เมื่อเทียบกับไฟ LED ที่มองเห็นได้ไฟ LED UV เป็นตลาดที่เงียบสงบเพียง $ 30 ล้าน แต่ความก้าวหน้าล่าสุดในพลังงานที่เปล่งปลั่งและความเข้มได้เปิดใช้งานการกระจัดของโคมไฟไอปรอทในการใช้งานรวมถึงการบ่มด้วยรังสียูวีและการตรวจจับปลอมรายงาน LAURA PETERS
+ + + +
บทความนี้เผยแพร่ในฉบับเดือนกุมภาพันธ์ 2012 ของนิตยสาร LED
ดูสารบัญและดาวน์โหลดไฟล์ PDF ของฉบับเดือนกุมภาพันธ์ 2012 ที่สมบูรณ์
+ + + + +
ด้านล่างสเปกตรัมที่มองเห็นได้คือแถบความยาวคลื่นที่เรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ตั้งแต่ 100 ถึง 400 นาโนเมตรรังสีสามารถใช้อย่างมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อเครื่องสําอางทําการวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์วัสดุรักษา (รูปที่ 1) และฆ่าเชื้อน้ําท่ามกลางการใช้งานอื่น ๆ วันนี้เช่นเดียวกับกรณีที่มีไฟ LED ในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ไฟ LED UV เป็นเพียงการเริ่มต้นที่จะแทนที่แหล่งรังสียูวีที่จัดตั้งขึ้นในตลาดที่หลากหลาย
. FIG 1 ระบบบ่มด้วย UV-LED แบบระบายความร้อนด้วยอากาศ (ที่มา: เทคโนโลยี Phoseon)
รูปที่ 1.
"เมื่อเทียบกับอุตสาหกรรมแสงสว่าง LED หลายพันล้านดอลลาร์ตลาด UV-LED เป็นข้อผิดพลาดการปัดเศษที่ประมาณ $ 30 ล้าน แต่มันเติบโตอย่างรวดเร็ว" Mike Lim
โดยไกล, ตลาดการบ่มยูวีจะเพลิดเพลินกับไฟกระชากที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการนํายูวีนําเนื่องจากความก้าวหน้าค่อนข้างเมื่อเร็ว ๆ นี้ในความหนาแน่นของฟลักซ์ของชิป UV-LED เกินเครื่องหมาย 4W / cm2 ที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันที่จําเป็นเพื่อนําการบ่ม UV-LED ลงในโรงงานผลิต. "เป็นครั้งแรกที่ไฟ LED มาถึงความหนาแน่นของพลังงานที่ทําให้ไฟ LED UV แข่งขันกับแหล่งที่มีอยู่" Uwe Thomas
ยูวี-เอ, บี และ ซี
การบ่มเกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุไวต่อแสงข้ามซึ่งอาจเป็นหมึก (การพิมพ์) กาวหรือการเคลือบและดําเนินการเป็นหลักที่ 395 นาโนเมตร 385 นาโนเมตรหรือ 365 นาโนเมตรความยาวคลื่นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัม UV-A (315 -400 นาโนเมตร) แอปพลิเคชั่น UV-A ที่สําคัญอีกอย่างหนึ่งคือระบบตรวจสอบตามวิสัยทัศน์ของเครื่องจักร ไฟฉาย UV-LED ในช่วงนี้ใช้เพื่อตรวจจับการระบุและสกุลเงินที่ฉ้อโกงและให้ประโยชน์ของการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีแสงสว่างเพียงพอซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะใช้หลอดไฟปรอทไอ
ในสเปกตรัม UV-B (280-315 นาโนเมตร) การใช้งานสําหรับไฟ LED UV รวมถึงการบ่มการรักษาด้วยแสงทางการแพทย์การวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์และการค้นพบยา ได้รับการประเมินโดย บริษัท วิจัยตลาด Yole Développement (ลียง, ฝรั่งเศส) ว่า 90% ของการใช้งาน UV LED วันนี้ตั้งอยู่ในภูมิภาค UV-A และ UV-B (รูปที่ 4) Yole ได้ระบุว่าคาดว่าตลาดสําหรับไฟ LED UV จะเติบโต 30% ต่อปีจาก $ 25 ล้านใน 2010 ไปมากกว่า $ 100 ล้านใน 2016 . รูปที่ 5 แสดงให้เห็นถึงการคาดการณ์ในแง่ดีมากขึ้นจากสมาคมพัฒนาอุตสาหกรรม Optoelectronics สมาคมออปโตอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างประเทศและสมาคมอุตสาหกรรมโฟโตนิคส์ยุโรป
FIG 2 ตัวปล่อยรังสียูวีแบบหลายตายในแพคเกจเซรามิก (ที่มา: LED Engin)...
รูปที่ 2.
นอกเหนือจากการใช้งานเหล่านี้รังสี UV-B เป็นที่รู้จักกันว่ามีคุณสมบัติด้านสุขภาพที่เป็นประโยชน์รวมถึงการสังเคราะห์วิตามินดีตามธรรมชาติในมนุษย์ที่สัมผัสกับแสงแดด นอกจากนี้ UV-B ยังเร่งการผลิตโพลีฟีนในผักใบบางชนิดเช่นผักกาดหอมสีแดง โพลีฟีนเชื่อว่ามีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ. "โดยทั่วไปพืชเหล่านี้ปลูกในเรือนกระจกในวันนี้ซึ่งจงใจกรองส่วนรังสียูวีของสเปกตรัมเพื่อเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช ที่น่าสนใจเรามีหลักฐานว่าเมื่อพืชเหล่านั้นสัมผัสกับไฟ LED UV-B ในเวลาอันสั้นก่อนการเก็บเกี่ยวเนื้อหาโพลีฟีนอลของพวกเขาได้รับการส่งเสริมโดยไม่กระทบต่อมวลพืช "อธิบาย Cary Eskow ผู้อํานวยการระดับโลกของไฟ LED ขั้นสูงและการส่องสว่างสําหรับการตลาดอิเล็กทรอนิกส์ Avnet ในฟีนิกซ์ AZ ซึ่งกระจายไฟ LED UV เขายังคง" นี่เป็นวิธีใหม่ในการเพิ่มความน่าสนใจของอาหารบางชนิดโดยไม่ต้องใช้สารเคมี โพลีฟีนยังได้รับความสนใจเนื่องจากคุณสมบัติ anticarcinogenic, antiproliferative และ antimutagenic อ้างว่า. "
ในช่วงสเปกตรัม UV-C ที่ต่ํากว่า (100-280 นาโนเมตร) การใช้งาน LED หลักคือการทําหมันอากาศและน้ําและเครื่องมือวิเคราะห์ที่หลากหลายรวมถึงเครื่องมือวิเคราะห์ต่างๆรวมถึงเครื่องมือวัดสเปกโตรสโคปีและฟลูออเรสเซนต์ เครื่องตรวจจับสารเคมีและชีวภาพยังทํางานในช่วงสเปกตรัมนี้
ยูวีในช่วง 250-275 นาโนเมตรฆ่าเชื้อน้ําอากาศและพื้นผิวโดยการทําลาย DNA และ RNA ของจุลินทรีย์และป้องกันการสืบพันธุ์ของพวกเขา โดยเฉพาะ 275 นาโนเมตรเชื่อว่าเป็นความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสําหรับการกําจัดเชื้อโรคเช่น E-coli ในน้ํา ในความเป็นจริงวิศวกรที่ Sensor Electronic Technology Inc. (SETi) ซึ่งตั้งอยู่ในโคลัมเบีย SC ได้กําหนดว่า 275 นาโนเมตรเป็นความยาวคลื่นที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการฆ่าเชื้อโรคในน้ํา SETi ได้แสดงให้เห็นถึงการฆ่าเชื้อโรคในน้ําดื่มในระบบไหลผ่านโดยใช้พลังงานยูวีน้อยกว่า 40 เมกะวัตต์
ทางเลือกสําหรับโคมไฟอาร์คปรอท
ในการดําเนินงานบ่มการผลิตหลอดไฟปรอทไอจะถูกขัดขวางโดยอายุการใช้งานสั้น (2000-10,000 ชั่วโมง) การอุ่นเครื่องช้าและเวลาเย็นลงและการกระจายพลังงานสเปกตรัมกว้าง "นอกจากนี้กว่า 60% ของพลังงานที่ใช้กับหลอดไอปรอททั่วไปจะถูกแผ่กลับออกมาเป็นพลังงานอินฟราเรดกล่าวอีกนัยหนึ่งความร้อน"Eskow เขาเสริมว่าเอาต์พุตรังสียูวีของหลอดไอปรอทลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงชีวิตการทํางานเนื่องจากวัสดุอิเล็กโทรดบางส่วนระเหยการฝากฟิล์มไว้ด้านในของหลอดควอตซ์ซึ่งยูวีไม่สามารถเจาะได้เป็นผลให้ผู้ใช้ไม่สามารถคาดการณ์ปริมาณรังสียูวีที่สร้างขึ้นในภายหลังได้อย่างง่ายดาย บ่อยครั้งที่นี่เป็นพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญ
รูปที่ 3. ไฟ LED UV-C สําหรับการใช้งานฆ่าเชื้อโรคจาก Crystal IS, Inc. เมื่อเร็ว ๆ นี้ บริษัท ได้เข้าซื้อกิจการโดย Asahi Kasel ของญี่ปุ่น
รูปที่ 3.
โคมไฟปรอทมียอดหลักที่ 365 นาโนเมตร แต่ยอดเขาขนาดเล็กหลายจุดในภูมิภาคที่มองเห็นได้และอินฟราเรด (รูปที่ 7) ข้อเสียของยอดภายนอกเหล่านี้คือการสร้างความร้อนในระหว่างการพิมพ์และการดําเนินการบ่มอื่น ๆ "ด้วยพลาสติกและวัสดุที่ไวต่อความร้อนอื่น ๆ มีความท้าทายที่แท้จริงในการพิมพ์เพราะสื่อถูกบิดเบือนจากความร้อนของหลอดไฟปรอท"อธิบาย Steve Metcalf ซีอีโอและประธานของระบบการเคลื่อนไหวของอากาศ (AMS) ผู้ผลิตระบบบ่มที่อยู่ในแม่น้ําฟอลส์ WI เขายกตัวอย่างที่มีบัตรของขวัญพลาสติกหรือบัตรเครดิตซึ่งใช้การพิมพ์พิมพ์หินที่ป้อนด้วยแผ่น
Metcalf เสริมว่าหลายคนที่จะไม่พิจารณาการบ่มด้วยรังสียูวีเนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการบ่มมาตรฐาน - แรงดันไฟฟ้าสูงความร้อนของหลอดไฟปรอทและปัญหาสิ่งแวดล้อม - ตอนนี้จะพิจารณาการบ่มด้วยรังสียูวี LED เพราะมันทําลายความยุ่งเหยิงแบบดั้งเดิมของกระบวนการเก่า
ไฟ LED UV นําประโยชน์ดังกล่าวมาอย่างแม่นยําว่าระดับพลังงานใดจะถูกส่งไปยังสื่อการบ่มรวมถึงไฟ LED ข้อดีอื่น ๆ ที่เป็นที่รู้จักกันดีเช่นความสามารถในการปรับความกว้างของพัลส์เอาต์พุตระบุ Eskow
การเปลี่ยนเป็นไฟ LED UV ยังเปิดประตูสู่สูตรการบ่มที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ด้วยผลิตภัณฑ์รุ่นต่อไปที่ บริษัท หมึกเคลือบและกาวกําลังพัฒนาพวกเขาใช้โอกาสในการเฟสสารประกอบอินทรีย์ระเหย (VOCs) ที่เกี่ยวข้องกับสูตรตัวทําละลายของเคมีที่ผ่านมา
การเพิ่มประสิทธิภาพการบ่ม
สําหรับอุปกรณ์ยูวีความยาวคลื่นที่ยาวนานขึ้นในลักษณะเดียวกับการผลิต LED สีน้ําเงิน epilayers ที่ใช้ InGaN จะปลูกบนพื้นผิวแซฟไฟร์เพื่อผลิตไฟ LED 385, 395 และ 405 nm UV สําหรับการบ่ม ข้อได้เปรียบที่สําคัญอย่างหนึ่งของอุปกรณ์ความยาวคลื่นที่สูงขึ้นคือสามารถขับเคลื่อนพลังงานที่สูงขึ้นได้ "395 นาโนเมตรเป็นจุดหวานสําหรับการบ่ม UV LED จริงๆเพราะที่ 405 นาโนเมตรสูตรมีความไวต่อแสงโดยรอบดังนั้นคุณต้องการอยู่ต่ํากว่า 400 ในขณะที่สามารถขับไฟ LED ที่พลังงานสูง "Lim กล่าวว่า ผู้ให้บริการรายใหญ่ทั้งหมดของสูตรบ่ม (photoinitiators และเรซิน) ได้นําหมึกความยาวคลื่นที่สูงขึ้นและการเคลือบออกสู่ตลาดเพื่อเติมเต็มความต้องการนี้
รูปที่ 4. การใช้งานส่วนใหญ่อยู่ในส่วน UV-A และ UV-B ของสเปกตรัม
รูปที่ 4.
นอกจากการผลิตพลังงานที่มากขึ้นแล้วไฟ LED UV ความยาวคลื่นที่สูงขึ้นยังมีประสิทธิภาพปลั๊กผนังที่สูงขึ้น ตัวอย่างเช่นที่ 365 นาโนเมตรกําลังเอาต์พุตของ UV LED มีเพียง 5-8% ของกําลังอินพุต ที่ 385 นาโนเมตรประสิทธิภาพนี้ดีขึ้น แต่เพียง ~ 15% ทําให้ชิปความยาวคลื่นที่สูงขึ้นเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า
กระบวนการบ่มต้องใช้ไฟ LED ขนาดใหญ่กําลังสูง (หลายตาย / ชิป) จัดเรียงในเมทริกซ์ที่แน่นในการกําหนดค่าชิปบอร์ดใกล้กับหน้าต่างตัวปล่อยที่มีระบบภายในที่ระบายความร้อนด้วยอากาศหรือน้ําเพื่อขจัดความร้อนออกจากด้านหลังของบอร์ด "มันไม่สําคัญว่าความเข้มของรังสียูวีอยู่ที่หน้าต่างตัวปล่อยสิ่งที่สําคัญคือความเข้มที่พื้นผิวของสื่อ" Metcalf สื่อสามารถเป็น 1 ถึง 100 มม. จากหน้าต่างตัวปล่อยซึ่ง AMS ได้ผลิตเลนส์พิเศษ นอกจากนี้ PCB ระบายความร้อนด้วยโลหะยังใช้เพื่อจมความร้อนห่างจากเมทริกซ์ของไฟ LED
นอกจากนี้ยังใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ ตัวอย่างเช่นระบบบ่มที่แสดงในรูปที่ 1 ซึ่งมีหน้าต่างตัวปล่อยความหนาแน่น 150 x 20 มม. และฟลักซ์ 4W / cm ² สามารถใช้สําหรับหมึกบ่มจุดเคลือบหรือกาว วันนี้อุปกรณ์บ่ม UV-LED มักได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้พอดีกับการใช้งาน Metcalf อธิบายเครื่องพิมพ์แบนเนอร์เตียงแบนขนาดใหญ่ว่าสามารถใช้ไฟ LED ที่ใช้พลังงานต่ํา แต่เทคโนโลยีดิจิตอลออฟเซตและเฟล็กโซกราฟฟิคความเร็วสูงต้องใช้ธนาคารที่มีระยะห่างอย่างใกล้ชิดของไฟ LED ความหนาแน่นสูง แม้ว่ารังสีจะมองไม่เห็น แต่เลนส์ collimating ถูกนํามาใช้เพื่อส่งมอบรังสีที่มีระดับพลังงานสม่ําเสมอทั่วสื่อเป้าหมาย การบ่มอิงค์เจ็ทดิจิตอลเป็นส่วนแรกที่ใช้ไฟ LED UV เนื่องจากระยะใกล้เคียงกับสื่อที่ต้องการเพื่อให้หัวพิมพ์ทํางานได้อย่างเหมาะสม นี่เป็นความเหมาะสมตามธรรมชาติสําหรับหลอดไฟ UV-LED เนื่องจากความเข้มของการบ่มสูงที่สุดที่หน้าต่างตัวปล่อย
รูปที่ 5. ประวัติตลาด UV-LED และการคาดการณ์
รูปที่ 5.
