UV LED -lichtbrontechnologie

Het kernbestanddeel van UV-LED-producten is de UV-LED-lichtbron. Met de ontwikkeling van technologie, de ultraviolette lichtsnelheid van de UV-LED-lichtbron is voortdurend verbeterd, en de productiekosten zijn verlaagd. Het vervangt op grote schaal de originele UV-kwiklamp op verschillende gebieden. De vooruitgang van de UV-LED-lichtbrontechnologie speelt een zeer belangrijke rol bij de popularisering van UV-LED-producten. In deze passage, wij zullen informatie met u delen over de ontwikkeling van UV-LED's in de afgelopen twee jaar.

Waarom bestuderen we lichtbronnen??

De volledige uitdrukking van stralingsuitharding zou moeten zijn “het gebruik van een stralingsbron als energie om de uitharding van UV-materialen te bevorderen“. De kernvraag hier is hoe genezing te bereiken. Of het nu UV of EB is, het zijn beide energiebronnen die nodig zijn voor UV-uitharding. Net zoals je een basiskennis hebt van de prestaties van een auto voordat je gaat rijden, als beoefenaar van stralingsuitharding, we moeten iets weten over de lichtbronnen. Het is noodzakelijk om een ​​diepgaand inzicht te hebben in hun prestatiekenmerken, gebruiksmethoden, enz. Er zijn twee doeleinden om UV-LED-lichtbronnen en UV-materialen samen te bespreken. Eerst, laat degenen die UV-materialen maken weten wat LED-lichtbronnen kunnen doen. De tweede is om degenen die LED-lichtbronnen maken te laten weten welke UV-coatings ze nodig hebben.

Kenmerken van UV-LED-lichtbron

Het is beter om het een te noemen “ultraviolet LED-lichtbronsysteem”. Hoewel de opkomst van UV-LED-lichtbronnen recent is, stralingsuitharding heeft een lange geschiedenis. De ontwikkeling en toepassing van de kwiklamptechnologie zijn zeer volwassen geweest, Daarom gebruiken we meestal kwiklampen als standaardlichtbronnen. De LED-lichtbron lijkt meer op een formule-type lichtbron die beter instelbaar is. Het heeft een relatief lange industriële keten, dat is een systematisch project.

Vanwege de eisen van energiebesparing en milieubescherming, we hopen traditionele kwiklampen te vervangen door UV-LED's. Bij het bespreken van de kenmerken, het is intuïtiever om een ​​tabel te maken en LED's te vergelijken met kwiklampen.

Tafel 1. Vergelijking van LED-lampen en traditionele kwiklampen

Emissiespectrum van UV-LED-lampen

Deze foto is een klassieke vergelijking van de emissiespectra van UV-LED's en kwiklampen. Van de foto, we kunnen zien dat de emissiespectra van kwiklampen continu zijn, variërend van ultraviolet tot infrarood. Vooral in het gedeelte van UVB naar kortegolf-UVA, de lichtintensiteit is relatief geconcentreerd. Terwijl het emissiespectrum van LED's relatief smal is, 60% van het licht ligt binnen het golflengtebereik van 10 nm. De gebruikelijke pieken zijn 365 nm en 395 nm (inbegrepen 385, 395, en 405nm ) lichte banden.

Energiebesparing van UV-LED-lampen

De foto-elektrische conversie-efficiëntie en lichtefficiëntie beïnvloeden het energieverbruik van het systeem. Op het gebied van UV-uitharding, het is ook noodzakelijk om rekening te houden met de efficiëntie van ultraviolet licht op initiatoren. De foto-elektrische conversie-efficiëntie van kwiklampen is zeer hoog. Het licht dat door kwiklampen wordt uitgezonden, bestaat voornamelijk uit zichtbaar licht en infrarood licht, en het ultraviolette licht is daar alleen maar verantwoordelijk voor 30%.

