UV -LED -Lichtquellentechnologie

Der Kernbestandteil von UV-LED-Produkte ist die UV-LED-Lichtquelle. Mit der Entwicklung der Technologie, Die ultraviolette Leuchtrate der UV-LED-Lichtquelle wurde kontinuierlich verbessert, und die Produktionskosten wurden gesenkt. Sie ersetzt die ursprüngliche UV-Quecksilberlampe in verschiedenen Bereichen weitgehend. Die Weiterentwicklung der UV-LED-Lichtquellentechnologie spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Popularisierung von UV-LED-Produkten. In dieser Passage, Wir werden Ihnen Informationen über die Entwicklung von mitteilen UV-LEDs in den letzten zwei Jahren.

Warum studieren wir Lichtquellen??

Der vollständige Ausdruck der Strahlenhärtung sollte sein “Nutzung einer Strahlungsquelle als Energie, um die Aushärtung von UV-Materialien zu fördern“. Die Kernfrage hierbei ist, wie eine Aushärtung erreicht werden kann. Ob UV oder EB, Beides sind Energiequellen, die für die UV-Härtung notwendig sind. Genauso wie man vor dem Fahren ein grundlegendes Verständnis über die Leistung eines Autos hat, als Praktiker der Strahlenhärtung, Wir müssen etwas über die Lichtquellen wissen. Es ist ein umfassendes Verständnis ihrer Leistungsmerkmale erforderlich, Nutzungsmethoden, usw. Es gibt zwei Gründe, UV-LED-Lichtquellen und UV-Materialien gemeinsam zu besprechen. Erste, Lassen Sie diejenigen, die UV-Materialien herstellen, wissen, was LED-Lichtquellen leisten können. Die zweite besteht darin, denjenigen, die LED-Lichtquellen herstellen, mitzuteilen, welche UV-Beschichtungen sie benötigen.

Eigenschaften der UV-LED-Lichtquelle

Es ist besser, es als zu bezeichnen “UV-LED-Lichtquellensystem”. Obwohl der Aufstieg von UV-LED-Lichtquellen erst in jüngster Zeit stattgefunden hat, Strahlenhärtung hat eine lange Geschichte. Die Entwicklung und Anwendung der Quecksilberlampentechnologie ist sehr ausgereift, Daher verwenden wir normalerweise Quecksilberlampen als Standardlichtquellen. Die LED-Lichtquelle ähnelt eher einer Formel-Lichtquelle, die besser einstellbar ist. Es verfügt über eine relativ lange Industriekette, Das ist ein systematisches Projekt.

Aufgrund der Anforderungen der Energieeinsparung und des Umweltschutzes, Wir hoffen, herkömmliche Quecksilberlampen durch UV-LEDs ersetzen zu können. Bei der Diskussion der Eigenschaften, Es ist intuitiver, eine Tabelle zu erstellen und LEDs mit Quecksilberlampen zu vergleichen.

Tisch 1. Vergleich von LED- und herkömmlichen Quecksilberlampen

Emissionsspektrum von UV-LED-Leuchten

Dieses Bild ist ein klassischer Vergleich der Emissionsspektren von UV-LEDs und Quecksilberlampen. Vom Bild, Wir können sehen, dass die Emissionsspektren von Quecksilberlampen kontinuierlich sind, von Ultraviolett bis Infrarot. Besonders im Bereich von UVB bis kurzwelligem UVA, Die Lichtintensität ist relativ konzentriert. Während das Emissionsspektrum von LEDs relativ schmal ist, 60% des Lichts liegt im Wellenlängenbereich von 10 nm. Die gemeinsamen Spitzen liegen bei 365 nm und 395 nm (einschließlich 385, 395, und 405 nm ) Lichtbänder.

Energieeinsparungen durch UV-LED-Leuchten

Der Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung und die Lichteffizienz wirken sich auf den Energieverbrauch des Systems aus. Im Bereich UV-Härtung, Es ist auch notwendig, die Wirksamkeit von ultraviolettem Licht auf Initiatoren zu berücksichtigen. Die photoelektrische Umwandlungseffizienz von Quecksilberlampen ist sehr hoch. Das von Quecksilberlampen emittierte Licht besteht hauptsächlich aus sichtbarem Licht und Infrarotlicht, und das ultraviolette Licht macht nur aus 30%.

Derzeit, Die photoelektrische Umwandlungseffizienz von 365 nm beträgt nur ca 30%, und die photoelektrische Umwandlungseffizienz beträgt etwa 395 nm 60-70%. Nach dem Prinzip der Energieeinsparung, Der Rest 70% (365nm) Strom wird in Wärme umgewandelt. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Wärme der LED von der Rückseite durch die Lampenplatine abgeleitet wird, daher trägt es den Titel “Kaltlichtquelle”. Dabei dringt die Wärme der Quecksilberlampe durch den Reflektor und wird nach vorne abgegeben. UV-LED-Lichtquellen erfordern im Allgemeinen eine Luftkühlung, um die Wärme abzuleiten, und leistungsstarke UV-LED-Lichtquellen benötigen einen Wasserkühler. Zusätzlich, da der molare Extinktionskoeffizient der meisten Photoinitiatoren im LED-Band sehr niedrig ist, Um die gleiche Menge an Initiatoren auszulösen, ist eine höhere LED-Lichtintensität erforderlich.

Was wirklich Energie sparen kann, ist, dass UV-LEDs sofort einsetzbar sind, Erzielen Sie eine präzise Ausleuchtung durch optisches Design, und verbessern die effektive Lichteffizienz. Zum Beispiel, Durch die Zusammenarbeit von Infrarotsensorik und intelligenter Steuerung können wir die Arbeitszeiten von LED-Lichtquellen in der industriellen Produktion effektiv reduzieren. Diese Methode spart viel Energie.

Der Umweltschutz von UV-LED-Leuchten

Die Umweltverschmutzung durch Quecksilberlampen hat zwei Hauptgründe. Erstens weist das Emissionsspektrum von Quecksilberlampen Licht im fernen Ultraviolett unter 200 nm auf, wodurch Ozon erzeugt wird. Viele Werkstattarbeiter berichten, dass Quecksilberlampen stinken, und das ist die Grundursache. Zweite, Die Lebensdauer von Quecksilberlampen ist relativ kurz, das ist nur 800-1000 Std., und die Sekundärverschmutzung (Quecksilberverschmutzung) Die durch weggeworfene Quecksilberlampen verursachten Schäden waren schon immer ein schwer zu lösendes Problem. Es wird berichtet, dass der jährliche Energieverbrauch für die Quecksilberabfallentsorgung den Strom von zwei Drei-Schluchten-Wasserkraftwerken erfordert. Noch schlimmer ist, dass es derzeit keine gute Möglichkeit gibt, Quecksilberabfälle vollständig zu entsorgen.

Bei UV-LEDs gibt es dieses Problem nicht. Da die Menschen dem Energieverbrauch und dem Umweltschutz immer mehr Aufmerksamkeit schenken, Quecksilberfreie Lampen sind zum Konsens geworden, und verschiedene elektronische Produkte und Industrieprodukte suchen aktiv nach Alternativen zu Quecksilber. daher, Wann auf die Quecksilberlampenprodukte zur UV-Härtung vollständig verzichtet werden kann, hängt von der Entwicklung von UV-LEDs im Bereich der UV-Härtung ab.

Kaltlichtquelle

Diese „Kälte“ gibt die Temperatur im Hohlraum der Aushärtungsanlage an. Tatsächlich, Die von der UV-LED erzeugte Hitze ist enorm. Sondern weil die Wärme durch das Wärmeableitungssystem der Rückwandplatine abgeführt wird, Die Temperatur der lichtemittierenden Oberfläche der UV-LED ist niedriger als die von Quecksilberlampen. Ein weiterer Punkt ist, dass UV-LEDs gleichzeitig energiereiches ultraviolettes Licht aussenden, Auch das Substrat erzeugt nach der Energieaufnahme Wärme. In einem Experiment über die Durchlässigkeit von Glas für ultraviolettes Licht, Experten haben vergessen, die UV-LED-Lichtquelle rechtzeitig auszuschalten. Infolge, Das als Trägerplatte verwendete Holzbrett wurde in weniger als einer Minute gebrannt 10 Sekunden. daher, als wir die UV-LED-Härtungsmaschine entwickelten, Wir haben Sicherheitsvorrichtungen hinzugefügt. Wenn sich die Spur nicht bewegt, Die UV-LED-Lichtquelle kann nicht geöffnet werden.

