盡管紫外線的潛在危害是日常生活中由于其引起的曬傷而引起的，但紫外線（UV）光譜在各種技術(shù)制造和工業(yè)加工領(lǐng)域中提供了許多有益效果。正如標準可見波長LED已經(jīng)影響了當今的照明，標牌和顯示器市場一樣，因此紫外LED的先進部署現(xiàn)在為各種應(yīng)用提供了廣泛的優(yōu)勢，特別是在技術(shù)和工業(yè)市場。

最近的一些技術(shù)進步正在將UV LED市場細分提升到產(chǎn)品創(chuàng)新和性能的新水平。因此，設(shè)計工程師越來越注意到，與替代技術(shù)相比，新興的UV LED技術(shù)可以顯著節(jié)省成本，能源和空間。

Lumex銷售和營銷總監(jiān)Richard Halliday表示，最新一代UV LED技術(shù)的優(yōu)勢意味著該市場預(yù)計將迅速增長：他預(yù)計未來五年的復(fù)合年增長率預(yù)計為31％ 。

YoleDéveloppement的研究證實了這種快速增長的速度。到2016年，紫外線LED預(yù)計占紫外線燈市場總量的約28％。由于其緊湊性，低擁有成本和環(huán)保成分，紫外線LED將繼續(xù)取代現(xiàn)有應(yīng)用中的傳統(tǒng)紫外線燈，但也將創(chuàng)建新的應(yīng)用程序，特別是便攜式的Yole預(yù)計，到2016年，UV LED市場將從2011年的3250萬美元增長到每年1.5億美元以上。

紫外光譜包括100 nm和400 nm之間的所有電磁輻射波長，通常分為三個不同的子范圍：315-400 nm的UV-A（也稱為“長波紫外線”）; UV-B在280-315nm之間（“中波”）;和UV-C，其為100-280nm（“短波”）。

2011年至2016年間，紫外線LED市場預(yù)計將增長5倍，而傳統(tǒng)紫外線燈市場將僅增長1.5倍。 2011年，LED繼續(xù)主要在UV-A/B光譜中出售（特別是在上波長，365至400nm之間）。在研發(fā)應(yīng)用之外，超過90％的UV LED市場都受到UV固化，假冒檢測以及需要UV-A/B源的醫(yī)療和儀器應(yīng)用的覆蓋。

2011年，UV-C LED主要用于研發(fā)和科學(xué)儀器。然而，預(yù)計2012年將出現(xiàn)第一個基于UV LED的凈化系統(tǒng)的商業(yè)化。 UV-A（400-315 nm）業(yè)務(wù)目前是市場中最大的部分，并且至少在未來5年內(nèi)仍將如此，在2010年占據(jù)90％的份額，2016年預(yù)計占85％。

圖1：UV LED技術(shù)適用于各種醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用，包括牙齒增亮和腔體填充技術(shù)（UV-A）和牙刷以及醫(yī)療器械滅菌設(shè)備（UV-C）。 （來源：Lumex）

固化和涂層

牙科固化儀器和假冒檢測是UV LED技術(shù)相對較早的應(yīng)用，但性能，成本和耐用性的好處，再加上最近的使用壽命增長，都是領(lǐng)先的將UV LED集成到快速增長的應(yīng)用中。

紫外線固化涂料可以涂在印刷在紙上的油墨上，并通過紫外線照射進行干燥。 UV涂料可以使用高達100％的固體配制，因此它們沒有揮發(fā)性成分，有助于污染，并產(chǎn)生極其反光和光滑的最終結(jié)果2。這種高固體含量還允許涂層以極薄的薄膜涂覆。 UV涂料可配制成各種光澤范圍，可應(yīng)用于大多數(shù)傳統(tǒng)工業(yè)涂料應(yīng)用以及絲網(wǎng)印刷。

波長范圍應(yīng)用230 - 400 nm光學(xué)傳感器和儀器230 - 280 nm UV ID驗證，條形碼240 - 280 nm表面積和水的滅菌250 - 405 nm法醫(yī)和體液檢測和分析270 - 300 nm蛋白質(zhì)分析，藥物發(fā)現(xiàn)300 - 320 nm醫(yī)療光療法300 - 365 nm聚合物和油墨印刷375 - 395 nm偽造檢測390 - 410 nm表面/化妝品滅菌