Stacy Volk ผู้เชี่ยวชาญด้านการสื่อสารการตลาดที่ Phoseon Technology ใน Hillboro, OR ผู้ผลิตระบบบ่ม UV-LED ชี้ให้เห็นข้อดีเพิ่มเติมบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการบ่มด้วย UV-LED รวมถึงความเข้มของการบ่มที่ควบคุมได้อุปกรณ์ที่ปรับขนาดได้และความจริงที่ว่าเครื่องจักรมีขนาดเล็กและกะทัดรัด
หนึ่งในปัญหาที่อุตสาหกรรมการบ่มต้องเผชิญคือความไม่สอดคล้องกันในการปฏิบัติการวัดและคําจํากัดความพารามิเตอร์เช่นการกําหนดความเข้มของคลื่นวิทยุ สมาคมบ่ม UV LED (www.uvledcuring.org) ได้เกิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้โดยการบ่มผู้ผลิตเทคโนโลยี Phoseon, เทคโนโลยีการรวม จํากัด และ Lumen Dynamics เพื่อ "กําหนดแนวทางและรับรองความเข้ากันได้ทั่วทั้งอุตสาหกรรม" Bill Cortelyou ประธานและซีอีโอของ Phoseon Technology สมาคมยังพยายามที่จะช่วยพัฒนาความเร็วของการใช้งานโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสําหรับไฟ LED ยูวี, ให้ความรู้แก่นักวิจัย, ผู้บูรณาการและผู้ใช้ปลายทางเกี่ยวกับประโยชน์ของไฟ LED ยูวี, และให้ฟอรั่มสําหรับการสื่อสารอุตสาหกรรมและการทํางานร่วมกัน.
"ในประสบการณ์ 15 ปีของเราในเทคโนโลยีการบ่ม LED อุตสาหกรรมได้ตระหนักถึงความก้าวหน้าที่สําคัญที่ได้พิสูจน์แล้วว่าไฟ LED เป็นทางเลือกที่ทํางานได้ซึ่งให้ประโยชน์อย่างมาก" Allan Firhoj เขากล่าวเสริมว่า "สมาคมบ่ม UV LED จะเป็นเครื่องมือสําคัญในการช่วยให้ตลาดได้รับความรู้และข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยี UV LED และประโยชน์ทางการค้ามากมาย"
สมาคมที่สองสมาคม LED-UV ระหว่างประเทศ (www.leduv.org) เกิดขึ้นในเดือนกันยายน 2011 ในญี่ปุ่นเพื่อจัดระเบียบผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ UV-LED ผู้ผลิต UV-LED และสูตรหมึกและเคลือบที่มุ่งมั่นที่จะพัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์ UV-LED ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
ผู้ผลิตชิป
บริษัท ที่ผลิตชิป UV-LED รวมถึง Crystal IS ซึ่งตั้งอยู่ในเกาะสีเขียว NY (รูปที่ 3); Dowaอิเล็กทรอนิกส์วัสดุร่วมจํากัด, อยู่ในโตเกียว, ญี่ปุ่น; ของ Nichia Corp ซึ่งตั้งอยู่ในโทคุชิมะ ประเทศญี่ปุ่น SemiLEDs ซึ่งตั้งอยู่ใน Hsinchu, ไต้หวัน; .. SETi และ Seoul Optodevice Co Ltd ตั้งอยู่ใน Kyunggi-do ประเทศเกาหลีซึ่งเป็นบริษัทย่อยของ Seoul Semiconductor ทั้งหมด
รูปที่ 6. อาร์เรย์ LED UVClean ของ SETi ให้พลังงานสูงมากแสงยูวีลึกที่ 300-320 นาโนเมตรช่วงที่เหมาะสมสําหรับการถ่ายภาพ
รูปที่ 6.