Weitere Vorteile von UV-LED-Leuchten

Ultraviolette LEDs haben eine schmale Wellenlänge und können eine präzise Aushärtung erreichen. Einerseits, Es kann eine lokal genaue Aushärtung erreicht werden, wie zum Beispiel 3D-Druck. Auf der anderen Seite, Durch die Auswahl verschiedener Initiatoren können unterschiedliche Aushärtungsgrade besser erreicht werden.

Die ultraviolette LED-Lichtquelle hat eine Chipstruktur und kann in ihrer Länge angepasst werden, Breite, Einstrahlungswinkel, usw. Es kann in eine Punktlichtquelle umgewandelt werden, eine Linienlichtquelle, oder eine Oberflächenlichtquelle, um unterschiedliche Anforderungen des Bestrahlungsprozesses zu erfüllen.

Was für eine UV-LED-Lichtquelle

Genauso wie diejenigen, die UV-Beschichtungen durchführen, die Lichtquelle verstehen müssen, Wir müssen es auch verstehen, wenn wir Forschung und Entwicklung im Bereich UV-LED betreiben. Das UV-LED-Härtungssystem ist ein systematisches Projekt. Ohne ein tiefes Verständnis von UV-Materialien und UV-Härtung, Wir können unsere Kunden mit unseren UV-LED-Leuchten nicht zufriedenstellen. Sie können auch feststellen, dass viele Beschichtungsfabriken in den letzten zwei Jahren UV-LED-Härtungsgeräte installiert haben, aber die meisten davon sind zu Dekorationen geworden. Das liegt daran, dass sie kein vollständiges Verständnis davon haben.

Drei Parameter

Im Prozess der Lichthärtung, drei Hauptparameter sind untrennbar miteinander verbunden: Wellenlänge, Lichtintensität, und Gesamtarbeit. Die Wellenlänge bestimmt, ob der Photoinitiator ausgelöst werden kann. Die Lichtintensität bestimmt die Initiierungseffizienz von ultraviolettem Licht, was sich direkt auf die Oberfläche auswirkt. Die Auswirkungen des Trocknens (Antioxidation und Polymerisationshemmung) und Tiefenaushärtung, und die Gesamtarbeit bestimmen, ob die Aushärtung gründlich sein kann.

Der Status Quo

daher, wenn wir an LED-Lichtquellenlösungen arbeiten, Wir müssen aus verschiedenen Perspektiven denken. Zum Beispiel, die Wellenlängenanforderungen von UV-Materialien der Kunden, die minimale Energie, die zum Aushärten erforderlich ist, die zum Aushärten benötigte Zeit, die Entfernung der Bestrahlung, die Absorption und Reflexion von Licht durch Pigmente und Füllstoffe, usw. Bedauerlicherweise, im Prozess der Kommunikation mit Kunden, Wir stellten fest, dass die meisten von ihnen keine konkreten Antworten geben konnten. Das größere Problem besteht darin, dass die meisten Kunden LED-Lichtquellen nicht verstehen, und betrachten LED-Lichtquellen als Standardprodukte wie Quecksilberlampen. daher, Wir geben unser Bestes, um theoretische Unterstützung zu leisten und UV-LED-Lichtquellen und UV-Beschichtungen systematisch als Ganzes zu untersuchen.

Der Zweck des UV-LED-Lichthärtungsexperiments besteht darin, die Leistungsgrenzen von UV-Beschichtungen und LED-Lichtquellen zu erweitern. Ziel ist es, den am besten geeigneten Gleichgewichtspunkt zu finden. Was LEDs betrifft, Es ist notwendig, die am besten geeigneten Lichtquellenparameter für eine optimale Aushärtung entsprechend der Rezeptur der Beschichtung zu finden.

Wie man eine UV-LED-Lichtquelle herstellt

Nachdem Sie die Anforderungen zum Aushärten der Lichtquelle kennen, Der nächste Schritt besteht darin, die Lichtquelle herzustellen.

Wie bereits erwähnt, Die Forschung und Entwicklung von LED-Lichtquellen ist ein systematisches Projekt mit einer langen Industriekette und einer großen Spannweite. Dazu gehört das Kristallwachstum, Spanschneiden, Chipverpackung, optisches Design, und die Integration von Lichtquellenmodulen. Außerdem, Auch die Auswahl des Stromversorgungssystems und die Gestaltung des Wärmeableitungssystems haben einen sehr wichtigen Einfluss.

