UVC LED

UVC ist eine Desinfektionsmethode, bei der kurzwelliges ultraviolettes Licht verwendet wird, um Mikroorganismen abzutöten oder zu inaktivieren, indem Nukleinsäuren zerstört und ihre DNA zerstört werden, sodass sie keine lebenswichtigen Zellfunktionen mehr ausführen können. Die UVC-Desinfektion wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in den Bereichen Lebensmittel, Luft, Industrie, Unterhaltungselektronik, Büroausstattung, Heimelektronik, Smart Home und Wasseraufbereitung.

Aolittel UVC LED sind kleine Wellenlängengenauigkeiten von 265 nm, breiter Anwendungsmodus, geeignet für kleine Wasserreiniger oder tragbare Sterilisatoren. Aolittel kann zusätzliche ODM-Lösungen einschließlich UVC-LED-Design für Ihre individuellen Anforderungen anbieten. Wir setzen Ihre Ideen in die Tat um.
â € ¢ Nachfolgend finden Sie die Einführung und Spezifikation der Aolittel UVC-LED.
Wenn Sie spezielle Anforderungen oder weitere Informationen haben, fragen Sie bitte nach unserer Produktspezifikation und unserem Produktmanager.
â € ¢ Was ist die optimale Wellenlänge zur Desinfektion?
Es besteht ein Missverständnis, dass 254 nm die optimale Wellenlänge für die Desinfektion ist, da die Spitzenwellenlänge einer Niederdruck-Quecksilberlampe (einfach durch die Physik der Lampe bestimmt) 253,7 nm beträgt. Eine Wellenlänge von 265 nm wird allgemein als Optimum akzeptiert, da es sich um den Peak der DNA-Absorptionskurve handelt. Desinfektion und Sterilisation erfolgen jedoch über einen Wellenlängenbereich.
• UV-Quecksilberlampen gelten als die beste Wahl für die Desinfektion und Sterilisation. Warum ist das so?
In der Vergangenheit waren Quecksilberlampen die einzige Option für die Desinfektion und Sterilisation. Mit den Fortschritten der UV-LED-Technologie gibt es neue Optionen, die kleiner, robuster, toxinfrei, langlebig und energieeffizient sind und ein unendliches Ein- und Ausschalten ermöglichen. Dies ermöglicht kleinere Lösungen, batteriebetrieben, tragbar und mit sofortiger voller Lichtleistung.
â € ¢ Wie vergleichen sich die Wellenlängen von UVC-LEDs und Quecksilberlampen?
Niederdruck-Quecksilberlampen emittieren ein fast monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge von 253,7 nm. Niederdruck-Quecksilberlampen (Leuchtstoffröhren) und Hochdruck-Quecksilberlampen werden auch zur Desinfektion und Sterilisation verwendet. Diese Lampen haben eine viel breitere Spektralverteilung, die keimtötende Wellenlängen umfasst. UVC-LEDs können für sehr spezifische und enge Wellenlängen hergestellt werden. Dadurch können Lösungen auf den jeweiligen Anwendungsbedarf zugeschnitten werden.

Anwendungsbeispiel:

Nach 9 Tagen Kühlung sehen Erdbeeren, die mit UVC-LEDs (rechts) beleuchtet werden, frisch aus, aber nicht beleuchtete Beeren sind schimmelig. (Mit freundlicher Genehmigung des US-Landwirtschaftsministeriums)

Eine häufig gestellte Frage, die Unternehmen bei der Untersuchung von UVC-LEDs für Desinfektionsanwendungen stellen, betrifft die tatsächliche Funktionsweise von UVC-LEDs. In diesem Artikel erklären wir, wie diese Technologie funktioniert.

Allgemeine Prinzipien von LEDs

Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiterbauelement, das Licht emittiert, wenn ein Strom durch sie fließt. Während sehr reine, fehlerfreie Halbleiter (sogenannte intrinsische Halbleiter) Elektrizität im Allgemeinen sehr schlecht leiten, können Dotierstoffe in den Halbleiter eingeführt werden, wodurch er entweder mit negativ geladenen Elektronen (n-Halbleiter) oder mit positiv geladenen Löchern leitet (p-Halbleiter).

