Bel-cable.ru

Блог инженера Электрика
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

УФ светодиоды диапазона UV-C для дезинфекции

УФ светодиоды диапазона UV-C для дезинфекции

В обычных устройствах для дезинфекции и стерилизации используются ртутные лампы низкого давления для излучения необходимого спектра, но светодиоды и здесь пытаются вытеснить лампочки, причём довольно успешно так как имеют много преимуществ: большую энергоэффективность, более высокую световую отдачу, длительный срок службы и низкие эксплуатационные расходы.

Светодиоды УФ спектра UV-A относительно легко производить, поскольку они изготавливаются путем модификации синих светодиодов. Они доступны на рынке более десяти лет и в основном используются в качестве активаторов процесса отвердения химических материалов. Но дезинфекция требует использования более мощного излучения, то есть диапазона UV-C.

Светодиоды UV-C также доступны на рынке уже нескольких лет, но их нельзя считать простой заменой обычных ртутных ламп, поскольку они предъявляют множество новых требований к конструкции, включая точное формирование потока излучения для обеспечения надлежащей работы. Более того, светодиоды этого спектра опасны не только для бактерий и вирусов, но и для людей, поэтому защита тоже является важным элементом.

Варианты исполнения

При малой мощности УФ-светодиоды могут быть выполнены в стандартных корпусах индикаторных светодиодов.

ультрафиолетовый светодиод в корпусе dip

Диоды большей мощности выпускаются в корпусах типа «эмиттер» или других стандартных корпусах.

Обязательным условием для корпуса является хорошая система охлаждения, вплоть до использования вибрирующих мембран или мини-вентиляторов, так как ультрафиолетовые светодиоды лишь четвертую часть получаемой энергии трансформируют в свет, а остальные три – в тепло. Перегрев любого светодиода, в том числе, ультрафиолетового, негативно сказывается на его работе и приводит к выходу диода из строя.

мощный ультрафиолетовый светодиод

Также поверхность светового прибора, на который крепится светодиод или светодиодный модуль, не должна иметь металлической основы. Такая основа негативно влияет на коэффициент излучения, снижая КПД работы.

Читайте так же:
Допустимые токи для кабеля апвпуг

Устройство светодиода

Конструкция светодиода представлена следующими составляющими:

  • эпоксидная линза;
  • кристалл-полупроводник;
  • отражатель;
  • проволочные контакты;
  • электроды (катод и анод);
  • плоский срез-основание.

Устройство простейшего DIP-светодиода

Рабочие контакты закреплены в основании и проходят сквозь него. Другие компоненты лампы находятся внутри неё в герметичном пространстве. Оно образовано спайкой линзы и основания. При сборке на катоде закрепляется кристалл, а на контактах – проводники, которые через p-n-переход подключены к кристаллу.

Мощные инфракрасные светодиоды

Для изготовления мощного инфракрасного светодиода требуется большой лед-кристалл. В связи с этим возникает несколько технологических проблем:

  1. С увеличением площади лэд-кристалла существенно возрастает его стоимость.
  2. При работе на полную мощность такого led-элемента выделяется настолько много энергии, что возникает сильный перегрев его основания и, как следствие, последующее быстрое разрушение.

Если же объединить несколько близко установленных лед-кристаллов, возникает значительная потеря мощности из-за повышения нерабочей боковой площади. Ввиду выше рассмотренных обстоятельств, разработчики предложили несколько компромиссных вариантов:

  1. На данный момент допустимо изготавливать кристаллы размером до 1 мм 2 . До этого порогового значения можно существенно повысить силу тока, а значит, и мощность – в результате снижения сопротивления в лэд-материале из-за его нагрева.
  2. Внедряются все более совершенные рефлекторы, собирающие боковое излучение к центру.
  3. Производятся линзы с высоким коэффициентом преломления, что заставляет лучше собирать и направлять в пучок боковые волны.

Важно! Инфракрасные светодиоды и лазерные их модификации – это совершенно различные по принципу действия и техническим характеристикам светильники. В основе последних применяются квантоворазмерные гетероструктуры.

Как работают ультрафиолетовые светодиоды

Излучение возникает под воздействием постоянного тока. Прибор чувствителен к перемене номинальных параметров и может выйти из строя при их изменении. Полупроводниковые устройства можно подключать последовательно и параллельно. УФ светодиоды преобразуют в свет только четверть потребляемой энергии, остальная часть превращается в тепло. Чтобы снизить температуру, используются специальные отводы, являющиеся частью конструкции корпуса. Кроме этого обеспечивается контакт с воздушными потоками.

Читайте так же:
Какое сечение провода нужно для освещения квартиры

Что такое светодиод и его принцип работы

Светодиод (СД, LED) представляет собой обычный полупроводниковый диод, изготовленный на основе кристаллов:

  • арсенида галлия, фосфида индия или селенида цинка – для излучателей оптического диапазона;
  • нитрида галлия – для приборов ультрафиолетового участка;
  • сульфида свинца – для элементов, излучающих в инфракрасном диапазоне.

Выбор данных материалов обусловлен тем, что p-n переход диодов, изготовленных из них, при приложении прямого напряжения излучает свет. У обычных диодов из кремния или германия такое свойство выражено очень слабо – свечение практически отсутствует.

Излучение светодиода не связано со степенью нагрева полупроводникового элемента, его вызывает переход электронов с одного энергетического уровня на другой при рекомбинации носителей зарядов (электронов и дырок). Свет, испускаемый в результате, является монохроматическим.

Особенностью такого излучения является очень узкий спектр, и выделить нужный цвет светофильтрами затруднительно. А некоторые цвета свечения (белый, синий) при таком принципе изготовления недостижимы. Поэтому в настоящее время распространена технология, при которой внешняя поверхность светодиода покрывается люминофором, а его свечение инициируется излучением p-n перехода (которое может быть видимым или лежать в УФ-диапазоне).

Угол рассеивания

Угол рассеивания светодиодов

Ну последнее, на что стоит обратить внимание – угол рассеивания. Большинство диодов выпускается с углом рассеивания в 120 градусов. Но это не конечная цифра. Разброс углов начинается от 15 и заканчивается 360 градусами ( к примеру филаментные ). Здесь Вам стоит определиться опять же, что хотите получить. Узконаправленный свет или рассеянный по всей комнате. Для комнаты подойдет и 120 градусов, но лучше применить линзы, чтобы увеличить угол. Для узконаправленного луча с лихвой хватит диодов с рассеивание в 40 градусов.

Есть еще несколько характеристик светодиодов. Но они более интересны для промышленного производства. А нам, простым обывателям, с лихвой хватает этих.

Читайте так же:
642247 выключатель света заднего хода применяемость

Я могу понять, что для кого-то эту информацию тяжело понять, но это только первое время. Если Вы один раз разберетесь, то в дальнейшем никаких трудностей правильно выбрать светодиод под свои нужды не составит труда. Во всяком случае я уже не «болею» муками подбора.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector