UVC LED

UVC to metoda dezynfekcji, która wykorzystuje światło ultrafioletowe o krótkiej długości fali do zabijania lub inaktywacji mikroorganizmów poprzez niszczenie kwasów nukleinowych i rozbijanie ich DNA, uniemożliwiając im wykonywanie ważnych funkcji komórkowych. Dezynfekcja UVC jest stosowana w różnych aplikacjach, takich jak żywność, powietrze, przemysł, elektronika użytkowa, sprzęt biurowy, elektronika domowa, inteligentny dom i oczyszczanie wody.

Aolittel UVC LED są małe, precyzja długości fali 265 nm, szeroki tryb aplikacji, nadaje się do małych oczyszczaczy wody lub przenośnych sterylizatorów. Aolittel może dostarczyć dodatkowe rozwiązania ODM, w tym projekt UVC LED dla Twoich indywidualnych wymagań, sprawimy, że Twoje pomysły się spełnią.
• Poniżej przedstawiono wprowadzenie i specyfikację Aolittel UVC LED.
Jeśli masz jakieś specjalne wymagania lub więcej informacji, zapytaj o specyfikację naszych produktów i menedżera produktu.
• Jaka jest optymalna długość fali do dezynfekcji?

Istnieje błędne przekonanie, że 254 nm jest optymalną długością fali do dezynfekcji, ponieważ szczytowa długość fali niskociśnieniowej lampy rtęciowej (po prostu określona przez fizykę lampy) wynosi 253,7 nm. Długość fali 265 nm jest ogólnie akceptowana jako optymalna, ponieważ jest to szczyt krzywej absorpcji DNA. Jednak dezynfekcja i sterylizacja występują w zakresie długości fal.
• Lampy rtęciowe UV zostały uznane za najlepszy wybór do dezynfekcji i sterylizacji. Dlaczego?

Historycznie lampy rtęciowe były jedyną opcją do dezynfekcji i sterylizacji. Wraz z postępem technologii UV LED pojawiły się nowe opcje, które są mniejsze, bardziej wytrzymałe, wolne od toksyn, długo żyjące, energooszczędne i umożliwiają nieskończone włączanie / wyłączanie. Dzięki temu rozwiązania mogą być mniejsze, zasilane bateryjnie, przenośne i mają natychmiastowy pełny strumień świetlny.
• Jak wypada porównanie długości fal UVC LED i lamp rtęciowych?

Niskociśnieniowe lampy rtęciowe emitują prawie monochromatyczne światło o długości fali 253,7 nm. Niskociśnieniowe lampy rtęciowe (świetlówki) i wysokociśnieniowe lampy rtęciowe są również wykorzystywane do dezynfekcji i sterylizacji. Lampy te mają znacznie szerszy rozkład widmowy, który obejmuje bakteriobójcze długości fal. Diody UVC mogą być wytwarzane do bardzo specyficznych i wąskich długości fal. Pozwala to na dostosowanie rozwiązań do konkretnych potrzeb aplikacji.

Po 9 dniach chłodzenia truskawki oświetlone diodami UVC (po prawej) wyglądają świeżo, ale nieoświetlone jagody są spleśniałe. (Dzięki uprzejmości Departamentu Rolnictwa USA)

Często zadawane przez firmy pytania podczas eksploracji diod UVCw zastosowaniach związanych z dezynfekcją odnosi się do faktycznego działania diod UVC LED. W tym artykule wyjaśniamy, jak działa ta technologia.

Ogólne zasady dotyczące diod LED

Dioda elektroluminescencyjna (LED) to urządzenie półprzewodnikowe, które emituje światło, gdy przepływa przez nie prąd. Podczas gdy bardzo czyste, pozbawione wad półprzewodniki (tak zwane półprzewodniki wewnętrzne) generalnie bardzo słabo przewodzą elektryczność, domieszki można wprowadzić do półprzewodnika, co spowoduje, że będzie ono przewodzić z ujemnie naładowanymi elektronami (półprzewodnik typu n) lub z dodatnio naładowanymi otworami (półprzewodnik typu p).

