UV LED

定義

　　UV LED是LED的一種，是單波長(zhǎng)的不可見(jiàn)光，一般在400nm以下。通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)使UV LED能發(fā)出一個(gè)完整連續(xù)紫外光帶，滿足封邊，印刷等領(lǐng)域的生產(chǎn)需要。線光源有超長(zhǎng)的壽命、冷光源、無(wú)熱輻射、壽命不受開(kāi)閉次數(shù)影響、能量高、照射均勻提高生產(chǎn)效率，不含有毒物物質(zhì)比傳統(tǒng)的光源更安全、更環(huán)保。

　　組成

　　UVLED（紫外LED）由夾在較薄GaN三明治結(jié)構(gòu)中給一個(gè)或多個(gè)InGaN量子阱組成，形成的有源區(qū)為覆層。通過(guò)改變InGaN量子阱中InN-GaN的相對(duì)比例，發(fā)射波長(zhǎng)可由紫光變到其他光。AlGaN通過(guò)改變AlN比例能用于制作UVLED中的覆層和量子阱層，但這些器件的效率和成熟度較差。如果有源量子阱層是GaN，與之相對(duì)是InGaN或AlGaN合金，則器件發(fā)射的光譜范圍為350~370nm。

　　當(dāng)藍(lán)色I(xiàn)nGaN發(fā)光二極管泵處短的電子脈沖時(shí)，則產(chǎn)生紫外線輻射。含鋁的氮化物，特別是AlGaN和AlGaInN可以制作更短波長(zhǎng)的器件，獲得系列波長(zhǎng)的UVLED。波長(zhǎng)可達(dá)247nm的二極管已經(jīng)商業(yè)化，基于氮化鋁、可發(fā)射210nm紫外線輻射的LED已研制成功，250~270nm波段的UVLED也在大力研制中。

　　III-V族金屬氮化物基的半導(dǎo)體非常適合于制作紫外輻射源。以AlGaInN為例，在室溫下，隨著各組分比例的變化，電子和空穴在復(fù)合時(shí)所輻射的能量在1.89~6.2eV。如果LED的活性層單純由GaN或AlGaN構(gòu)成，則其紫外輻射效率很低，因?yàn)殡娮雍涂昭ㄖg的復(fù)合為非輻射復(fù)合。如果在該層當(dāng)中摻雜少量的金屬I(mǎi)n，活性層局部的能級(jí)就會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)，電子和空穴就會(huì)發(fā)生輻射復(fù)合。因此，當(dāng)在活性層中摻雜了金屬銦之后，380nm處的輻射效率要比不摻雜的高大約19倍。

特點(diǎn)

　　1. 冷光源，無(wú)熱輻射，適用于熱敏材料的粘接

　　2. 即開(kāi)即關(guān)，無(wú)需預(yù)熱，照射強(qiáng)度可達(dá)8000mW/c㎡ 以上

　　3. 外形小巧，使得設(shè)備能輕而易舉的整合到全自動(dòng)生產(chǎn)線和設(shè)備中

　　4. UV LED無(wú)紅外輻射、無(wú)有害氣體產(chǎn)生，符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)傳統(tǒng)汞燈更安全、更環(huán)保

　　5.壽命達(dá)20000小時(shí)以上，可大幅削減運(yùn)行成本和維護(hù)工時(shí)

　　6.連接線為耐彎曲電纜，隨意安裝在可動(dòng)部，滿足反復(fù)移動(dòng)的需要

優(yōu)點(diǎn)

　　·冷光源、無(wú)熱輻射，被照物品表面溫升低，解決光通訊、液晶生產(chǎn)中長(zhǎng)期存在的熱傷害問(wèn)題，特別適合液晶封邊、薄膜印刷等要求溫升小的場(chǎng)合適用。發(fā)熱量小，可解決汞燈噴繪設(shè)備發(fā)熱量大、工作人員難以忍受的問(wèn)題。并且，LED-UV光源，發(fā)出的是高純度單波段紫外光，幾乎沒(méi)有紅外線的輸出，它屬于冷光源，加工件不會(huì)因受熱而變形。

　　·效率高：LED-UV的光線能量高度集中在具有有效固化作用的某紫外光譜段，實(shí)際使用效果和光強(qiáng)為1000～2000mW/cm2的傳統(tǒng)高壓汞燈UV光源的固化效果不相上下，從而使固化時(shí)間縮短。傳統(tǒng)的汞燈UV光看上去亮度很高，但熱量很高，因?yàn)樗墓庾V很寬，真正起有效固化作用的紫外光譜段只占其中的一部分能量，有相當(dāng)大一部分是在可見(jiàn)光段(雜光)和紅外光譜度(導(dǎo)致熱量產(chǎn)生)，對(duì)操作者的眼睛損傷嚴(yán)重并且容易使加工工件熱變形。

　　（1）超長(zhǎng)壽命：LED-UV燈的使用壽命是傳統(tǒng)汞燈的10倍以上，且使用壽命不受開(kāi)關(guān)次數(shù)影響。

　?。?）瞬間開(kāi)關(guān)，不需要預(yù)熱即可達(dá)到最大功率紫外輸出，關(guān)閉后可以瞬間重新開(kāi)機(jī)。

　?。?）能量高，光輸出穩(wěn)定，照射均勻效果好，提高生產(chǎn)效率。

　?。?）可定制有效照射區(qū)域，長(zhǎng)度從20mm到1000mm。

　?。?）不含汞，也不會(huì)產(chǎn)生臭氧，是替代傳統(tǒng)光源技術(shù)的一種更安全、更環(huán)保的選擇。

　　（6）能耗低，耗電量?jī)H為傳統(tǒng)汞燈式固化機(jī)的10%，能節(jié)約90%電量。

　　（7）維護(hù)成本幾乎為零，采用UV-LED固化設(shè)備每年至少節(jié)約10000元/臺(tái)的耗材費(fèi)。

　　（8）由于紫外線照射裝置與相關(guān)配套裝置非常緊湊，無(wú)需以往那種較大的機(jī)械安裝空間以及管道施工，設(shè)置簡(jiǎn)單容易?？梢哉f(shuō)LED-UV固化系統(tǒng)進(jìn)一步增強(qiáng)了傳統(tǒng)UV固化系統(tǒng)的環(huán)境協(xié)調(diào)性。LED-UV技術(shù)是原有UV技術(shù)的升級(jí)。[2]

分類

　　不同的應(yīng)用領(lǐng)域需要不同尺寸的UV LED光源，一般可分為UV LED點(diǎn)光源、UV LED線光源和UV LED面光源，就光強(qiáng)度而言，三者依次遞減。

　　1.UV LED點(diǎn)光源：分為UV LED風(fēng)扇式點(diǎn)光源和UV LED筆式點(diǎn)光源，光斑直徑可分為3mm 4mm 6mm 8mm和12mm。

　　2.UV LED線光源：光源形狀為線形，線形長(zhǎng)度可定制。

　　3.UV LED面光源：光源為平面，光源面積可定制，應(yīng)用較為普遍。