Fortschritte der UV-LED-Technologie: von der Wellenlängenaufteilung über die Anwendungserweiterung bis hin zu Sicherheitshinweisen
Die Wellenlänge des ultravioletten Lichts liegt zwischen sichtbarem Licht und Röntgenstrahlen. Sein Wellenlängenbereich beträgt 10 bis 400 nm. Viele Optoelektronikhersteller betrachten jedoch Wellenlängen von 430 nm als ultraviolettes Licht. Obwohl ein Großteil des ultravioletten Lichts für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, wird es dennoch nach dem Teil des sichtbaren Spektrums benannt, das violettes Licht erzeugt. UV-LEDs haben in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Dies ist nicht nur das Ergebnis der technologischen Fortschritte bei der Herstellung von Festkörper-UV-Geräten, sondern auch auf die gestiegene Nachfrage nach der Herstellung umweltfreundlicher UV-Lampen zurückzuführen.
Die aktuelle Versorgung mit UV-LEDs auf dem Optoelektronikmarkt umfasst einen Wellenlängenbereich von 265 bis 420 nm, mit einer Vielzahl von Gehäuseformen, wie z. B. Durchsteckmontage, Oberflächenmontage und COB. UV-LED-Generatoren haben eine Vielzahl einzigartiger Anwendungen. Jeder Generator ist jedoch in Bezug auf Wellenlänge und Ausgangsleistung unabhängig. Im Allgemeinen kann UV-Licht, das in LEDs verwendet wird, in drei Bereiche unterteilt werden.
Diese werden als UV-A (langwelliges Ultraviolett), UV-B (mittelwelliges Ultraviolett) und UV-C (kurzwellige Ultraviolettstrahlung) definiert. UV-A-Geräte werden seit 1990 hergestellt. Diese LEDs werden im Allgemeinen in Anwendungen wie Fälschungsdetektion oder -verifizierung (Währung, Führerschein oder Dokumente usw.) eingesetzt. Die Leistungsanforderungen für diese Anwendungen sind sehr gering, und der tatsächlich verwendete Wellenlängenbereich liegt innerhalb von 390~420 nm. Produkte mit niedrigeren Wellenlängen sind für Anwendungen nicht geeignet.
Aufgrund ihres langen Lebenszyklus auf dem Markt und der einfachen Herstellung werden diese LEDs als eine Vielzahl von Lichtquellen und die günstigsten UV-Produkte verwendet. Der Bereich der UV-A-LED-Komponenten hat in den letzten Jahren ein großes Wachstum verzeichnet. Die meisten Anwendungen in diesem Wellenlängenbereich (ca. 350-390 nm) finden in der kommerziellen und industriellen Materialherstellung statt, wie z. B. UV-Härtung von Klebstoffen, Beschichtungen und Tinten. Aufgrund der erhöhten Effizienz, der reduzierten Kosten und der Systemminiaturisierung haben LED-Leuchten große Vorteile gegenüber herkömmlichen Härtungstechnologien wie Quecksilber- oder Leuchtstofflampen. Daher treibt die Lieferkette die Verwendung der LED-Technologie ständig voran, wodurch der Trend zur Einführung der LED-Härtung immer deutlicher wird. Obwohl die Kosten für Produkte in diesem Wellenlängenbereich deutlich höher sind als im UV-A-Bereich, senken rasche Fortschritte in der Fertigungstechnologie und stetige Produktionssteigerungen allmählich die Preise. Die niedrigeren UV-A- und höheren UV-B-Wellenlängenbereiche (ca. 300-350 nm) sind die jüngsten Bereiche der Kommerzialisierung. Diese Geräte haben großes Potenzial für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter UV-Härtung, Biomedizin, DNA-Analyse und verschiedene Arten der Sensorik.
Eine häufige Frage zu UV-LEDs lautet: Stellen sie eine Sicherheitsgefahr dar? Wie bereits erwähnt, gibt es viele Stufen von UV-Licht. Eine der am häufigsten verwendeten UV-Lichtquellen ist die Schwarzlichtröhre. Dieses Produkt wird seit Jahrzehnten verwendet, um leuchtende oder fluoreszierende Effekte auf Postern zu erzeugen sowie zur Authentifizierung von Gemälden und Währungen. Das von diesen Röhren erzeugte Licht liegt im Allgemeinen im UV-A-Spektrum, das der sichtbaren Lichtwellenlänge am nächsten kommt und eine geringere Energie aufweist. Obwohl eine hohe Exposition mit Hautkrebs und anderen potenziellen Problemen wie beschleunigter Hautalterung in Verbindung gebracht wurde, ist dieser Teil des UV-A-Spektrums der sicherste der drei Arten von UV-Licht. UV-C- und das meiste UV-B-Licht werden hauptsächlich zur Sterilisation und Desinfektion verwendet. Diese Lichtwellenlängen sind nicht nur für Mikroorganismen schädlich, sondern auch für Menschen und andere Lebensformen gefährlich, wenn sie damit in Kontakt kommen. Diese LED-Leuchten sollten immer abgeschirmt und niemals direkt mit bloßem Auge betrachtet werden, selbst wenn sie eine geringe Lichtmenge aussenden. Die Exposition gegenüber diesen Lichtwellenlängen kann Hautkrebs und vorübergehenden oder dauerhaften Verlust oder Beeinträchtigung des Sehvermögens verursachen.
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