Chipauswahl (Wellenlänge, Größe, Marke)

Der erste Schritt besteht darin, die Wellenlänge des Chips zu bestimmen. Bewerten Sie dann umfassend das Verhältnis zwischen Kosten und Effizienz anhand der Parameter, um Chips verschiedener Marken und Spezifikationen auszuwählen. Unterschiedliche Chips haben großen Einfluss auf die Qualität von UV-Lichtquellen, Also wenn das Budget es zulässt, Wählen Sie UV-LED-Chip-Produkte mit großen Chips und langen Längen.

Chipverpackung (Frontmontage, Flip-Chip, Vertikale, dreidimensionale Vertikale)

Derzeit, Es gibt hauptsächlich vier Arten von Verpackungsstrukturen für LED-Chips, nämlich: Frontaufbau, Flip-Chip-Struktur, vertikale Struktur, und dreidimensionale vertikale Struktur. Derzeit, Gewöhnliche LED-Chips übernehmen die formale Struktur eines Saphirsubstrats, Das ist einfach in der Struktur und relativ ausgereift in der Herstellungstechnologie. Jedoch, aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Saphir, Die vom Chip erzeugte Wärme lässt sich nur schwer auf den Kühlkörper übertragen, was bei Hochleistungs-LED-Anwendungen begrenzt ist.

Flip-Chip-Verpackung

Flip-Chip-Verpackungen sind eine der aktuellen Entwicklungsrichtungen. Verglichen mit der frontmontierten Struktur, Die Wärme muss nicht durch das Saphirsubstrat des Chips geleitet werden. Es wird direkt auf das Silizium- oder Keramiksubstrat mit höherer Wärmeleitfähigkeit übertragen. Anschließend wird es über die Metallbasis an die äußere Umgebung abgegeben. Zusätzlich, denn die Flip-Chip-Struktur erfordert keine externen Golddrähte, die Integrationsdichte des Chips kann sehr hoch sein, Erhöhung der optischen Leistung pro Flächeneinheit. Jedoch, Sowohl die Flip-Chip-Struktur als auch die Frontmontage-Struktur weisen gemeinsame Mängel auf, das heißt, Die p- und n-Elektroden der LED befinden sich auf derselben Seite der LED. Der Strom muss durch die n-GaN-Schicht fließen, Dies führt zu Stromstaus und hoher lokaler Wärmeentwicklung, was den Antriebsstrom begrenzt.

vertikale Verpackung

Der Blue-Ray-Chip mit vertikaler Struktur wird auf Basis eines Flip-Chips hergestellt. Diese Art von Chip wird verwendet, um den Chip des herkömmlichen Saphirsubstrats kopfüber auf ein Siliziumsubstrat oder ein Metallsubstrat mit besserer Wärmeleitfähigkeit zu kleben. Anschließend wird das Substrat mithilfe von Lasern abgezogen. Chips mit dieser Struktur lösen das Problem des Engpasses bei der Wärmeableitung, aber der Prozess ist kompliziert. Besonders, Der Prozess der Substratumwandlung ist schwer zu realisieren, und die Erfolgsquote in der Produktion ist ebenfalls niedrig. Jedoch, mit der Entwicklung der Technologie, Die vertikale Verpackung von UV-LED ist immer ausgereifter geworden.

dreidimensionale vertikale struktur

Jetzt gibt es eine neue dreidimensionale vertikale Struktur (Filmeröffnungstechnologie). Im Vergleich zum LED-Chip mit vertikaler Struktur, Sein Hauptvorteil besteht darin, dass kein Golddraht benötigt wird, Dadurch ist es dünner und die Wärmeableitungswirkung ist besser. Es ist einfacher, einen größeren Antriebsstrom einzuführen. Da die Dünnschicht-Chipstruktur Strom durch das Durchgangsloch überträgt, Das Durchgangsloch muss isoliert und geschützt sein. Die Isolierschicht ist sehr dünn und neigt manchmal zum Versagen, Daher sind die Anforderungen an den Prozess sehr hoch.

Da die Lichtausbeute von UV-LEDs geringer ist als die von Beleuchtungs-LEDs, Verpackungen mit vertikaler Struktur werden im Allgemeinen für eine höhere Lichtausbeute ausgewählt. Mit zunehmender Reife der Dünnschicht-Perforationstechnologie, Die Anwendungen werden immer häufiger.

