UVLED即紫外發光二極體，是LED的一種，波長範圍為：10-400nm。
基本介紹
- 中文名：紫外發光二極體
- 外文名：UVLED
- 波長範圍：10-400nm
- 常用波長：365nm，385nm，395nm,405nm
- 使用壽命：約25000~30000小時
- 特點：無污染、壽命高
簡介,波長範圍,原理,特點,優勢,套用領域,主要套用,其他套用,技術研究,
簡介
UVLED即紫外發光二極體，是LED的一種，是按照一定的比例集成發光波長為200nm至450nm的大功率LED晶片形成峰值波長為200nm至450nm波段中某個波長的光源。
波長範圍
UVA 波長在 320-390nm ，又稱為長波黑斑效應紫外線 。它有很強的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑膠。日光中含有的長波紫外線 有超過98%能穿透臭氧層和雲層到達地球表面，UVA可以直達 肌膚的真皮層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，將我們的皮膚曬黑。360nm波長的UVA紫外線符合昆蟲類的趨光性反應曲線，可製作誘蟲燈。300-420nm波長的UVA紫外線可透過完全截止可見光的特殊著色玻璃燈管，僅輻射出以365nm為中心的近紫外光，可用於礦石鑑定、舞台裝飾、驗鈔等場所。
UVB 波長在 280-320nm，又稱為中波紅斑效應紫外線 。中等穿透力，它的波長較短的部分會被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收，只有不足2%能到達地球表面，在夏天和午後會特彆強烈。UVB紫外線對人體具有紅斑作用，能促進體內礦物質代謝和維生素D的形成，但長期或過量照射會令皮膚曬黑，並引起紅腫脫皮。紫外線保健燈、植物生長燈發出的就是使用特殊透紫玻璃（不透過254nm以下的光）和峰值在300nm附近的螢光粉製成。
UVC 波長在 280nm 以下，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力最弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑膠。日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層完全吸收。短波紫外線對人體的傷害很大，短時間照射即可灼傷皮膚，長期或高強度照射還會造成皮膚癌。紫外線殺菌燈發出的就是UVC短波紫外線。
UVD波段，波長100～200nm，又稱為真空紫外線。
UVV 波長在 390nm 以上。
原理
1、UVLED發光機理：PN結的端電壓構成一定勢壘，當加正向偏置電壓時勢壘下降，P區和N區的多數載流子向對方擴散。由於電子遷移率比空穴遷移率大得多，所以會出現大量電子向P區擴散，構成對P區少數載流子的注入。這些電子與價帶上的空穴複合，複合時得到的能量以光能的形式釋放出去。這就是PN結髮光的原理。 
2、UVLED發光效率：一般稱為組件的外部量子效率，其為組件的內部量子效率與組件的取出效率的乘積。所謂組件的內部量子效率，其實就是組件本身的電光轉換效率，主要與組件本身的特性（如組件材料的能帶、缺陷、雜質）、組件的壘晶組成及結構等相關。而組件的取出效率則指的是組件內部產生的光子，在經過組件本身的吸收、折射、反射後，實際在組件外部可測量到的光子數目。因此，關於取出效率的因素包括了組件材料本身的吸收、組件的幾何結構、組件及封裝材料的折射率差及組件結構的散射特性等。而組件的內部量子效率與組件的取出效率的乘積，就是整個組件的發光效果，也就是組件的外部量子效率。早期組件發展集中在提高其內部量子效率，主要方法是通過提高壘晶的質量及改變壘晶的結構，使電能不易轉換成熱能，進而間接提高UVLED的發光效率，從而可獲得70%左右的理論內部量子效率，但是這樣的內部量子效率幾乎已經接近理論上的極限。在這樣的狀況下，光靠提高組件的內部量子效率是不可能提高組件的總光量的，因此提高組件的取出效率便成為重要的研究課題。現在的方法主要是：晶粒外型的改變——TIP結構，表面粗化技術。
3、UVLED電氣特性：電流控制型器件，負載特性類似PN結的UI曲線，正嚮導通電壓的極小變化會引起正向電流的很大變化（指數級別），反向漏電流很小，有反向擊穿電壓。在實際使用中，應選擇 。UVLED正向電壓隨溫度升高而變小，具有負溫度係數。UVLED消耗功率 ，一部分轉化為光能，這是我們需要的。剩下的就轉化為熱能，使結溫升高。散發的熱量（功率）可表示為 。
4、UVLED光學特性：UVLED提供的是半寬度很大的單色光，由於半導體的能隙隨溫度的上升而減小，因此它所發射的峰值波長隨溫度的上升而增長，即光譜紅移，溫度係數為+2~3A/ 。UVLED發光亮度L與正向電流。電流增大，發光亮度也近似增大。另外發光亮度也與環境溫度有關，環境溫度高時，複合效率下降，發光強度減小。
5、UVLED熱學特性：小電流下，LED溫升不明顯。若環境溫度較高，UVLED的主波長就會紅移，亮度會下降，發光均勻性、一致性變差。尤其點陣、大顯示屏的溫升對LED的可靠性、穩定性影響更為顯著。所以散熱設計很關鍵。