Op dit moment, de foto-elektrische conversie-efficiëntie van 365 nm is slechts ongeveer 30%, en de foto-elektrische conversie-efficiëntie van 395 nm is ongeveer 60-70%. Volgens het principe van energiebesparing, de overige 70% (365nm) elektriciteit wordt omgezet in warmte. Het enige verschil is dat de warmte van de LED via de achterkant via de lampplaat wordt afgevoerd, dus het heeft de titel van “koude lichtbron”. Terwijl de warmte van de kwiklamp door de reflector gaat en vanaf de voorkant uitstraalt. UV-LED-lichtbronnen hebben doorgaans luchtkoeling nodig om de warmte af te voeren, en krachtige UV-LED-lichtbronnen hebben een waterkoeler nodig. In aanvulling, aangezien de molaire uitdovingscoëfficiënt van de meeste foto-initiatoren in de LED-band erg laag is, om hetzelfde aantal initiatoren te activeren is een hogere LED-lichtintensiteit nodig.

Wat echt energie kan besparen, is dat UV-LED's onmiddellijk kunnen worden gebruikt, bereik nauwkeurige verlichting door optisch ontwerp, en verbetering van de effectieve lichtefficiëntie. Bijvoorbeeld, we kunnen de werkuren van LED-lichtbronnen in de industriële productie effectief verkorten door de samenwerking van infrarooddetectie en intelligente besturing. Deze methode bespaart veel energie.

De milieubescherming van UV-LED-lampen

De milieuvervuiling van kwiklampen kent twee hoofdpunten. Ten eerste bevat het emissiespectrum van kwiklampen ver-ultraviolet licht onder de 200 nm, waardoor ozon ontstaat. Veel werkplaatsmedewerkers melden dat kwiklampen stinken, en dit is de hoofdoorzaak. Seconde, De levensduur van kwiklampen is relatief kort, dat is alleen 800-1000 uren, en de secundaire vervuiling (kwikvervuiling) veroorzaakt door weggegooide kwiklampen is altijd een moeilijk probleem geweest om op te lossen. Er wordt gemeld dat het jaarlijkse energieverbruik van de verwijdering van kwikafval de kracht van twee Three Gorges-waterkrachtcentrales vereist. Wat zelfs nog verschrikkelijker is, is dat er momenteel geen goede manier bestaat om afvalkwik volledig te verwijderen.

UV-LED's hebben dit probleem niet. Omdat mensen steeds meer aandacht besteden aan energieverbruik en milieubescherming, Kwikvrije lampen zijn de consensus geworden, en diverse elektronische producten en industriële producten zijn actief op zoek naar alternatieven voor kwik. Daarom, wanneer de kwiklampproducten voor UV-uitharding volledig kunnen worden geëlimineerd, hangt af van de ontwikkeling van UV-LED's op het gebied van UV-uitharding.

Koude lichtbron

Deze “koude” geeft de temperatuur aan van de holte van de uithardingsapparatuur. In werkelijkheid, de warmte die door de UV-LED wordt gegenereerd, is enorm. Maar omdat de warmte wordt afgevoerd door het warmteafvoersysteem van de backplane, de temperatuur van het lichtgevende oppervlak van de UV-LED is lager dan die van kwiklampen. Een ander punt is dat UV-LED's hoogenergetisch ultraviolet licht uitstralen, het substraat zal ook warmte genereren na het absorberen van de energie. In een experiment over de doorlaatbaarheid van glas voor ultraviolet licht, experts vergaten de UV-LED-lichtbron op tijd uit te schakelen. Als gevolg hiervan, de houten plank die als steunplank werd gebruikt, was in minder dan verbrand 10 seconden. Daarom, toen we de UV-LED-uithardingsmachine ontwierpen, we hebben veiligheidsvoorzieningen toegevoegd. Wanneer het spoor niet beweegt, de UV-LED-lichtbron kan niet worden geopend.

Andere voordelen van UV-LED-lampen

Ultraviolette LED heeft een smalle golflengte en kan een nauwkeurige uitharding bereiken. Enerzijds, het kan lokale nauwkeurige uitharding bereiken, zoals 3D-printen. Anderzijds, het kan beter verschillende graden van uitharding bereiken door de selectie van verschillende initiatoren.

