρου χαμηλής πίεσης εκπέμπουν σχεδόν μονοχρωματικό φως με μήκος κύματος 253,7nm. Οι λαμπτήρες υδραργύρου χαμηλής πίεσης (σωλήνες φθορισμού) και οι λαμπτήρες υδραργύρου υψηλής πίεσης χρησιμοποιούνται επίσης για απολύμανση και αποστείρωση. Αυτοί οι λαμπτήρες έχουν πολύ ευρύτερη φασματική κατανομή που περιλαμβάνει μικροβιοκτόνα μήκη κύματος. Τα UVC LED μπορούν να κατασκευαστούν για να στοχεύουν πολύ συγκεκριμένα και στενά μήκη κύματος. Αυτό επιτρέπει λύσεις προσαρμοσμένες στις ανάγκες της συγκεκριμένης εφαρμογής.

Παράδειγμα εφαρμογής:

Μετά από 9 ημέρες ψύξης, οι φράουλες που φωτίζονται από LED UVC (δεξιά) φαίνονται φρέσκες, αλλά τα μούρα χωρίς φωτισμό είναι μουχλιασμένα. (Ευγενική προσφορά του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ)

Μια κοινή ερώτηση που ρωτούν οι εταιρείες κατά την εξερεύνηση των UVC LED για εφαρμογές απολύμανσης σχετίζεται με τον τρόπο λειτουργίας των UVC LED. Σε αυτό το άρθρο, παρέχουμε μια εξήγηση για το πώς λειτουργεί αυτή η τεχνολογία.

Γενικές αρχές των LED

Η δίοδος εκπομπής φωτός (LED) είναι μια συσκευή ημιαγωγών που εκπέμπει φως όταν ένα ρεύμα διέρχεται από αυτήν. Ενώ είναι πολύ καθαροί, ημιαγωγοί χωρίς ελαττώματα (οι λεγόμενοι, ενδογενείς ημιαγωγοί) γενικά αγωγούς ηλεκτρικής ενέργειας πολύ άσχημα, τα μέσα πρόσμιξης μπορούν να εισαχθούν στον ημιαγωγό που θα το κάνει είτε να συμπεριφέρεται με αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια (ημιαγωγός τύπου-n) είτε με θετικά φορτισμένες οπές (ημιαγωγός τύπου p).

Ένα LED αποτελείται από μια σύνδεση p-n όπου ένας ημιαγωγός τύπου p τοποθετείται πάνω από έναν ημιαγωγό τύπου n. Όταν εφαρμόζεται μια μπροστινή μεροληψία (ή τάση), τα ηλεκτρόνια στην περιοχή τύπου-n ωθούνται προς την περιοχή τύπου p και, ομοίως, οι οπές στο υλικό τύπου p ωθούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση (καθώς είναι θετικά φορτισμένες) προς το υλικό τύπου-n. Στη διασταύρωση μεταξύ των υλικών τύπου p και n, τα ηλεκτρόνια και οι οπές θα ανασυνδυαστούν και κάθε συμβάν ανασυνδυασμού θα παράγει ένα κβαντικό ενέργειας που είναι εγγενής ιδιότητα του ημιαγωγού όπου συμβαίνει ο ανασυνδυασμός.

Πλευρική σημείωση: τα ηλεκτρόνια δημιουργούνται στη ζώνη αγωγιμότητας του ημιαγωγού και οι οπές δημιουργούνται στη ζώνη σθένους. Η διαφορά στην ενέργεια μεταξύ της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης σθένους ονομάζεται ενέργεια ζεύξης και καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά σύνδεσης του ημιαγωγού.

Ο ακτινοβολικός ανασυνδυασμός οδηγεί στην παραγωγή ενός μεμονωμένου φωτονίου φωτός με ενέργεια και μήκος κύματος (τα δύο σχετίζονται μεταξύ τους με την εξίσωση του Planck) που καθορίζεται από το διάκενο του υλικού που χρησιμοποιείται στην ενεργή περιοχή της συσκευής. Ο μη-ακτινοβολικός ανασυνδυασμός μπορεί επίσης να συμβεί όπου το κβάντο της ενέργειας που απελευθερώνεται από τον ανασυνδυασμό ηλεκτρονίων και οπών παράγει θερμότητα και όχι φωτόνια φωτός. Αυτά τα γεγονότα μη-ακτινοβολίας ανασυνδυασμού (σε ημιαγωγούς άμεσου εύρους ζώνης) περιλαμβάνουν ηλεκτρονικές καταστάσεις μεσαίου κενού που προκαλούνται από ελαττώματα. Δεδομένου ότι θέλουμε τα LED μας να εκπέμπουν φως και όχι θερμότητα, θέλουμε να αυξήσουμε το ποσοστό του ακτινοβολικού ανασυνδυασμού σε σύγκριση με τον μη-ακτινοβολικό ανασυνδυασμό. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι να εισαγάγουμε στρώματα περιορισμού φορέα και κβαντικά φρεάτια στην ενεργή περιοχή της διόδου για να προσπαθήσουμε να αυξήσουμε τη συγκέντρωση ηλεκτρονίων και οπών που υφίστανται ανασυνδυασμό υπό τις σωστές συνθήκες.

Ωστόσο, μια άλλη βασική παράμετρος είναι η μείωση της συγκέντρωσης ελαττωμάτων που προκαλούν ανασυνδυασμό μη-ακτινοβολίας στην ενεργή περιοχή της συσκευής. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η πυκνότητα εξάρθρωσης παίζει τόσο σημαντικό ρόλο στην οπτοηλεκτρονική, δεδομένου ότι αποτελούν πρωταρχική πηγή κέντρων μη-ακτινοβολίας ανασυνδυασμού. Οι εξάρσεις μπορεί να προκληθούν από πολλά πράγματα, αλλά για να επιτευχθεί χαμηλή πυκνότητα θα απαιτούνται σχεδόν πάντα τα στρώματα τύπου-n και τύπου p που χρησιμοποιούνται για να κάνουν την ενεργή περιοχή των LED να αναπτυχθούν σε ένα υπόστρωμα που ταιριάζει με πλέγμα. Διαφορετικά, οι εξάρσεις θα εισαχθούν ως ένας τρόπος για να αντιμετωπιστεί η διαφορά στη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος.

Επομένως, η μεγιστοποίηση της απόδοσης LED σημαίνει αύξηση του ρυθμού ανασυνδυασμού ακτινοβολίας σε σχέση με τον ρυθμό μη-ακτινοβολίας ανασυνδυασμού ελαχιστοποιώντας τις πυκνότητες εξάρθρωσης.

LED UVC

Τα υπεριώδη (UV) LED έχουν εφαρμογές στον τομέα της επεξεργασίας νερού, αποθήκευσης οπτικών δεδομένων, επικοινωνιών, ανίχνευσης βιολογικών παραγόντων και σκλήρυνσης πολυμερών. Η περιοχή UVC της φασματικής περιοχής UV αναφέρεται σε μήκη κύματος μεταξύ 100 nm έως 280 nm.

In the case of disinfection, the optimum wavelength is in the region of 260 nm to 270 nm, with germicidal efficacy falling exponentially with longer wavelengths. LED UVC offer considerable advantages over the traditionally used mercury lamps, notably they contain no hazardous material, can be switched on/off instantaneously and without cycling limitation, have lower heat consumption, directed heat extraction, and are more durable.

In the case of LED UVC, to achieve short wavelength emission (260 nm to 270 nm for disinfection), a higher aluminum mole fraction is required, which makes the growth and doping of the material difficult. Traditionally, bulk lattice-matched substrates for the III-nitrides was not readily available, so sapphire was the most commonly used substrate. Sapphire has a large lattice mismatch with high Al-content AlGaN structure of LED UVC, which leads to an increase in non-radiative recombination (defects). This effect seems to get worse at higher Al concentration so that sapphire-based LED UVC tend to drop in power at wavelengths shorter than 280 nm faster than AlN-based LED UVC while the difference in the two technologies seems less significant in the UVB range and at longer wavelengths where the lattice-mismatch with AlN is larger because higher concentrations of Ga are required.

Ψευδομορφική ανάπτυξη σε φυσικά υποστρώματα AlN (εκεί όπου η μεγαλύτερη παράμετρος πλέγματος του εσωτερικού AlGaN συμπιέζεται ελαστικά ώστε να χωράει στο AlN χωρίς εισαγωγή ελαττωμάτων) οδηγεί σε ατομικά επίπεδα, χαμηλά επίπεδα ελαττωμάτων, με μέγιστη ισχύ στα 265 nm, που αντιστοιχεί σε Τόσο η μέγιστη μικροβιοκτόνο απορρόφηση, ενώ ταυτόχρονα μειώνει τις επιπτώσεις της αβεβαιότητας λόγω της αντοχής απορρόφησης που εξαρτάται από το φάσμα.
Εάν έχετε απορίες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας, ευχαριστώ!