COB

Zusätzlich, Wir werden auch eine kurze Erklärung von COB geben. COB bedeutet Chip on Board. Anders als unsere herkömmliche Verpackungsmethode für SMD-Geräte, Der Chip wird direkt auf dem Substrat befestigt. Entspricht einer Bare-Chip-Verpackung, Die Integrationsdichte des Chips kann erheblich verbessert werden, und es hat offensichtliche Vorteile im Bereich der Hochleistungsbeleuchtung.

Jedoch, aufgrund des relativ großen Lichtaustrittswinkels der LED, ohne optisches Design ist die nutzbare Lichtausbeute gering. Außerdem, Das ultraviolette Licht hat einen offensichtlichen Alterungseffekt auf die organischen Verpackungsmaterialien. Die übermäßige Betonung der Integrationsdichte von Chips führt zu Problemen wie einer schlechten Wärmeableitung. daher, im Bereich UV-LED-Verpackungen, Die umfassenden Vorteile von COB sind nicht eindeutig. Jetzt ist eine neue Chip-Beschichtungstechnologie entstanden, wodurch der Effekt erzielt werden kann, Chips von der Verpackung zu befreien. Bis zur großflächigen Anwendung ist es jedoch noch ein weiter Weg.

Optisches Design (Bestrahlungsentfernung, Spotgröße, Leistungsdichte)

Denn die LED strahlt Licht in alle Richtungen ab, Um eine höhere Lichtausbeute zu erreichen, ist ein optisches Design erforderlich. Wir müssen ein wissenschaftliches und vernünftiges optisches Design entsprechend der Bestrahlungsentfernung durchführen, die erforderliche Lichtleistungsdichte, die Gleichmäßigkeit des Spots, usw. Zu den Geräten gehören reflektierende Becher, Primärlinsen, Sekundärlinsen, usw.

Zusätzlich, aufgrund der hohen Lichtdämpfungsrate des ultravioletten Lichts im Medium, Wir müssen mehrere Bewertungen zur Auswahl der Linsenmaterialien durchführen (Quarzglas, Glas mit hohem Borosilikatgehalt, gehärtetes Glas, usw.). Sie können Materialien mit hoher Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht wählen. Diese Materialien tragen auch dazu bei, Materialabsorption und Temperaturanstieg bei langfristiger Bestrahlung mit ultraviolettem Licht zu vermeiden.

Leistungsauswahl (Konstantstromquelle, Konstantspannungsquelle, großes Netzteil, kleines Netzteil)

Allgemein gesprochen, UV-LED-Lichtquellen werden von Konstantstromquellen betrieben. Warum eine relativ teure Konstantstromquelle anstelle einer kostengünstigeren wählen?? Dies hängt mit den Volt-Ampere-Eigenschaften des LED-Chips zusammen.

Wie wir alle wissen, Ein Halbleiter wird zum Leiter, wenn die Spannung den Nennwert überschreitet. Wenn die Durchlassspannung die Startspannung überschreitet, Eine geringfügige Spannungsänderung führt zu einer schnellen Stromänderung. Gleichzeitig, wenn die Temperatur steigt, Die Spannungsänderung führt zu einer schnelleren Stromänderung. Die Lichtausbeute und die praktische Lebensdauer des LED-Chips stehen in direktem Zusammenhang mit der Stromstärke, Daher ist die Wahl eines Konstantstromquellenantriebs vorteilhafter für die Stabilität des Systems.

Ob Sie sich für ein großes oder ein kleines Netzteil entscheiden sollen, Es gibt keinen einheitlichen Standard. Jedes hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Die am besten geeignete Lösung besteht darin, die Anwendungsanforderungen zu berücksichtigen und zu entscheiden, welche wichtiger ist: kleinere Lautstärke oder präzisere Steuerung.

Thermisches Design (Luftkühlung, Wasserkühlung, Chipkühlung, und Leistungskühlung)

Wenn elektrische Energie in Lichtenergie umgewandelt wird, es gibt viel Wärme ab (UVA-Band, Strom: Licht: Hitze = 10: 3: 7). Und die Temperatur beeinflusst die Lebensdauer von LED-Chips. Im Prozess der Fotohärtung, um eine höhere optische Leistungsdichte bereitzustellen, Oft ist es notwendig, LED-Chips mit hoher Dichte zu integrieren. Dies stellt hohe Anforderungen an die Wärmeableitung. Wie eine effiziente Wärmeableitung erreicht und sichergestellt werden kann, dass die Sperrschichttemperatur von LED-Chips in einem angemessenen Bereich liegt, erfordert ebenfalls wissenschaftliches Design.