De ultraviolette LED-lichtbron heeft een chipstructuur en kan in lengte worden aangepast, breedte, bestralingshoek, enz. Er kan een puntlichtbron van gemaakt worden, een lijnlichtbron, of een oppervlaktelichtbron om aan verschillende eisen van het bestralingsproces te voldoen.

Wat voor soort UV-LED-lichtbron

Net zoals degenen die UV-coatings aanbrengen de lichtbron moeten begrijpen, we moeten het ook begrijpen als we onderzoek en ontwikkeling doen op het gebied van UV-LED. Het UV-LED-uithardingssysteem is een systematisch project. Zonder een diep begrip van UV-materialen en UV-uitharding, we kunnen klanten niet tevreden stellen met onze UV-LED-lampen. Je kunt ook zien dat veel coatingfabrieken de afgelopen twee jaar UV-LED-uithardingsapparatuur hebben geïnstalleerd, maar de meeste zijn decoraties geworden. Dat komt omdat ze er geen volledig inzicht in hebben.

Drie parameters

In het proces van lichtuitharding, drie hoofdparameters zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden: golflengte, lichtintensiteit, en totaalwerk. De golflengte bepaalt of de foto-initiator kan worden geactiveerd. De lichtintensiteit bepaalt de initiatie-efficiëntie van ultraviolet licht, die rechtstreeks van invloed is op het oppervlak. De gevolgen van drogen (anti-oxidatie en polymerisatieremming) en diepe uitharding, en het totale werk bepaalt of de uitharding grondig kan zijn.

De status quo

Daarom, wanneer we werken aan LED-lichtbronoplossingen, we moeten vanuit verschillende perspectieven denken. Bijvoorbeeld, de golflengtevereisten van UV-materialen van klanten, de minimale energie die nodig is voor het uitharden, de tijd die nodig is voor uitharding, de afstand van de bestraling, de absorptie en reflectie van licht door pigmenten en vulstoffen, enz. Helaas, tijdens het communicatieproces met klanten, we ontdekten dat de meeste van hen geen specifieke antwoorden konden geven. Het grotere probleem is dat de meeste klanten LED-lichtbronnen niet begrijpen, en beschouwen LED-lichtbronnen als standaardproducten zoals kwiklampen. Daarom, we doen ons best om theoretische ondersteuning te bieden en UV-LED-lichtbronnen en UV-coatings systematisch als geheel te bestuderen.

Het doel van het UV-LED-lichtuithardingsexperiment is om de mogelijkheden van UV-coatings en LED-lichtbronnen te verleggen. Het doel is om het meest geschikte evenwichtspunt te vinden. Wat LED's betreft, het is noodzakelijk om de meest geschikte lichtbronparameters te vinden voor een optimale uitharding, afhankelijk van de formulering van de coating.

Hoe maak je een UV-LED-lichtbron?

Nadat u de vereisten voor het uitharden van de lichtbron kent, de volgende stap is het maken van de lichtbron.

Zoals eerder vermeld, het onderzoek en de ontwikkeling van LED-lichtbronnen is een systematisch project met een lange industriële keten en een grote overspanning. Het omvat kristalgroei, chip snijden, chipverpakking, optisch ontwerp, en de integratie van lichtbronmodules. Daarnaast, de selectie van het voedingssysteem en het ontwerp van het warmteafvoersysteem hebben ook een zeer belangrijke impact.

Chipselectie (golflengte, maat, merk)

De eerste stap is het bepalen van de golflengte van de chip. Evalueer vervolgens uitgebreid de relatie tussen kosten en efficiëntie volgens de parameters om chips van verschillende merken en specificaties te selecteren. Verschillende chips hebben een grote invloed op de kwaliteit van UV-lichtbronnen, Dus als het budget het toelaat, kies UV LED-chipproducten met grote chips en lange lengtes.

