Ультрафиолетовый светодиод

Ультрафиолетовый (UV) светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, спектр излучения которого лежит в диапазоне длин волн от 100 до 400 нм. Этот диапазон не виден человеческому глазу и находится между видимой частью спектра и рентгеновским излучением. Воздействие ультрафиолетового света на различные материалы настолько разнообразно, что сферы применения UV-источников света распространяются на обычную или пищевую промышленность, медицину, косметологию, банковское дело или криминалистику.

Принцип работы

В основе физического принципа работы ультрафиолетового светодиода лежит способность полупроводникового перехода излучать свет при прохождении через него постоянного тока определенной величины. Яркость свечения регулируют изменением силы тока, а диаграмму направленности формирует вторичная оптика светильника или линза, расположенная непосредственно над светоизлучающим кристаллом.

Появление светодиода с ультрафиолетовым свечением стало возможным после разработки в 1993 году светодиода синего света на основе нитрида галлия (GaN). Сюдзи Накамура, инженер компании Nichia, получил за эту работу Нобелевскую премию по физике.

Особенностью работы мощных ультрафиолетовых светодиодов, так же как и их аналогов видимой части спектра, выступает проблема отвода тепла от излучающего кристалла. Эта особенность связана с низким коэффициентом полезного действия светоизлучающего полупроводникового перехода, величина которого практически не превышает 50%.

Технические параметры UV-светодиодов

За небольшим исключением, технические характеристики светодиодных источников света с ультрафиолетовым излучением повторяют параметры светодиодных кристаллов видимой части спектра. К основным параметрам UV-светодиодов относятся следующие характеристики:

• длина волны излучаемого света лежит в пределах от 100 до 400 нм. Этот параметр указывается в паспорте осветительного прибора и выступает ориентиром для разных сфер применения.
• световой поток служит основной характеристикой светодиодного кристалла и напрямую связан с его мощностью. Световой поток измеряют в люменах, но для светодиодов с узкой диаграммой направленности иногда указывают силу света — световой поток деленный на телесный угол. Измеряется сила света в канделах.
• номинальный рабочий ток указывается для паспортной мощности светодиода и служит для расчета параметров блока питания (драйвера).
• прямое напряжение показывает падение напряжения питания на светодиоде в открытом (светящемся) состоянии. Для ультрафиолетовых изделий составляет величину от 3 до 4,5 вольт.

Такие параметры светодиодных источников видимого света, как коэффициент пульсации, индекс цветопередачи и цветовая температура, дляультрафиолетовых изделий не актуальны.

Варианты исполнения

Корпус светодиода с UV-излучением зависит от назначения прибора и его мощности. Для маломощных светодиодных источников света используются металлические корпуса TO-18 или TO-39 с плоскими или полусферическим линзами.

Также доступны стандартные круглые корпуса со сферической линзой.

Корпуса для мощных светодиодных источников света ультрафиолетового спектра выполняют функцию отвода тепла и их исполнение более разнообразно. Один из наиболее распространенных вариантов – стандартный корпус Emitter предназначенный для прямого монтажа, так же как и специализированные SMD корпуса для монтажа на поверхность.

Сферы применения

Области применения светодиодов с ультрафиолетовым спектром излучения гораздо шире, чем у обычных светодиодов видимого спектра и чаще всего связаны с заменой классических источников ультрафиолетового излучения:

• в медицине ультрафиолетовые светодиоды служат для целей дезинфекции или как источник затвердевания композитных пломб в стоматологии;
• промышленной областью применения ультрафиолетовых источников света выступает процесс ускоренной полимеризации клеев и компаундов, чувствительных к UV-части спектра;
• в банковском деле ультрафиолет служит индикатором подлинности банкнот, а в криминалистике обнаруживает следы крови или следы специальной краски на меченых купюрах для дачи взяток;
• обеззараживание воздуха с помощью ультрафиолетовых лучей широко применяется в косметологии или медицине;
• кратковременное облучение УФ-лучами тепличных овощей способствует выработке полифенолов, которые имеют антиоксидантные свойства.

Исследования в области применения ультрафиолетовых светодиодов продолжаются и новые сферы их применения не заставят себя долго ждать.