Aufgrund der relativ großen Wärmeentwicklung von Hochleistungs-UV-LEDs, Die herkömmliche luftgekühlte Wärmeableitungseffizienz kann die Anforderungen nicht erfüllen. Im Allgemeinen sind wassergekühlte Methoden erforderlich.

Beim Entwurf des Wärmeableitungssystems, Wir müssen die Gesamteffizienz der Wärmeableitung berücksichtigen. Zusätzlich, Auch die Gleichmäßigkeit der Wärmeableitung ist wichtig, um eine gleichmäßige Wärmeableitung zu gewährleisten. Die Ausrüstung umfasst viele elektronische Komponenten. Um das Phänomen der Kondenswasserbildung zu vermeiden, Die Temperatur des Kühlwassers sollte nicht unter 26°C eingestellt werden. Außerdem, weil das System ein Hochleistungsnetzteil verwendet, um 8% des Stroms wird in Wärmeenergie umgewandelt. Um die Stabilität der Stromversorgung zu schützen, Außerdem ist es notwendig, die entstehende Wärme abzuleiten.

Temperaturkontrollsystem (Vorwarnung)

Entspricht einem Online-Thermometer, Es überwacht die Temperatur des Lampenpanels in Echtzeit. Zusammenarbeit mit einem Überhitzungsschutzgerät, Es gewährleistet die Stabilität des Gerätebetriebs und verlängert die Lebensdauer der Geräte.

Intelligentes Steuerungssystem (hohe Effizienz, Energieeinsparungen)

Infrarotsensoren für eingehendes Material können automatisch auf eine LED-Lichtquelle umschalten. Der Höhensensor des eingehenden Materials passt die Höhe der Lichtquelle und die Lichtintensität entsprechend den Aushärtungsparametern der Systemdatenbank an. Diese Geräte tragen dazu bei, die beste Heilung zu erreichen und das Ziel einer hohen Effizienz und Energieeinsparung zu erreichen.

Anfängliche Investitionskosten und langfristige Betriebskosten von LED-Härtungsgeräten

LED-Härtungsgeräte bestehen aus vier Hauptteilen: ein Lichtquellensystem, Stromversorgungssystem, ein Wärmeableitungssystem, und ein intelligentes Steuerungssystem. Es handelt sich um ein systemtechnisches Problem. Ob die LED-Härtungsausrüstung gut ist oder nicht, hängt von der allgemeinen Zuverlässigkeit und Stabilität des Systems ab. Leistungsstarke Ausrüstung bedeutet niedrige Betriebskosten. Hinzu kommen extrem niedrige Wartungskosten, Ein Satz LED-Härtungsgeräte kann seine Kosten nach zwei Jahren stabilen Betriebs amortisieren. Ein weiteres Thema, das allen in der Farbbeschichtungsindustrie am meisten Sorgen bereitet, sind die Kosten für LED-Farben. Die Kosten für den Trägerlack für gewöhnliche LED-Härtungsgeräte sind um etwa 10 % gestiegen 30%. Für leistungsstarke LED-Geräte, Die Kosten für die unterstützende Farbe sind um ca. gestiegen 5%.

Der neueste Fortschritt der UV-LED-Lichtquellentechnologie

Verwandte Konzepte

Elektronischer Übergang:

Ein elektronischer Übergang ist im Wesentlichen eine Änderung der Energie der Elektronen in den Teilchen (Atome, Ionen, oder Moleküle) von Stoffen. Die Elektronen in der äußeren Hülle eines Teilchens absorbieren beim Übergang von einem niedrigen auf ein hohes Energieniveau Energie. Beim Übergang von einem hohen Energieniveau zu einem niedrigen, es wird Energie freisetzen. Der Betrag ist der absolute Wert der Differenz zwischen den Energien zweier Energieniveaus. Die Elektronen des Atoms kehren vom angeregten Zustand in den Grundzustand zurück, und sie werden Energie mit Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge freisetzen. Ist es ein bisschen vertraut?? Der Photoinitiator absorbiert die Energie der Strahlung und wechselt vom Grundzustand in den angeregten Zustand. Anschließend zersetzt es freie Radikale und löst die Reaktion zwischen dem Monomer und dem Harz aus. Nur ein umgekehrter Vorgang.