Chipverpakking (voormontage, flip-chip, verticaal, driedimensionaal verticaal)

Op dit moment, er zijn hoofdzakelijk vier soorten verpakkingsstructuren voor LED-chips, namelijk: aan de voorzijde gemonteerde structuur, flip-chip-structuur, verticale structuur, en driedimensionale verticale structuur. Op dit moment, gewone LED-chips nemen de formele structuur van saffiersubstraat over, die eenvoudig van structuur is en relatief volwassen in productietechnologie. Echter, vanwege de slechte thermische geleidbaarheid van saffier, de door de chip gegenereerde warmte is moeilijk over te dragen naar het koellichaam, wat beperkt is in krachtige LED-toepassingen.

Flip-chip-verpakking

Flip-chip-verpakkingen zijn een van de huidige ontwikkelingsrichtingen. Vergeleken met de aan de voorzijde gemonteerde structuur, de warmte hoeft niet door het saffiersubstraat van de chip te gaan. Het wordt rechtstreeks doorgegeven aan het silicium- of keramische substraat met een hogere thermische geleidbaarheid. Verdwijnt vervolgens via de metalen basis naar de externe omgeving. In aanvulling, omdat de flip-chip-structuur geen externe gouddraden vereist, de integratiedichtheid van de chip kan erg hoog zijn, het vergroten van het optische vermogen per oppervlakte-eenheid. Echter, zowel de flip-chipstructuur als de aan de voorzijde gemonteerde structuur hebben gemeenschappelijke gebreken, dat is, de LED p- en n-elektroden bevinden zich aan dezelfde kant van de LED. De stroom moet door de n-GaN-laag vloeien, resulterend in huidige congestie en hoge lokale warmteontwikkeling, die de aandrijfstroom beperkt.

verticale verpakking

De blue-ray-chip met een verticale structuur wordt geproduceerd op basis van een flip-chip. Dit soort chip wordt gebruikt om de chip van het traditionele saffiersubstraat ondersteboven te hechten op een siliciumsubstraat of een metalen substraat met betere thermische geleidbaarheid. Vervolgens gebruikt het lasers om het substraat af te pellen. Chips met deze structuur lossen het knelpuntprobleem van de warmteafvoer op, maar het proces is ingewikkeld. Speciaal, het proces van substraatconversie is lastig te realiseren, en het slagingspercentage voor de productie is ook laag. Echter, met de ontwikkeling van technologie, de verticale verpakking van UV-LED is steeds volwassener geworden.

driedimensionale verticale structuur

Nu is er een nieuwe driedimensionale verticale structuur (filmopeningstechnologie). Vergeleken met de verticale structuur LED-chip, het belangrijkste voordeel is dat er geen gouddraad nodig is, waardoor het dunner wordt en het warmteafvoereffect beter wordt. Het is gemakkelijker om een ​​grotere aandrijfstroom te introduceren. Omdat de dunne-filmchipstructuur stroom door het doorgaande gat zendt, het doorgaande gat moet worden geïsoleerd en beschermd. De isolatielaag is erg dun en heeft de neiging soms te bezwijken, de eisen aan het proces zijn dus zeer hoog.

Omdat de lichtopbrengst van UV-LED's lager is dan die van verlichtings-LED's, verpakkingen met verticale structuur worden over het algemeen geselecteerd vanwege een hoger lichtrendement. Naarmate de dunnefilmperforatietechnologie volwassener wordt, de toepassingen worden steeds gebruikelijker.

MAÏSKOLF

In aanvulling, Ook geven wij een korte toelichting op COB. COB betekent chip aan boord. Anders dan onze traditionele SMD-apparaatverpakkingsmethode, de chip is rechtstreeks aan het substraat bevestigd. Equivalent aan kale chipverpakking, de integratiedichtheid van de chip kan aanzienlijk worden verbeterd, en het heeft duidelijke voordelen op het gebied van krachtige verlichting.