ผู้ผลิต UV-LED มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของอุปกรณ์อย่างต่อเนื่องในขณะที่ลดต้นทุน โซล Optodevice มีข้อตกลงความร่วมมือในการผลิตกับ SETi ซึ่งผลิตไฟ LED และโคมไฟ UV ที่หลากหลายและดําเนินการทุกอย่างตั้งแต่การประมวลผลเวเฟอร์การออกแบบหลอดไฟที่กําหนดเอง บริษัทให้บริการตัวปล่อยรังสียูวีในบรรจุภัณฑ์แก้วโลหะที่ปิดผนึกอย่างผนึกแน่น (TO-18, TO-39 และ TO-3) ด้วยผลิตภัณฑ์มาตรฐานและโซลูชั่นที่กําหนดเองที่ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 240 ถึง 355 นาโนเมตร รูปที่ 6 แสดงตัวอย่างของอาร์เรย์ UV-LED ในโคมไฟที่ออกแบบมาเพื่อส่งรังสีในช่วง 300-320 นาโนเมตรสําหรับการใช้งานถ่ายภาพเช่นการรักษาสภาพผิวเช่นโรคสะเก็ดเงินหรือกลาก
ทิม เบ็ทเทิลส์ ผู้อํานวยการฝ่ายการตลาดและการขายของ SETi ระบุว่าข้อตกลงการผลิตกับ Seoul Optodevice ได้รับการออกแบบมาเพื่อช่วยให้ SETi ขับเคลื่อนปริมาณไฟ LED และหลอดไฟ UV ที่สูงขึ้นในขณะที่ลดต้นทุนลง "ผลิตภัณฑ์ UV-LED ชิ้นแรกของเราเปิดตัวในปี 2004 และตั้งแต่นั้นมาเราได้มาไกลทั้งในการพัฒนาเทคโนโลยีและการยอมรับตลาด ขณะนี้เรากําลังให้ความสําคัญกับกําลังการผลิตของ SETi สําหรับการผลิตในปริมาณมากเพื่อตอบสนองความต้องการใหม่ที่มาจากตลาดผู้บริโภคหลัก" Bettles เมื่อเร็ว ๆ นี้ SETi ประกาศซื้อโรงงานแห่งใหม่ซึ่งวางแผนที่จะผลิตไฟ LED UV มากกว่า 100 ล้านตัวต่อปี
Devin Tang ผู้จัดการฝ่ายการตลาดของ SemiLEDs ระบุว่า บริษัท มีลูกเต๋าเปลือยและไฟ LED บรรจุพลังงานสูงพื้นผิวในช่วง 360-400-nm เขาระบุว่าผลิตภัณฑ์ของ บริษัท นั้นแตกต่างจากผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับชิป 'พื้นผิวโลหะผสมทองแดงซึ่งช่วยให้การนําความร้อนสูง (400 W / mK) และพื้นผิวซิลิกอนในบรรจุภัณฑ์ซึ่งลดค่าใช้จ่าย
Epigap Optronic ซึ่งตั้งอยู่ในกรุงเบอร์ลินประเทศเยอรมนีผู้จัดจําหน่ายหลักสําหรับไฟ LED UV ของ Dowa ระบุว่า Dowa ผลิต 265, 280, 310, 325 และ 340 นาโนเมตรลูกเต๋าเปลือยหรือไฟ LED บรรจุ Nichia ผลิตไฟ LED กําลังสูง 365, 375 และ 385 นาโนเมตรและโคมไฟพลังงานต่ํา คริสตัล IS ผลิตไฟ LED UV ขนาด 260 นาโนเมตรและเป็น บริษัท เดียวที่ผลิตไฟ LED บนพื้นผิว AlN
ปัญหาการประมวลผลเวเฟอร์
ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ epilayers ของ InGaN และ GaN ที่ปลูกโดย MOCVD ใช้สําหรับไฟ LED UV ความยาวคลื่นที่สูงขึ้นประดิษฐ์บนพื้นผิวแซฟไฟร์ แต่ที่ความยาวคลื่นต่ําต้องใช้ epilayers ของ AlGaN ที่มีปริมาณอลูมิเนียมเพิ่มขึ้น มีองค์ประกอบที่แตกต่างกันมากมายที่เกี่ยวข้องกับชั้นของ AlGaN, AlInGaN, AlInN และ AlN epilayers แต่ไม่ว่าองค์ประกอบใดมันจะง่ายต่อการปลูกวัสดุที่ใช้ AlGaN บนพื้นผิว AlN มากกว่าแซฟไฟร์ในบางจุดซึ่งได้ส่งเสริมการพัฒนาซัพพลายเออร์พื้นผิว AlN เช่น Hexatech ซึ่งตั้งอยู่ใน Morrosville, NC อย่างไรก็ตามพื้นผิว AlN มีเฉพาะในขนาดเล็กและยังคงมีราคาแพงกว่าเวเฟอร์แซฟไฟร์จึง จํากัด ตลาดนี้
รูปที่ 7. เอาต์พุตสเปกตรัมของหลอดไอปรอทในรังสียูวีและบริเวณที่มองเห็นได้
รูปที่ 7.
เมื่อเร็ว ๆ นี้ Theodore Moustakas ของมหาวิทยาลัยบอสตันได้บุกเบิกการใช้ MBE (epitaxy ลําแสงโมเลกุล) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพมากขึ้น (ประสิทธิภาพควอนตัมภายในสูง) อุปกรณ์ LED ยูวีโดยใช้ชั้นที่ใช้ AIGaN บนพื้นผิวแซฟไฟร์ วิธีการนี้จะแข่งขันกับเทคนิค MOCVD ต่างๆที่ใช้ในการฝากเงิน AlGaN วันนี้
ออปติคและบรรจุภัณฑ์
แม้ว่าผู้ผลิต UV LED ได้ทํางานอย่างหนักเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพควอนตัมภายในและประสิทธิภาพออปติคอล ประสิทธิภาพโดยรวมยังคงต่ํากว่า 20% ซึ่งหมายความว่าความร้อนจํานวนมากจะต้องกระจายออกจากทางแยกของไดโอด "เพื่อให้บรรลุความหนาแน่นของฟลักซ์ที่ต้องการด้วยเทคโนโลยีชิปในปัจจุบันตัวปล่อยหลายตายจะต้องถูกขับเคลื่อนในกระแสสูงสุด สิ่งนี้เป็นไปได้เฉพาะกับแพ็คเกจ LED ที่สามารถจัดการกับความหนาแน่นของพลังงานที่รุนแรงสําหรับอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ แพคเกจที่ปราศจากความเครียดและเลนส์แก้วที่จับคู่ความร้อนช่วยขจัดโหมดความล้มเหลวของบรรจุภัณฑ์ทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับไฟ LED UV"โทมัสกล่าวว่า เขาอธิบายพื้นผิวเซรามิกหลายชั้นที่ได้รับการจดสิทธิบัตรของ LED Engin ด้วยความต้านทานความร้อนต่ํามากซึ่งดําเนินการความร้อนอย่างรวดเร็วจากทางแยกตาย (รูปที่ 2)