Bandbreite:

Unter Bandlücke versteht man die Breite der Bandlücke (die Einheit ist Elektronenvolt (ev)). Die Energie von Elektronen in Festkörpern wird nicht kontinuierlich gemessen, sondern liegt in einigen diskontinuierlichen Energiebändern. Strom leiten, Es müssen freie Elektronen oder Löcher vorhanden sein. Das Energieband, in dem freie Elektronen existieren, wird Leitungsband genannt, und das Energieband, in dem freie Löcher existieren, wird Valenzband genannt. Damit aus den gebundenen Elektronen freie Elektronen oder Löcher werden, Sie müssen genügend Energie erhalten, um vom Valenzband in das Leitungsband überzugehen. Der Minimalwert dieser Energie ist die Bandbreite.

Quanteneffizienz:

Interne Quanteneffizienz: die Effizienz der Umwandlung von Elektrizität in Licht.

Externe Quanteneffizienz: die Effizienz der Lichtextraktion.

In der Injektionshalbleiterlaserröhre, Das Verhältnis der im PN-Übergangsbereich pro Zeiteinheit erzeugten Photonen zum Logarithmus des injizierten Elektronenlochs wird als Quanteneffizienz bezeichnet. Ein Teil der in die Diode injizierten Ladungsträger wird durch Elektron-Loch-Paare rekombiniert. Die anderen fließen durch den Tunneleffekt des Übergangsbereichs und andere Mechanismen ab. Ein Teil der rekombinierten Träger setzt Energie in Form von Licht frei, und der andere Teil kann auch thermische Energie freisetzen, die in Gitterschwingungen oder anderen Energieformen vorliegt. Diese Art der Rekombination wird als strahlungslose Rekombination bezeichnet.

Die interne Quanteneffizienz ist die quantitative Beziehung, die den Anteil der Lumineszenzrekombination am gesamten physikalischen Prozess beschreibt. Jedoch, Die erzeugten Photonen können das Gerät nicht vollständig verlassen, da es zu Verlusten wie Absorption kommt, Streuung, und Beugung im äußeren PN-Übergang. Der Parameter, der diese Leistung des Geräts charakterisiert, ist die externe Quanteneffizienz. Es ist das Verhältnis der Anzahl der pro Zeiteinheit außerhalb des Geräts abgegebenen Photonen zur Anzahl der in den EN-Übergang injizierten Elektron-Loch-Paare.

So emittieren Sie UV-LED-Licht

Nach dem Prinzip des elektronischen Übergangs, Die Elektronen des Atoms kehren vom angeregten Zustand in den Grundzustand zurück und geben mit Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge Energie ab (Sie senden elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Wellenlänge aus).

Wenn wir also etwas herstellen wollen, das ultraviolette Strahlen aussenden kann, Es gibt zwei Methoden. Die erste Methode besteht darin, ein Atom zu finden, dessen Energieunterschied zwischen dem angeregten Zustand seiner Elektronen und dem Grundzustand gerade im Bereich der ultravioletten Strahlung liegt. Die herkömmliche Quecksilberlampe ist derzeit die am weitesten verbreitete UV-Lichtquelle.

Die zweite Methode besteht darin, das Prinzip der Halbleiterlichtemission zur Herstellung einer Lichtquelle im UV-Band zu nutzen. III-V-Halbleitermaterialien wie Indiumgalliumnitrid (InGaN) liegen einfach zwischen den blauen und ultravioletten Lichtbändern. Durch Veränderung des Verhältnisses dieser Materialien, Wir können ultraviolettes und sichtbares Licht in verschiedenen Wellenlängen erzeugen.

Gründe für den Mangel an UVB und UVC

Obwohl theoretisch, Durch das Verhältnis der Leuchtstoffe kann jede beliebige Lichtwellenlänge realisiert werden, Die Arten von UV-LED-Chips sind noch sehr begrenzt. Die Hochleistungschips für industrielle Anwendungen liegen grundsätzlich im UVA-Band von 365 nm bis 415 nm. Auch UVB und UVC verzeichneten in den letzten zwei Jahren einen Boom-Trend, Die meisten von ihnen werden jedoch für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch wie die Sterilisation verwendet.