Echter, vanwege de relatief grote lichtuitstralingshoek van de LED, zonder optisch ontwerp zal de bruikbare lichtefficiëntie laag zijn. Daarnaast, het ultraviolette licht heeft een duidelijk verouderingseffect op de biologische verpakkingsmaterialen. De overmatige nadruk op de integratiedichtheid van chips zal problemen veroorzaken zoals een slechte warmteafvoer. Daarom, op het gebied van UV-LED-verpakkingen, de uitgebreide voordelen van COB zijn niet verschillend. Nu is er een nieuwe chipcoatingtechnologie ontstaan, waarmee naar verluidt het effect kan worden bereikt dat chips worden uitgesloten van de verpakking. Maar er is nog een lange weg te gaan voordat grootschalige toepassing mogelijk is.

Optisch ontwerp (bestraling afstand, vlekgrootte, vermogensdichtheid)

Omdat de LED licht naar alle kanten uitstraalt, een optisch ontwerp is noodzakelijk om een ​​hogere lichtefficiëntie te bereiken. We moeten een wetenschappelijk en redelijk optisch ontwerp uitvoeren op basis van de bestralingsafstand, de vereiste lichtvermogensdichtheid, de uniformiteit van de plek, enz. De apparaten zijn voorzien van reflecterende cups, primaire lenzen, secundaire lenzen, enz.

In aanvulling, vanwege de hoge lichtverzwakkingssnelheid van ultraviolet licht in het medium, we moeten meerdere evaluaties uitvoeren bij de selectie van lensmaterialen (kwarts glas, hoog borosilicaatglas, gehard glas, enz.). U kunt materialen kiezen met een hoge transmissie van ultraviolet licht. Deze materialen helpen ook materiaalabsorptie en temperatuurstijging bij langdurige bestraling met ultraviolet licht te voorkomen.

Vermogensselectie (constante stroombron, constante spanningsbron, grote stroomvoorziening, kleine voeding)

Over het algemeen, UV-LED-lichtbronnen worden aangedreven door constante stroombronnen. Waarom kiezen voor een relatief dure constante stroombron in plaats van een goedkopere?? Dit heeft te maken met de volt-ampère-karakteristieken van de LED-chip.

Zoals we allemaal weten, een halfgeleider wordt een geleider wanneer de spanning de nominale waarde overschrijdt. Wanneer de voorwaartse spanning de startspanning overschrijdt, een kleine verandering in de spanning veroorzaakt een snelle verandering in de stroom. Tegelijkertijd, naarmate de temperatuur stijgt, de verandering in spanning zal een snellere verandering in stroom veroorzaken. De lichtopbrengst en de praktische levensduur van de LED-chip zijn direct gerelateerd aan de stroomsterkte, dus het kiezen van een bronaandrijving met constante stroom is gunstiger voor de stabiliteit van het systeem.

Wat betreft de keuze voor een grote voeding of een kleine voeding, er is geen uniforme standaard. Elk heeft zijn eigen voor- en nadelen. De meest geschikte oplossing is om de toepassingsvereisten te overwegen en te beslissen welke belangrijker is: kleiner volume of nauwkeurigere bediening.

Thermisch ontwerp (luchtkoeling, waterkoeling, chipkoeling, en stroomkoeling)

Wanneer elektrische energie wordt omgezet in lichtenergie, het straalt veel warmte uit (UVA-band, elektriciteit: licht: warmte = 10: 3: 7). En de temperatuur beïnvloedt de levensduur van LED-chips. Tijdens het fotohardingsproces, om een ​​hogere optische vermogensdichtheid te bieden, Vaak is het nodig om LED-chips met een hoge dichtheid te integreren. Dit stelt hoge eisen aan de warmteafvoer. Hoe je een efficiënte warmteafvoer kunt bereiken en ervoor kunt zorgen dat de junctietemperatuur van LED-chips binnen een redelijk bereik ligt, vereist ook een wetenschappelijk ontwerp.

