深紫外UVLED成医疗研发新宠儿
(2014-02-21 10:33:30)
标签:
uvled紫光灯珠杂谈 |
分类: UVLED |
紫外波段的电磁波有多种划分方式,但通常被划分为UVA、UVB和UVC,其中波长300纳米以下的波段可以笼统地划分为UVB和UVC,或深紫外,而300-400纳米波段是近紫外。深紫外光是指波长100纳米到280纳米之间的光波,在对细菌和病毒的杀灭作用、医疗、生化检测、高密度信息储存和保密通讯等领域有重大应用价值。更具体地说,用深紫外LED杀菌,比用近紫外LED快数百到数千倍。
与汞灯紫外光源相比,传统紫外灯主要靠受激发电离的重金属蒸汽(最常用的是有剧毒的汞)来发射紫外线。汞灯的主峰波长是253.7纳米,但是与DNA的电磁波吸收峰值并不吻合,因此不是最佳消毒波长。传统紫外灯由于其工作原理的需要,与属于半导体产品的LED相比,体积非常庞大,需要高压启辉。此外,尽管传统水银灯的总输出功率大,单位面积输出光强却非常弱,只有280纳米紫外发光二极管的几百分之一。因此,深紫外280纳米波段LED比传统汞灯更适合近距离快速消毒,而且设备体积特别小巧。
基于氮化铝镓(AlGaN)材料的深紫外发光二极管(LED)具备坚固、节能、寿命长、无汞环保等优点,正逐步渗入汞灯的传统应用领域。同时,深紫外LED的独特优势又激发了许多新的消费类电子产品应用,如白色家电的消毒模块、便携式水净化系统、手机消毒器等,从而展现出广阔的市场前景,成为继半导体照明LED之后,全球LED研究与投资的新热点。
深紫外UVLED,在灭菌消毒上有的优点
(1)由于所有细菌病毒都依靠DNA或RNA进行复制,因此深紫外光对各种不同的细菌、病毒以及霉菌孢子有普遍的杀灭作用;
(2)与传统的化学药品和药物相比,无化学残留,无异味,无毒副作用;
(3)不会产生“抗药性”;
(4)低压直流供电,不需要启辉,接通即亮;
(5)小型便携。
研究表明,未来LED市场可能被划分为两部分,一部分是面向通用照明的可见光LED,另一类则是以高科技创新为特色的深紫外UVLED。与可见光LED相比,目前深紫外UVLED的发光效率和光输出功率普遍较低。要从根本上提高氮化铝镓基深紫外UVLED发光效率低和出光功率低两大性能瓶颈,重点要研究如何突破低位错密度的AlN和AlGaN材料核心外延与掺杂技术,设计出高量子效率和高光提取效率的LED器件结构,以及开发高可靠性的芯片制备工艺和光珠封装技术。
科研人员在《应用物理快报》发表论文指出,利用纳米球技术制作的纳米图形衬底,不但改善了材料质量,而且提高了光提取效率。280纳米的深紫外LED在20毫安电流下,光输出功率达到3毫瓦以上,外量子效率和光输出功率相对于传统平面衬底提高近1倍。他们还通过优化封装工艺,使封装后的深紫外LED光珠实现了超过4毫瓦的光输出功率。