Dafür gibt es mehrere Gründe:

1) Die Struktur von Kristallmaterialien

Die Materialien bestimmen das Niveau leuchtende Effizienz (Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung). Das 365–405 nm UV-A kann Galliumnitrid verwenden (GaN) und Indiumgalliumnitrid (InGaN) mit hoher Lichtausbeute. Aber für UV-B und UV-C, Die gesamte Struktur besteht aus Aluminiumgalliumnitrid (Algan) Material mit geringer Lichtausbeute. Denn GaN und InGaN absorbieren ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 365 nm. Dies führt dazu, dass die Lichtausbeute von UVB und UVC äußerst gering ist.

2) Wärmeissipation

Nach dem Prinzip der Energieeinsparung, eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von 2% bedeutet das 98% des Stroms wird in Wärme umgewandelt. Und die Lebensdauer und Lichtausbeute des LED-Chips sind umgekehrt proportional zur Temperatur. Daher sind die Anforderungen an die Ableitung extrem hoch. Gemäß den vorhandenen Wärmeableitungsmethoden, Bei leistungsstarken UVB- und UVC-Chips ist eine effektive Wärmeableitung nicht möglich.

3) Paket des Chips

Zum Schutz des LED-Chips, Der Chip muss verpackt sein. Die LED strahlt Licht in alle Richtungen ab und muss mit einer Linse zur Lichtbündelung ausgestattet werden. Aber außer Quarzglas, Die meisten Materialien haben eine sehr geringe Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht. Und mit einer kürzeren Wellenlänge, die Transmission nimmt exponentiell ab. Wenn also die Lichtausbeute bereits niedrig ist und ein Teil davon von der Linse absorbiert wird, das durchdringbare Licht wird noch schwächer sein. Es ist nahezu unmöglich, industrielle Anwendungen zu realisieren.

Auch die aktuellen UVB- und UVC-Chips nutzen den UVA-Reaktionsofen zur Kristallzüchtung. Zusätzlich zu den Mängeln des Materials selbst, Es gibt auch Probleme wie die Nichtübereinstimmung zwischen Substrat und Kristall. Außerdem, Die Kosten bleiben hoch. Gesamt, aufgrund der geringen Lichtausbeute von UVB und UVC, ihre hohen Kosten, und die höheren Anforderungen an eine gezielte Wärmeableitung, Es ist schwierig, leistungsstarke UVB- und UVC-Lichtquellen zu realisieren. Eine großindustrielle Nutzung ist nur möglich, wenn ein großer technologischer Durchbruch gelingt.

Zusammenfassen

Mit dem rasanten Wachstum der UV-LED-Nachfrage, Auch die Zahl der Hersteller und Montagewerke nimmt zu. Allerdings ist es bedauerlich, dass die Überspannungshersteller nicht nur eine große Anzahl minderwertiger LEDs einsetzen, sondern auch nicht über genügend Erfahrung verfügen.

Die Auswahl hochwertiger UV-LEDs hängt auch von der Qualifikation des Herstellers ab. Genauso wie wir Krankenschwestern in Krankenhäusern auswählen, Praktikanten werden niemals besser sein als die Oberschwester. Lieferanten mit langjähriger Produktionserfahrung produzieren seit vielen Jahren, und sie werden in Bezug auf das Designerlebnis besser sein, Technologie, und Produktionskapazität. Mokolight, was hat 16 Jahre Produktionserfahrung, ist die erste Wahl, wenn es um Technologie und Qualität geht.

Die Gestaltung entsprechend den Anwendungs- und Marktanforderungen ist das effektivste Mittel, um Benutzern zu dienen. Wenn die Anwendung eine High-End-Lösung erfordert, dann Auswahl des Chiplieferanten, Designerfahrung, und Tests sind Faktoren, die berücksichtigt werden sollten. Wenn der Preis nicht der wichtigste Faktor ist, Sie müssen über weitere Punkte nachdenken, die gute von schlechten UV-LEDs unterscheiden. Sie können eine langfristige Zusammenarbeit mit UV-LED-Lieferanten aufbauen, die in der Lage sind, Verpackungsqualitäten zu klassifizieren und Zuverlässigkeitstests durchzuführen. Es wird hilfreicher sein, hochwertige und zuverlässige UV-LED-Lösungen zu erreichen.