Eine LED besteht aus einem pn-Übergang, an dem ein p-Halbleiter auf einen n-Halbleiter gelegt wird. Wenn eine Vorwärtsvorspannung (oder Spannung) angelegt wird, werden Elektronen im Bereich vom n-Typ in Richtung des Bereichs vom p-Typ gedrückt, und ebenso werden Löcher im Material vom p-Typ in die entgegengesetzte Richtung gedrückt (da sie positiv geladen sind). in Richtung des n-Typ-Materials. An der Verbindungsstelle zwischen den Materialien vom p-Typ und vom n-Typ rekombinieren die Elektronen und Löcher und jedes Rekombinationsereignis erzeugt ein Energiequantum, das eine intrinsische Eigenschaft des Halbleiters ist, in dem die Rekombination auftritt.

Randnotiz: Im Leitungsband des Halbleiters werden Elektronen und im Valenzband Löcher erzeugt. Der Energiedifferenz zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband wird als Bandlückenenergie bezeichnet und durch die Bindungseigenschaften des Halbleiters bestimmt.

Die Strahlungsrekombination führt zur Erzeugung eines einzelnen Lichtphotons mit einer Energie und Wellenlänge (die beiden sind durch die Plancksche Gleichung miteinander verbunden), die durch die Bandlücke des im aktiven Bereich der Vorrichtung verwendeten Materials bestimmt wird. Eine nicht strahlende Rekombination kann auch auftreten, wenn das durch die Elektronen- und Lochrekombination freigesetzte Energiequantum eher Wärme als Lichtphotonen erzeugt. Diese nicht strahlenden Rekombinationsereignisse (in Halbleitern mit direkter Bandlücke) beinhalten elektronische Zustände mit mittlerer Lücke, die durch Defekte verursacht werden. Da unsere LEDs Licht und nicht Wärme abgeben sollen, möchten wir den Prozentsatz der Strahlungsrekombination im Vergleich zur nicht strahlenden Rekombination erhöhen. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, trägerbegrenzende Schichten und Quantentöpfe in den aktiven Bereich der Diode einzuführen, um zu versuchen, die Konzentration von Elektronen und Löchern zu erhöhen, die unter den richtigen Bedingungen rekombiniert werden.

Ein weiterer Schlüsselparameter ist jedoch die Verringerung der Konzentration von Defekten, die eine nicht strahlende Rekombination im aktiven Bereich der Vorrichtung verursachen. Deshalb spielt die Versetzungsdichte in der Optoelektronik eine so wichtige Rolle, da sie eine Hauptquelle für nicht strahlende Rekombinationszentren sind. Versetzungen können durch viele Dinge verursacht werden, aber um eine niedrige Dichte zu erreichen, müssen fast immer die Schichten vom n-Typ und p-Typ verwendet werden, um den aktiven Bereich der LED auf einem gitterangepassten Substrat wachsen zu lassen. Andernfalls werden Versetzungen eingeführt, um den Unterschied in der Kristallgitterstruktur auszugleichen.

Daher bedeutet das Maximieren der LED-Effizienz das Erhöhen der Strahlungsrekombinationsrate relativ zur nicht strahlenden Rekombinationsrate durch Minimieren der Versetzungsdichten.

UVC-LEDs

Ultraviolette (UV) LEDs finden Anwendung in den Bereichen Wasseraufbereitung, optische Datenspeicherung, Kommunikation, Nachweis biologischer Wirkstoffe und Polymerhärtung. Der UVC-Bereich des UV-Spektralbereichs bezieht sich auf Wellenlängen zwischen 100 nm und 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. UVC-LEDs 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 UVC-LEDs, 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 UVC-LEDs, which leads to an increase in non-radiative recombination (defects). This effect seems to get worse at higher Al concentration so that sapphire-based UVC-LEDs tend to drop in power at wavelengths shorter than 280 nm faster than AlN-based UVC-LEDs 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.

Das pseudomorphe Wachstum auf nativen AlN-Substraten (bei denen der größere Gitterparameter von intrinsischem AlGaN durch elastisches Komprimieren auf das AlN ohne Einbringen von Defekten berücksichtigt wird) führt zu atomar flachen Schichten mit geringem Defekt und einer Spitzenleistung bei 265 nm entsprechend sowohl die maximale keimtötende Absorption als auch die Verringerung der Auswirkungen der Unsicherheit aufgrund der spektralabhängigen Absorptionsstärke.
Bei Fragen können Sie sich gerne an uns wenden, danke!