圖2：當今UV LED應(yīng)用和相應(yīng)波長的一些示例。

環(huán)境影響

與其他技術(shù)相比，UV LED具有幾項重要的環(huán)境效益。與常見的前代技術(shù) - 冷壓縮熒光燈（CCFL）相比，UV LED需要高達70％的能耗降低。此外，UV LED符合RoHS標準，不含CCFL技術(shù)中常見的有毒汞。因此，它們可以減少能源消耗和浪費，消除使用和最終處置危險材料的需要。

與具有相同光學(xué)輸出的CCFL相比，UV LED的尺寸更小，更耐用。此外，UV LED更耐振動和沖擊，從而減少產(chǎn)品破損并減少浪費和維護費用。

在過去十年左右的時間里，UV LED技術(shù)一直受到一個問題的挑戰(zhàn) - 前幾代產(chǎn)品的運行壽命不足。盡管紫外線技術(shù)有很多優(yōu)點，但由于紫外線很容易破壞舊型LED環(huán)氧樹脂，因此紫外線LED技術(shù)的使用速度明顯減慢，從而將紫外線LED的使用壽命縮短至5，000小時以下。

最近，制造商采用硬化或抗紫外線環(huán)氧樹脂封裝，使用壽命長達10，000小時。然而，對于許多其他合適的應(yīng)用來說，這個數(shù)字仍然不足。由于環(huán)氧樹脂分解不穩(wěn)定而且不是線性的，這一缺點常常變得更加復(fù)雜，即使在產(chǎn)品的使用壽命期間也可能導(dǎo)致性能不佳。

圖3：下一代UV LED技術(shù)，例如Lumex的QuasarBrite UV LED，可提供長壽命，緊密光束角，均勻光束模式，增強的耐用性以及高達50％的成本節(jié)省。 （來源：Lumex）。

最新進展

2010-2011，出現(xiàn)了一項解決這些工程挑戰(zhàn)的新技術(shù)。例如，在Lumex的新QuasarBrite UV LED技術(shù)中，環(huán)氧樹脂鏡片被替換為堅固的TO-46封裝和玻璃鏡頭，使封裝設(shè)備的有效運行時間至少比以前的技術(shù)長十倍，從而提供了典型的技術(shù)。壽命超過50，000小時。

Lumex表示，隨著這一重大工程難題的解決，以及與特定波長的芯片穩(wěn)定性相關(guān)的其他問題，UV LED技術(shù)現(xiàn)已成為越來越多應(yīng)用的有吸引力的選擇。

Lumex的Richard Halliday說，UV LED技術(shù)的下一個主要挑戰(zhàn)將出現(xiàn)在效率領(lǐng)域。對于許多應(yīng)用，例如醫(yī)療光療法，水消毒和波長短于365 nm的聚合物固化，UV LED的輸出功率通常僅為輸入功率的百分之五到八。在385nm及以上，效率逐漸提高，但僅提高到約15％。隨著新興技術(shù)的發(fā)展應(yīng)對這些效率挑戰(zhàn)，預(yù)計更多的應(yīng)用將采用UV LED。

與替代技術(shù)相比，UV LED還具有顯著的性能優(yōu)勢。例如，它們可以提供更緊密的光束角度和更均勻的光束模式。由于UV LED固有的光學(xué)效率的挑戰(zhàn)，大多數(shù)設(shè)計工程師正在尋找特定的光束角度，以最大化目標區(qū)域的輸出。對于普通的紫外燈，工程師必須依靠用足夠的光照射該區(qū)域來嘗試實現(xiàn)均勻性和強度的正確組合。然而，使用UV LED時，它們的透鏡可以實現(xiàn)更嚴格的發(fā)射角度，從而可以將大部分UV LED的輸出直接聚焦在需要的位置。為了匹配這種性能，競爭對手的技術(shù)需要額外的成本和空間要求的二次鏡頭。

緊湊的光束角度和均勻的光束模式相結(jié)合，無需二次透鏡，降低能耗，增強耐用性，與CCFL技術(shù)相比，UV LED可節(jié)省高達50％的成本。

以應(yīng)用為中心從成本和性能的角度來看，為特定應(yīng)用設(shè)計UV LED解決方案往往比將標準技術(shù)適應(yīng)特定應(yīng)用更為實用。在許多情況下，UV LED用于陣列中，其中光束模式和光強度一致性對整個陣列至關(guān)重要。