Vanwege de relatief grote warmteontwikkeling van krachtige UV-LED's, de traditionele luchtgekoelde warmteafvoerefficiëntie kan niet aan de eisen voldoen. Over het algemeen zijn watergekoelde methoden vereist.

Bij het ontwerpen van het warmteafvoersysteem, we moeten rekening houden met de algehele efficiëntie van warmteafvoer. In aanvulling, de uniformiteit van de warmteafvoer is ook belangrijk om een ​​gelijkmatige warmteafvoer te garanderen. De apparatuur omvat veel elektronische componenten. Om het fenomeen van condenswater te vermijden, de temperatuur van het koelwater mag niet lager worden ingesteld dan 26°C. Daarnaast, omdat het systeem gebruik maakt van een krachtige voeding, over 8% van de stroomvoorziening wordt omgezet in warmte-energie. Om de stabiliteit van de stroomvoorziening te beschermen, het is ook noodzakelijk om de warmte die het genereert af te voeren.

Temperatuurcontrolesysteem (vroege waarschuwing)

Gelijk aan een online thermometer, het bewaakt de temperatuur van het lampenpaneel in realtime. Samenwerken met een oververhittingsbeveiliging, het zorgt voor de stabiliteit van de werking van de apparatuur en verlengt de levensduur van de apparatuur.

Intelligent controlesysteem (hoge efficiëntie, energiebesparing)

Infraroodsensoren voor binnenkomend materiaal kunnen automatisch overschakelen naar een LED-lichtbron. De hoogtesensor van het binnenkomende materiaal past de hoogte en de lichtintensiteit van de lichtbron aan volgens de uithardingsparameters van de systeemdatabase. Deze apparaten helpen bij het bereiken van de beste genezing en het doel van hoge efficiëntie en energiebesparing.

Initiële investeringskosten en exploitatiekosten op lange termijn van LED-uithardingsapparatuur

LED-uithardingsapparatuur bestaat uit vier hoofdonderdelen: een lichtbronsysteem, voedingssysteem, een warmteafvoersysteem, en een intelligent besturingssysteem. Het is een systeemtechnisch probleem. Of de LED-uithardingsapparatuur goed is of niet, hangt af van de algehele betrouwbaarheid en stabiliteit van het systeem. Hoogwaardige apparatuur betekent lage bedrijfskosten. Naast extreem lage onderhoudskosten, een set LED-uithardingsapparatuur kan zijn kosten terugverdienen na twee jaar stabiele werking. Een ander probleem waar iedereen zich in de verfcoatingindustrie het meest zorgen over maakt, zijn de kosten van LED-verf. De kosten van de ondersteunende verf voor gewone LED-uithardingsapparatuur zijn met ongeveer € gestegen 30%. Voor krachtige LED-apparatuur, de ondersteunende verfkosten zijn met ongeveer gestegen 5%.

De nieuwste vooruitgang op het gebied van UV-LED-lichtbrontechnologie

Gerelateerde concepten

Elektronische transitie:

Een elektronische overgang is in wezen een verandering in de energie van elektronen in de deeltjes (atomen, ionen, of moleculen) van stoffen. De elektronen in de buitenste schil van een deeltje zullen energie absorberen tijdens het overgangsproces van een laag naar een hoog energieniveau. Terwijl je overgaat van een hoog energieniveau naar een laag energieniveau, het zal energie vrijgeven. Het bedrag is de absolute waarde van het verschil tussen de energieën van twee energieniveaus. De elektronen van het atoom keren terug van de aangeslagen toestand naar de grondtoestand, en ze zullen energie vrijgeven met straling van verschillende golflengten. Is het een beetje bekend? De foto-initiator absorbeert de energie van de straling en verandert van de grondtoestand naar de aangeslagen toestand. Het ontleedt vervolgens vrije radicalen en veroorzaakt de reactie tussen het monomeer en de hars. Gewoon een omgekeerd proces.