ในขณะที่อาร์เรย์ UV LED บางรุ่นบรรจุอยู่บนพื้นผิวเซรามิกผู้ผลิตหลายรายโดยเฉพาะอุปกรณ์ชิปเดี่ยวใช้แพคเกจ TO-can แบบผ่านรูพร้อมด้านบนกระจกที่ให้การส่งผ่านรังสียูวีสูง การเปลี่ยนเลนส์ epoxy ด้วยกระจกแบนหรือรูปโดมที่สามารถส่งยูวีเป็นการพัฒนาที่ค่อนข้างใหม่และเลนส์ที่อนุญาตให้ขยายอายุการใช้งานได้ตั้งแต่ประมาณ 5,000 ชั่วโมงจนถึง 30,000 ชั่วโมง ยูวีเร่งการย่อยสลายของวัสดุเอพ็อกซี่ในลักษณะที่ไม่เชิงเส้นส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งาน เลนส์แก้วให้ความทนทานที่เพิ่มขึ้นและความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น อีกทางเลือกหนึ่งคือการรวมเลนส์แก้วเข้ากับซิลิโคนห่อหุ้มเพื่อรองรับความหนาแน่นของฟลักซ์ที่สูงขึ้นและอายุการใช้งานที่สั้นกว่า (15,000-20,000 ชั่วโมง)
ทางเลือกว่าจะใช้การปิดผนึกสุญญากาศในบรรจุภัณฑ์บางครั้งจะถูกกําหนดโดยวัสดุในชิป "พื้นผิวอลูมิเนียมไนไตรด์เกือบจะกําหนดการใช้แพคเกจสุญญากาศเพราะปริมาณอลูมิเนียมที่สูงขึ้นความสัมพันธ์ของอุปกรณ์ที่สูงขึ้นสําหรับออกซิเจนดังนั้นตราประทับสุญญากาศจะปกป้องอุปกรณ์ UV ได้ดีขึ้น "อธิบาย Frank Gindele ผู้จัดการฝ่ายพัฒนาผลิตภัณฑ์สําหรับบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ Schott ใน Landshut ประเทศเยอรมนี แพคเกจทองแดงและแก้วใหม่จาก Schott มีข้อดีของการนําความร้อนสูงและสุญญากาศ
อันตรายของรังสียูวี
สิ่งสําคัญคือต้องตระหนักว่าคุณสมบัติเดียวกันที่ทําให้ไฟ LED UV มีประสิทธิภาพและมีประโยชน์มาก - ความยาวคลื่นต่ําและพลังงานสูง นอกจากนี้ยังเป็นคุณสมบัติที่ทําให้พวกเขาเป็นอันตรายป้ายเตือนบนไฟ LED ยูวีและผลิตภัณฑ์ของพวกเขามีความชัดเจน แต่แบกสังเกตเห็น: ไฟ LED UV ปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตที่มองไม่เห็นเมื่อทํางานซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อดวงตาหรือผิวหนังแม้ในช่วงเวลาสั้น ๆ (สําหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความปลอดภัยของโฟโตบิโลยีดูบทความชุดของเราส่วนที่ 3 ซึ่งปรากฏบน p.63 ของปัญหานี้)
ขั้นตอนถัดไป
เมื่อถูกขอให้ระบุประเด็นสําคัญที่อาจป้องกันไม่ให้ผู้ใช้ยูวีเปลี่ยนจากแหล่งไอปรอทเป็นไฟ LED ยูวีผู้เข้าร่วมอุตสาหกรรมหลายคนบอกว่ามันลงมาเพื่อทําลายโมเมนตัมอุตสาหกรรมที่มีอยู่และแน่นอนค่าใช้จ่าย ลิมคิดว่าการปัดเศษออกจากพอร์ตโฟลิโอความยาวคลื่นจะไปไกลต่อการยอมรับ "ผมคิดว่าถ้าเราได้รับดี 250-nm, 285-nm และ 300-nm ไฟ LED, ความยาวคลื่นทั้งสาม, แล้วเราสามารถสวยมากปิดประตูบนโคมไฟโค้งปรอท."
