Ультрафиолетовые светодиоды: область применения, технические характеристики

Ультрафиолетовые светодиоды получили разностороннее применение, их можно встретить в различных отраслях промышленности, медицинском оборудовании, криминалистике. Ультрафиолетовые (УФ) лучи невидимы для человеческого глаза, но являются катализатором различных естественных процессов. Их обеззараживающее свойство используется в конструкции приборов для стерилизации воды, маникюрных, парикмахерских и косметологических инструментов. Лучи в диапазоне 300 – 400 нм способны изменять состояние материалов, ускорять высыхание лака для ногтей. Эти качества взяли на вооружение салоны красоты и создатели устройств для домашней сушки ногтей.

Ультрафиолетовая светодиодная лента

Новый источник ультрафиолета, принцип действия

Интерес к LED источникам УФ излучения появился давно, но их активное применение сдерживала высокая стоимость приборов. Раньше ультрафиолет получали от газоразрядных ртутных ламп. Из-за хрупкости изделий их использование было небезопасно, в случае разбивания корпуса пары ртути оказывались в помещении. Стремительное развитие оптических технологий сделало LED светодиоды доступными для потребителей.

Длина излучаемых полупроводниковыми приборами УФ волн находится в промежутке между рентгеновским излучением и видимым светом. Добиться такого излучения позволяет использование специальных материалов – нитрид галлия, алюминия, индия. Принцип их работы заключается в возникновении свечения под воздействием электрического тока. Длина излучаемого света зависит от материала полупроводника. Приборы с диапазоном 365-400 нм получили значительное распространение благодаря простоте изготовления светодиодов, граничащих по шкале длины волн с видимым светом. Устройства со спектром 100-280 нм используют редко, они служат для стерилизации воздуха и воды.

Выбор корпуса для полупроводникового LED устройства зависит от его мощности. Яркий светодиод диаметром 5 мм с длиной волны 365 нм предлагается с корпусом индикаторного устройства, его рабочий ток составляет 20 мА. Мощные элементы с показателем 1 – 3 Вт помещаются в корпус эмиттер и другие аналогичные конструкции.

Применение ультрафиолетовых светодиодов

Ультрафиолетовые светодиоды имеют следующие характеристики:

  • рабочие токи – 20 мА (для устройств малой мощности), 350-700 и выше мА (для мощных приборов);
  • длина волны – 100-400 нм;
  • напряжение питания – 3,4-4 V;
  • температура эксплуатации – от -20º до +100º C;
  • срок службы – 50 000 часов.

Сферы применения УФ светоизлучающих диодов

Области, где используются ультрафиолетовые LED, существенно различаются между собой. Среди них: сельское хозяйство, медицина, промышленность, криминалистика, оборудование, индустрия красоты. Каждое направление использует одно из многочисленных свойств светодиодов.

Медицина активно эксплуатирует способность ультрафиолета убивать микроорганизмы и бактерии. Кабинеты и палаты больниц подвергаются «кварцеванию», этот процесс подразумевает дезинфекцию воздуха в помещении с помощью УФ лучей специальной лампы. Воздействие излучения ультрафиолетовых светодиодов на воду убивает болезнетворные вирусы и бактерии без изменения вкуса жидкости. Рабочий диапазон 250-280 нм обеспечивает стерилизацию воздуха и воды, разрушая ДНК опасных микроорганизмов.

Под воздействием потока лучей от ультрафиолетовых LED приборов катализируется отвердение композитных материалов и клея. Быстрое отверждение ускоряет цикл производства, существенно снижая затраты времени, которые приходились на естественное высыхание. Пациенты стоматологии почувствовали на себе, как скоро твердеет полимерная пломба под УФ светом.

Пломбирование зубов

Аналогичный принцип используют для специальных принтеров, где вместо композитных составов твердеет краска. Намечается хорошая перспектива использования светодиодной сушки в струйной печати. Пока УФ светодиоды не достаточно мощные, чтобы устанавливаться для плоттеров широкого формата, но производители активно работают в этом направлении. Фоточувствительные материалы подвергаются полимеризации при длине волны от 365 до 395 нм.

Современные LED технологии с применением ультрафиолета помогают криминалистам при сборе доказательств. Они позволяют обнаружить невидимые глазом следы биологических выделений, флуоресцентной краски, отметки на документах. Детекторы, проверяющие подлинность купюр, помогают выявить подделку даже в хорошо освещенном помещении.

Светодиодный детектор валют

В теплицах при выращивании овощей урожай подвергается кратковременному воздействию ультрафиолета. Это способствует увеличению содержания полифенолов, имеющих антиоксидантные свойства.

LED лампы для сушки ногтей

Салоны красоты активно предлагают маникюрные процедуры, включающие покрытие ногтей лаком или гелем. Для сушки составов используются аппараты с УФ излучением различной мощности. Современные LED лампы на основе УФ светодиодов стали достойной заменой люминесцентных устройств, содержащих ртуть. Полупроводниковые приборы безопасны, долговечны и потребляют минимальное количество энергии, при этом они способствуют затвердению геля на ногтях в течение нескольких секунд. Новые аппараты имеют неоспоримые преимущества, благодаря установке в них светодиодов:

  • мгновенное включение;
  • компактный размер;
  • долгосрочная эксплуатация;
  • низкое энергопотребление;
  • безопасность.

Устройства со светодиодами для сушки ногтей отличаются простой конструкцией и эксплуатацией. Среди недостатков LED лампы для ногтей можно назвать лишь ее высокую стоимость.

LED-лампа для ногтей

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.