Bandbreedte:

Bandafstand verwijst naar de bandbreedte van de bandafstand (de eenheid is elektronvolt (ev)). De energie van elektronen in vaste stoffen wordt niet continu gewaardeerd, maar bevindt zich in een aantal discontinue energiebanden. Om elektriciteit te geleiden, er moeten vrije elektronen of gaten zijn. De energieband waar vrije elektronen voorkomen, wordt de geleidingsband genoemd, en de energieband waar vrije gaten bestaan, wordt de valentieband genoemd. Zodat de gebonden elektronen vrije elektronen of gaten worden, ze moeten voldoende energie verkrijgen om van de valentieband naar de geleidingsband over te gaan. De minimale waarde van deze energie is de bandbreedte.

Kwantumefficiëntie:

Interne kwantumefficiëntie: de efficiëntie van het omzetten van elektriciteit in licht.

Externe kwantumefficiëntie: de efficiëntie van het extraheren van licht.

In de injectie-halfgeleiderlaserbuis, de verhouding tussen het aantal fotonen dat per tijdseenheid in het PN-overgangsgebied wordt gegenereerd en de logaritmen van het geïnjecteerde elektronengat wordt kwantumefficiëntie genoemd. Een deel van de in de diode geïnjecteerde dragers wordt opnieuw gecombineerd via elektron-gatparen. De andere stromen weg door het tunneleffect van het verbindingsgebied en andere mechanismen. Een deel van de gerecombineerde dragers geeft energie vrij in de vorm van licht, en het andere deel kan ook thermische energie vrijgeven die door roosters wordt getrild of andere vormen van energie. Dit type recombinatie wordt niet-stralingsrecombinatie genoemd.

De interne kwantumefficiëntie is de kwantitatieve relatie die het aandeel van luminescerende recombinatie in het hele fysieke proces beschrijft. Echter, De gegenereerde fotonen kunnen niet allemaal het apparaat verlaten omdat er verliezen zijn zoals absorptie, verstrooiing, en diffractie in de buitenste PN-overgang. De parameter die deze prestaties van het apparaat kenmerkt, is de externe kwantumefficiëntie. Het is de verhouding tussen het aantal fotonen dat per tijdseenheid buiten het apparaat wordt uitgezonden en het aantal elektron-gatparen dat in de EN-overgang wordt geïnjecteerd.

Hoe u UV-LED-licht uitstraalt

Volgens het principe van de elektronische transitie, de elektronen van het atoom keren terug van de aangeslagen toestand naar de grondtoestand en geven energie vrij met straling van verschillende golflengten (zenden elektromagnetische golven uit met verschillende golflengten).

Dus als we iets willen maken dat ultraviolette straling kan uitzenden, er zijn twee methoden. De eerste methode is het vinden van een atoom waarvan het energieverschil tussen de aangeslagen toestand van zijn elektronen en de grondtoestand net binnen het bereik van ultraviolette straling ligt.. De traditionele kwiklamp is momenteel de meest gebruikte UV-lichtbron.

De tweede methode is het gebruik van het principe van halfgeleiderlichtemissie om een ​​lichtbron in de UV-band te vervaardigen. III-V-halfgeleidermaterialen zoals indiumgalliumnitride (Uingan) val gewoon tussen de banden van blauw licht en ultraviolet licht. Door de verhouding van deze materialen te veranderen, we kunnen verschillende golflengten van ultraviolet en zichtbaar licht maken.

Redenen voor het ontbreken van UVB en UVC

Hoewel theoretisch, elke golflengte van licht kan worden gerealiseerd door de verhouding van luminescerende materialen, de soorten UV-LED-chips zijn nog steeds zeer beperkt. De krachtige chips voor industriële toepassingen bevinden zich in principe in de UVA-band van 365 nm-415 nm. UVB en UVC hebben de afgelopen twee jaar ook een bloeiende trend laten zien, maar de meeste worden gebruikt voor toepassingen met laag vermogen, zoals sterilisatie.

