LED UVC

UVC è un metodo di disinfezione che utilizza la luce ultravioletta a lunghezza d'onda corta per uccidere o inattivare i microrganismi distruggendo gli acidi nucleici e distruggendo il loro DNA, rendendoli incapaci di svolgere funzioni cellulari vitali. La disinfezione UVC viene utilizzata in una varietà di applicazioni, quali cibo, aria, industria, elettronica di consumo, apparecchiature per ufficio, elettronica domestica, casa intelligente e depurazione delle acque.

I LED UVC di Aolittel sono piccoli, precisione della lunghezza d'onda di 265nm, ampia modalità di applicazione, è adatto per piccoli depuratori d'acqua o sterilizzatori portatili. Aolittel è in grado di fornire ulteriori soluzioni ODM, incluso il design LED UVC per le vostre esigenze personalizzate, trasformando le vostre idee in realtà.
â € ¢ Di seguito sono riportate le introduzioni e le specifiche Aolittel UVC LED.
Se hai esigenze particolari o maggiori informazioni, chiedi le specifiche dei nostri prodotti e il responsabile del prodotto.
â € ¢ Qual è la lunghezza d'onda ottimale per la disinfezione?
C'è un malinteso sul fatto che 254nm è la lunghezza d'onda ottimale per la disinfezione perché la lunghezza d'onda di picco di una lampada al mercurio a bassa pressione (semplicemente determinata dalla fisica della lampada) è 253,7nm. Una lunghezza d'onda di 265nm è generalmente accettata come ottimale in quanto è il picco della curva di assorbimento del DNA. Tuttavia, la disinfezione e la sterilizzazione si verificano su una gamma di lunghezze d'onda.
â € ¢ Le lampade al mercurio UV sono state considerate la scelta migliore per la disinfezione e la sterilizzazione. Perché?
Storicamente, le lampade al mercurio sono state l'unica opzione per la disinfezione e la sterilizzazione. Con i progressi della tecnologia LED UV, ci sono nuove opzioni più piccole, più robuste, prive di tossine, di lunga durata, efficienti dal punto di vista energetico e che consentono infinite possibilità di accensione / spegnimento. Ciò consente alle soluzioni di essere più piccole, alimentate a batteria, portatili e con emissione di luce piena istantanea.
â € ¢ Come si confrontano le lunghezze d'onda dei LED UVC e delle lampade al mercurio?
Le lampade al mercurio a bassa pressione emettono una luce quasi monocromatica con una lunghezza d'onda di 253,7 nm. Le lampade al mercurio a bassa pressione (tubi fluorescenti) e le lampade al mercurio ad alta pressione sono utilizzate anche per la disinfezione e la sterilizzazione. Queste lampade hanno una distribuzione spettrale molto più ampia che include lunghezze d'onda germicide. I LED UVC possono essere prodotti per puntare a lunghezze d'onda molto specifiche e strette. Ciò consente di adattare le soluzioni alle esigenze specifiche dell'applicazione.

Esempio di applicazione:

Dopo 9 giorni di refrigerazione, le fragole illuminate dai LED UVC (a destra) sembrano fresche, ma le bacche non illuminate sono ammuffite. (Per gentile concessione del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti)

Una domanda comune che le aziende pongono quando esplorano i LED UVC per le applicazioni di disinfezione riguarda il funzionamento effettivo dei LED UVC. In questo articolo, forniamo una spiegazione del funzionamento di questa tecnologia.

Principi generali dei LED

Un diodo a emissione di luce (LED) è un dispositivo a semiconduttore che emette luce quando viene attraversata da una corrente. Mentre i semiconduttori molto puri e privi di difetti (i cosiddetti semiconduttori intrinseci) generalmente conducono l'elettricità in modo molto mediocre, i droganti possono essere introdotti nel semiconduttore che lo farà condurre con elettroni caricati negativamente (semiconduttore di tipo n) o con fori caricati positivamente (semiconduttore di tipo p).

Un LED è costituito da una giunzione p-n in cui un semiconduttore di tipo p è posto sopra un semiconduttore di tipo n. Quando viene applicata una polarizzazione diretta (o tensione), gli elettroni nella regione di tipo n vengono spinti verso la regione di tipo p e, allo stesso modo, i fori nel materiale di tipo p vengono spinti nella direzione opposta (poiché sono caricati positivamente) verso il materiale di tipo n. Alla giunzione tra i materiali di tipo p e di tipo n, gli elettroni e i fori si ricombineranno e ogni evento di ricombinazione produrrà un quanto di energia che è una proprietà intrinseca del semiconduttore in cui si verifica la ricombinazione.

Nota a margine: gli elettroni sono generati nella banda di conduzione del semiconduttore e i buchi sono generati nella banda di valenza. La differenza di energia tra la banda di conduzione e la banda di valenza è chiamata energia del gap di banda ed è determinata dalle caratteristiche di legame del semiconduttore.

La ricombinazione radiativa porta alla produzione di un singolo fotone di luce con energia e lunghezza d'onda (i due sono collegati tra loro dall'equazione di Planck) determinata dal gap di banda del materiale utilizzato nella regione attiva del dispositivo. La ricombinazione non radiativa può anche verificarsi in cui il quanto dell'energia rilasciata dall'elettrone e dalla ricombinazione dei fori produce calore anziché fotoni di luce. Questi eventi di ricombinazione non radiativi (nei semiconduttori a bandgap diretto) coinvolgono stati elettronici a medio gap causati da difetti. Poiché vogliamo che i nostri LED emettano luce, non calore, vogliamo aumentare la percentuale di ricombinazione radiativa rispetto alla ricombinazione non radiativa. Un modo per farlo è quello di introdurre strati confinanti con il vettore e pozzi quantici nella regione attiva del diodo per cercare di aumentare la concentrazione di elettroni e lacune che sono in fase di ricombinazione nelle giuste condizioni.

Tuttavia, un altro parametro chiave è la riduzione della concentrazione di difetti che causano la ricombinazione non radiativa nella regione attiva del dispositivo. Ecco perché la densità di dislocazione svolge un ruolo così importante nell'optoelettronica poiché sono una fonte primaria di centri di ricombinazione non radiativi. Le dislocazioni possono essere causate da molte cose, ma il raggiungimento di una bassa densità richiederà quasi sempre gli strati di tipo n e di tipo p utilizzati per far crescere la regione attiva del LED su un substrato accoppiato a reticolo. Altrimenti, saranno introdotte lussazioni come modo per soddisfare la differenza nella struttura reticolare cristallina.

Pertanto, massimizzare l'efficienza dei LED significa aumentare il tasso di ricombinazione radiativa rispetto al tasso di ricombinazione non radiativo minimizzando le densità di dislocazione.

LED UVC

I LED a ultravioletti (UV) hanno applicazioni nel campo del trattamento delle acque, della memorizzazione di dati ottici, delle comunicazioni, del rilevamento di agenti biologici e della polimerizzazione dei polimeri. La regione UVC della gamma spettrale UV si riferisce a lunghezze d'onda comprese tra 100 nm e 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. LED UVC 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 LED UVC, 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 LED UVC, which leads to an increase in non-radiative recombination (defects). This effect seems to get worse at higher Al concentration so that sapphire-based LED UVC tend to drop in power at wavelengths shorter than 280 nm faster than AlN-based LED UVC 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.

La crescita pseudomorfa su substrati di AlN nativi (ovvero dove si adatta il parametro reticolare più grande di AlGaN intrinseco comprimendolo elasticamente per adattarsi sull'AlN senza introdurre difetti) si traduce in strati atomicamente piatti, a basso difetto, con potenza di picco a 265 nm, corrispondente a sia il massimo assorbimento germicida che allo stesso tempo riduce gli effetti dell'incertezza dovuta alla forza di assorbimento spettrale-dipendente.
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