Dioda LED składa się ze złącza p-n, w którym półprzewodnik typu p jest umieszczony na półprzewodniku typu n. Gdy stosowane jest odchylenie do przodu (lub napięcie), elektrony w obszarze typu n są popychane w kierunku obszaru typu p, a także otwory w materiale typu p są popychane w przeciwnym kierunku (ponieważ są naładowane dodatnio) w kierunku materiału typu n. Na styku materiałów typu p i typu n elektrony i dziury rekombinują, a każde zdarzenie rekombinacji wytworzy kwant energii, która jest nieodłączną właściwością półprzewodnika, w którym zachodzi rekombinacja.

Dygresja: elektrony powstają w paśmie przewodzącym półprzewodnika, a dziury w paśmie walencyjnym. Różnica energii między pasmem przewodzącym a pasmem walencyjnym nazywana jest energią pasma wzbronionego i jest określona przez charakterystykę wiązania półprzewodnika.

Rekombinacja radiacyjnaskutkuje wytworzeniem pojedynczego fotonu światła o energii i długości fali (oba są ze sobą powiązane równaniem Plancka) określonym przez odstęp pasmowy materiału zastosowanego w obszarze aktywnym urządzenia.Rekombinacja bez promieniowaniamoże również wystąpić, gdy kwant energii uwolnionej przez elektron i rekombinacja dziurowa wytwarza ciepło, a nie fotony światła. Te niepromieniujące zdarzenia rekombinacyjne (w półprzewodnikach z bezpośrednim pasmem wzbronionym) obejmują stany elektroniczne o średniej szczelinie spowodowane przez defekty. Ponieważ chcemy, aby nasze diody LED emitowały światło, a nie ciepło, chcemy zwiększyć odsetek rekombinacji promieniowania w porównaniu z rekombinacją promieniowania. Jednym ze sposobów jest wprowadzenie warstw ograniczających nośnik i studni kwantowych w aktywnym obszarze diody, aby spróbować zwiększyć stężenie elektronów i dziury, które ulegają rekombinacji w odpowiednich warunkach.

Jednak kolejnym kluczowym parametrem jest zmniejszenie koncentracji defektów, które powodują niepromieniową rekombinację w aktywnym obszarze urządzenia. Właśnie dlatego gęstość dyslokacji odgrywa tak ważną rolę w optoelektronice, ponieważ są one głównym źródłem niepromieniotwórczych ośrodków rekombinacji. Przemieszczenia mogą być spowodowane przez wiele rzeczy, ale osiągnięcie niskiej gęstości prawie zawsze wymaga warstw typu n i typu p używanych do tego, aby obszar aktywny diody LED był hodowany na podłożu dopasowanym do sieci. W przeciwnym razie zwichnięcia zostaną wprowadzone jako sposób na uwzględnienie różnicy w strukturze sieci krystalicznej.

Dlatego maksymalizacja wydajności LED oznacza zwiększenie współczynnika rekombinacji promieniowania w stosunku do współczynnika rekombinacji niepromieniowej przez zminimalizowanie gęstości dyslokacji.

Diody UVC

Diody LED ultrafioletowe (UV) znajdują zastosowanie w dziedzinie uzdatniania wody, optycznego przechowywania danych, komunikacji, wykrywania czynników biologicznych i utwardzania polimerów. Region UVC w zakresie widmowym UV odnosi się do długości fali od 100 nm do 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. Diody 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 Diody 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 Diody 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 Diody UVC tend to drop in power at wavelengths shorter than 280 nm faster than AlN-based Diody 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.

Wzrost pseudomorficzny na natywnych podłożach AlN (czyli tam, gdzie dostosowuje się większy parametr sieciowy wewnętrznego AlGaN poprzez ściśnięcie go elastycznie, aby pasował do AlN bez wprowadzania wad), powoduje powstanie atomowo płaskich warstw o ​​niskiej defekcie, o szczytowej mocy przy 265 nm, co odpowiada zarówno maksymalne pochłanianie bakteriobójcze, jak i zmniejszanie skutków niepewności ze względu na zależną od spektrum siłę absorpcji.
W razie jakichkolwiek pytań prosimy o kontakt, dzięki!