Hiervoor zijn verschillende redenen:

1) De structuur van kristalmaterialen

De materialen bepalen het niveau van lichtopbrengst (foto-elektrische conversie-efficiëntie). De 365-405 nm UV-A kan galliumnitride gebruiken (GaN) en indiumgalliumnitride (Uingan) met hoge lichtopbrengst. Maar voor UV-B en UV-C, de gehele structuur is gemaakt van aluminium galliumnitride (AlGaN) materiaal met lage lichtopbrengst. Omdat GaN en InGaN ultraviolet licht met een golflengte lager dan 365 nm zullen absorberen. Het resultaat hiervan is dat de lichtefficiëntie van UVB en UVC extreem laag is.

2) Warmteafvoer

Volgens het principe van energiebesparing, een foto-elektrische conversie-efficiëntie van 2% betekent dat 98% van de elektriciteit wordt omgezet in warmte. En de levensduur en lichtopbrengst van de LED-chip zijn omgekeerd evenredig met de temperatuur. De eisen voor dissipatie zijn dus extreem hoog. Volgens de bestaande warmteafvoermethoden, het is onmogelijk om effectieve warmteafvoer te bereiken voor krachtige UVB- en UVC-chips.

3) Pakket van de chip

Ter bescherming van de LED-chip, de chip moet verpakt zijn. De LED straalt licht uit in alle richtingen en moet voorzien zijn van een lens om het licht te concentreren. Maar behalve kwartsglas, de meeste materialen hebben een zeer lage transmissie van ultraviolet licht. En met een kortere golflengte, de transmissie daalt exponentieel. Dus wanneer het lichtrendement al laag is en een deel ervan door de lens wordt geabsorbeerd, het licht dat kan worden doorgelaten zal nog zwakker zijn. Het is vrijwel onmogelijk om industriële toepassingen te realiseren.

De huidige UVB- en UVC-chips gebruiken ook de UVA-reactieoven om kristallen te laten groeien. Naast de gebreken van het materiaal zelf, er zijn ook problemen zoals de mismatch tussen het substraat en het kristal. Daarnaast, de kosten blijven hoog. Algemeen, vanwege de lage lichtefficiëntie van UVB en UVC, hun hoge kosten, en de hogere eisen voor systematische warmteafvoer, het is moeilijk om UVB- en UVC-lichtbronnen met hoog vermogen te realiseren. Grootschalig industrieel gebruik is alleen mogelijk als er sprake is van een grote doorbraak in de technologie.

Samenvatten

Met de snelle groei van de vraag naar UV-LED's, Ook het aantal fabrikanten en assemblagefabrieken neemt toe. Maar het is betreurenswaardig dat de fabrikanten van stroomstootpieken niet alleen een groot aantal LED's van lage kwaliteit adopteren, maar ook niet genoeg ervaring hebben.

De keuze voor hoogwaardige UV-LED's hangt ook af van de kwalificaties van de fabrikant. Net zoals we verpleegkundigen kiezen in ziekenhuizen, stagiaires zullen nooit beter zijn dan de hoofdverpleegkundige. Leveranciers met langdurige productie-ervaring produceren al vele jaren, en ze zullen beter zijn in termen van ontwerpervaring, technologie, en productiecapaciteit. MOKOlicht, die heeft 16 jaar productie-ervaring, is de eerste keuze als het gaat om technologie en kwaliteit.

Ontwerpen om te voldoen aan de eisen van de toepassing en de markt is de meest effectieve manier om gebruikers te bedienen. Als de toepassing een high-end oplossing vereist, vervolgens de selectie van chipleveranciers, ontwerp ervaring, en testen zijn factoren waarmee rekening moet worden gehouden. Als de prijs niet de belangrijkste factor is, je moet nadenken over andere punten die goede van slechte UV-LED's onderscheiden. U kunt een langdurige samenwerking aangaan met UV-LED-leveranciers die de mogelijkheid hebben om verpakkingskwaliteiten te classificeren en betrouwbaarheidstests uit te voeren. Het zal nuttiger zijn om hoogwaardige en betrouwbare UV-LED-oplossingen te realiseren.