圖4：UV LED技術(shù)有幾種取證應(yīng)用，包括指紋識別和體液檢測和分析。 （來源：Lumex）

通過讓UV LED供應(yīng)商專門為應(yīng)用提供集成陣列，可以減少整體物料清單（BOM）以及供應(yīng)商數(shù)量，并且陣列可以在將特定應(yīng)用發(fā)布給設(shè)計工程師之前進行測試。這通過減少交易來降低工程和采購部門的總體成本，提供量身定制的高效解決方案，以滿足最終應(yīng)用的需求。

Lumex的Halliday評論說，最好考慮一家能夠為特定應(yīng)用提供經(jīng)濟高效，定制設(shè)計的UV LED解決方案的供應(yīng)商。 “例如，擁有數(shù)十年PCB設(shè)計，定制光學(xué)，光線跟蹤和成型經(jīng)驗的供應(yīng)商合作伙伴將能夠為最具成本效益和目標明確的解決方案提供多種選擇，”他說。

總之，最近對UV LED技術(shù)的技術(shù)改進解決了模具穩(wěn)定問題，并大大延長了使用壽命 - 高達50，000小時的使用壽命。這些發(fā)展與其增強的耐用性，缺乏有害物質(zhì)，降低能耗，緊湊尺寸，質(zhì)量性能，成本節(jié)約和經(jīng)濟高效的定制選項相結(jié)合，使UV LED成為快速增長的市場，行業(yè)和應(yīng)用列表的有吸引力的替代品。預(yù)計會有進一步的改進 - 尤其是在效率方面 - 導(dǎo)致UV LED的采用速度更快。

壽命，成本效益

2011年7月，Lumex宣布擴展其QuasarBrite UV系列LED技術(shù)，將三種額外波長作為標準配置，以及“定制”UV LED陣列的可用性。 Lumex表示，其QuasarBrite UV LED的使用壽命延長了十倍，成本節(jié)省高達50％，能耗降低了70％。

符合RoHS標準的QuasarBrite UV LED可提供標準的355 nm，365 nm和377 nm波長，采用通孔格式。它們非常適用于以下應(yīng)用：安全（貨幣，護照和其他旅行證件的偽造檢測）;法醫(yī)學(xué)（如體液分析）;并作為空氣和水凈化器應(yīng)用的光催化劑。

“以前，紫外線LED技術(shù)的廣泛使用，特別是在較短的紫外波長下，受到阻礙，因為環(huán)氧樹脂LED鏡片中使用的材料使紫外線LED的使用壽命縮短到不到5，000小時，”Kay Fernandez解釋說，產(chǎn)品技術(shù)Lumex經(jīng)理。 “最近的技術(shù)發(fā)展使得環(huán)氧樹脂鏡片可以用堅固的TO-46封裝和玻璃鏡片取代，使QuasarBrite UVs的壽命延長十倍，壽命超過50，000小時。”

In除了提高壽命外，與CCFL等替代技術(shù)相比，這些UV LED具有幾個關(guān)鍵優(yōu)勢。 QuasarBrite UV LED提供均勻的光束模式。為了匹配這種性能，CCFL將需要二次透鏡，從而導(dǎo)致額外的成本和空間投資。此外，Lumex的UV LED不使用CCFL技術(shù)中的有害汞材料，并且在設(shè)計上更耐用，從而顯著降低了維護成本。 Lumex的UV LED的能耗比CCFL低70％。與CCFL相比，這些因素相結(jié)合可節(jié)省50％的成本。

“由于UV LED提供了諸如CCFL等替代技術(shù)的顯著成本和性能優(yōu)勢，因此全球?qū)V LED技術(shù)的需求急劇增長，”Fernandez解釋道。 “Lumex現(xiàn)在提供總共六種標準UV波長（355，365，377，385，405和415 nm）以及幾乎無限數(shù)量的定制選項，以滿足這個不斷增長的市場的需求。”

最新355 nm，365 nm和377 nm QuasarBrite UV LED具有80°視角，工作溫度范圍為-40°C至100°C。這些設(shè)備的樣品現(xiàn)貨供應(yīng)，可以通過訪問Digi-Key網(wǎng)站訂購。標準和定制生產(chǎn)的交付周期為18-20周。