6、UVLED壽命：UVLED的長時間工作會光衰引起老化，尤其對大功率UVLED來說，光衰問題更加嚴重。在衡量UVLED的壽命時，僅僅以燈的損壞來作為UVLED壽命的終點是遠遠不夠的，應該以UVLED的光衰減百分比來規定LED的壽命，比如35%，這樣更有意義。
7、大功率UVLED封裝：主要考慮散熱和出光。散熱方面，用銅基熱襯，再連線到鋁基散熱器上，晶粒與熱襯之間以錫片焊作為連線，這種散熱方式效果較好，性價比較高。出光方面，採用晶片倒裝技術，並在底面和側面增加反射面反射出浪費的光能，這樣可以獲得更多的有消出光。
特點
1.沒有溶劑-溫室效應
2.有利於環境保護
3.工作埸地無污染
4.快速生產
5.室溫固化
6.產品有獨特性能
7.節省能源
8.易洗滌
9.節約空間
10.高光澤
11.廢料少
12.方法多樣性、適應性、產品更換快
優勢
2014年以來國內大部分廠家依然用著傳統的紫外汞燈來進行工作，但是，UV LED終將會代替汞燈，因為他的優勢比傳統的汞燈大太多了！
1、超長壽命：使用壽命是傳統汞燈式固化機的10倍以上，約25000~30000小時。
2、 冷光源、無熱輻射，被照品表面溫升低，解決光通訊、液晶生產中長期存在的熱傷害問題。特別適合液晶封邊、薄膜印刷等要求溫升小的場合適用。
3、 發熱量小，可解決汞燈噴繪設備發熱量大、工作人員難以忍受的問題。
4、 瞬間點亮，不需要預熱即刻達到100%功率紫外輸出。
5、 使用壽命不受開閉次數影響。
6、 能量高，光輸出穩定，照射均勻效果好，提高生產效率。
7、 可定製有效照射區域，長度從20mm到1000mm。
8、 不含汞，也不會產生臭氧，是替代傳統光源技術的一種更安全、更環保的選擇。
9、能耗低，耗電量僅為傳統汞燈式固化機的10%，能節約90%電量。
10、維護成本幾乎為零，採用UVLED固化設備每年至少節約10000元/台的耗材費。
套用領域
主要套用
1、微電子行業UVLED光固化套用
2、PCB行業UVLED光固化套用
3、醫療器械UVLED光固化套用
4、光學行業-ST-LED UV光固化套用
5、光通信行業UVLED光固化套用
6、科研及院所-ST-LED UV光固化套用
7、印刷UV油墨固化
其他套用
紫外線身份驗證、條碼（230-280nm）
表面積水的殺菌（240-280nm）
鑑別和體液檢測和分析（250-405nm）
蛋白質分析和藥物發明（270-300nm）
醫學光照療法（300-320nm）
高分子和油墨印刷（300-365nm）
辨偽（375-395nm）
表面除菌/美容除菌（390-410nm）
植物生長（275～320nm）等。
技術研究
國內還對高出光效率、高可靠性紫外線LED 封裝和紫外線LED氧化鈦裝置的研發及其光催化降解次甲基藍來處理有機污水進行了深入研究。
國外，日亞化學工業已功開發出發光波長為365nm、發光功率為100mW的紫外發光二極體。2008年理化學研究所和松下電工曾公布，採用GaN類半導體的InAlGaN開發出了發光中心波長為282nm，光輸出功率為10mW的深紫外線LED。波長更短的深紫外線LED方面，NTT物性科學基礎研究所採用AlN材料開發出了發光中心波長為210nm的深紫外線LED。基於LED的紫外光通信調製方式研究適宜採用PPM調製方式。
最新技術發展正在將紫外線LED的部分市場擴展到產品革新和性能的新高度。下一代紫外線LED技術具有五個重要的優點：
1、增加壽命
在2008年以前，紫外線LED的使用率明顯下降，這是因為紫外線束容易分解LED的環氧樹脂，從而將紫外線LED的壽命降低至不足5千個小時。 紫外線LED的下一代技術以“硬化”或“防紫外線”環氧封裝為特徵，儘管提供的壽命將達到1萬個小時，但仍遠遠滿足不了大多數的套用。 在過去的幾個月里，新的技術解決了這個工程挑戰。例如：在Lumex的新QuasarBrite紫外線LED技術中（圖1），使用了帶玻璃透鏡的TO-46結實封裝替換環氧樹脂透鏡，從而使其使用時間至少延長十倍，達到5萬個小時。
2、效率
紫外線LED的輸出功率僅為輸入功率的5%-8%。當波長為385nm及以上時，紫外線LED的效率提高，但也只有輸入功率的15%。隨著出現的技術在不斷地解決效率問題，更多的套用將開始採用紫外線LED技術。
3、環境效益
紫外線LED與螢光燈相比，紫外線LED的能量消耗低70%。此外，紫外線LED不含CCFL技術中常見的有害物質汞。由於紫外線LED具有防振和耐衝擊的作用，很少發生破損，從而減少了垃圾和費用花費。
4、性能
紫外線LED能提供較小的光束角和均勻的光束。由於紫外線LED不需要其他透鏡就能得到緊湊的光束角和均勻的光束圖，具有較低的能量消耗並增加了耐用性，所以與CCFL技術相比，紫外線LED的使用成本少了一半。
5、廣泛的用途
紫外線LED當前的用途包括：光學感測器和儀器（230-400nm）、紫外線身份驗證、條碼（230-280nm）、表面積水的殺菌（240-280nm）、鑑別和體液檢測和分析（250-405nm）、蛋白質分析和藥物發明（270-300nm）、醫學光照療法（300-320nm）、高分子和油墨印刷（300-365nm）、辨偽（375-395nm）、表面除菌/美容除菌（390-410nm）。
