UVC LED

UVCは、短波長の紫外線を使用して、核酸を破壊し、DNAを破壊して微生物を死滅または不活性化し、重要な細胞機能を実行できないようにする消毒方法です。 UVC消毒は、食品、空気、産業、家庭用電化製品、オフィス機器、家電、スマートホーム、水質浄化などのさまざまなアプリケーションで使用されます。

Aolittel UVC LEDは、265nmの小さい波長精度で、幅広いアプリケーションモードで、小型の浄水器やポータブル滅菌器に適しています。 Aolittelは、カスタマイズされた要件に合わせてUVC LED設計を含む追加のODMソリューションを提供できます。私たちはあなたのアイデアを実現します。
以下は、Aolittel UVC LEDの紹介と仕様です。
特別な要求や詳細情報がある場合は、当社の製品仕様と製品マネージャーに問い合わせてください。
•消毒に最適な波長は何ですか？

低圧水銀ランプのピーク波長（ランプの物理的性質によって単純に決定される）が253.7nmであるため、254nmが消毒に最適な波長であるという誤解があります。 265 nmの波長は、DNA吸収曲線のピークであるため、一般に最適波長として受け入れられています。ただし、消毒と滅菌はさまざまな波長で発生します。
•UV水銀ランプは、消毒および滅菌に最適な選択肢と見なされています。何故ですか？

歴史的に、水銀ランプは消毒と滅菌のための唯一の選択肢でした。 UV LEDテクノロジーの進歩により、より小さく、より堅牢で、毒素を含まず、長寿命で、エネルギー効率が高く、無限のオン/オフの切り替えを可能にする新しいオプションがあります。これにより、ソリューションの小型化、バッテリー駆動、ポータブル化、瞬時のフルライト出力が可能になります。
•UVC LEDと水銀ランプの波長はどのように比較されますか？

低圧水銀ランプは、波長253.7 nmのほぼ単色の光を放射します。低圧水銀ランプ（蛍光管）と高圧水銀ランプも消毒と滅菌に使用されます。これらのランプは、殺菌波長を含むはるかに広いスペクトル分布を持っています。 UVC LEDは、非常に特定の狭い波長をターゲットとするように製造できます。これにより、特定のアプリケーションのニーズに合わせてソリューションを調整できます。

9日間の冷蔵後、UVC LED（右）で照らされたイチゴは新鮮に見えますが、照らされていないイチゴはカビが生えています。 （米国農務省提供）

UVC LEDを探索する際に企業がよく尋ねる質問消毒アプリケーションの場合、UVC LEDが実際にどのように機能するかに関係します。この記事では、このテクノロジーの動作について説明します。

LEDの一般原則

発光ダイオード（LED）は、電流が流れると発光する半導体デバイスです。非常に純粋な、欠陥のない半導体（いわゆる、真性半導体）は一般に電気の伝導性が非常に低いですが、ドーパントを半導体に導入すると、負に帯電した電子（n型半導体）または正に帯電した正孔と導通します（p型半導体）。

LEDは、p型半導体がn型半導体の上に置かれるp-n接合で構成されています。順方向バイアス（または電圧）が印加されると、n型領域の電子はp型領域に向かってプッシュされ、同様に、p型材料の正孔は反対方向に押されます（正に帯電しているため） n型材料に向かって。 p型材料とn型材料の間の接合部では、電子と正孔が再結合し、各再結合イベントは、再結合が発生する半導体の固有の特性であるエネルギーの量子を生成します。

サイドノート：電子は半導体の伝導帯で生成され、正孔は価電子帯で生成されます。伝導帯と価電子帯のエネルギー差はバンドギャップエネルギーと呼ばれ、半導体の結合特性によって決まります。

放射再結合結果として、デバイスのアクティブ領域で使用される材料のバンドギャップによって決定される、エネルギーと波長（2つはPlanckの方程式によって互いに関連しています）の光の単一光子が生成されます。非放射性再結合また、電子と正孔の再結合によって放出されたエネルギーの量子が光の光子ではなく熱を生成する場合にも発生します。これらの非放射再結合イベント（直接バンドギャップ半導体での）には、欠陥によって引き起こされるミッドギャップ電子状態が含まれます。 LEDが熱ではなく光を放射するようにしたいので、非放射再結合と比較して放射再結合のパーセンテージを増やしたいと考えています。これを行う1つの方法は、ダイオードのアクティブ領域にキャリア閉じ込め層と量子井戸を導入して、適切な条件下で再結合を受けている電子と正孔の濃度を増加させることです。

しかし、別の重要なパラメータは、デバイスのアクティブ領域で非放射再結合を引き起こす欠陥の集中を減らすことです。転位密度は非放射性再結合中心の主要な発生源であるため、オプトエレクトロニクスにおいてそのような重要な役割を果たしているのはこのためです。転位は多くの原因で発生する可能性がありますが、低密度を実現するには、ほとんどの場合、LEDのアクティブ領域を格子整合基板上で成長させるために使用されるn型およびp型層が必要です。そうでなければ、転位は、結晶格子構造の違いに対応する方法として導入されます。

したがって、LED効率を最大化することは、転位密度を最小化することにより、非放射再結合率に比べて放射再結合率を増加させることを意味します。

UVC LED

紫外線（UV）LEDは、水処理、光学データストレージ、通信、生物剤検出、ポリマー硬化の分野で用途があります。 UVスペクトル範囲のUVC領域は、100 nm〜280 nmの波長を指します。

In the case of disinfection, the optimum wavelength is in the region of 260 nm to 270 nm, with germicidal efficacy falling exponentially with longer wavelengths. UVC LED offer considerable advantages over the traditionally used mercury lamps, notably they contain no hazardous material, can be switched on/off instantaneously and without cycling limitation, have lower heat consumption, directed heat extraction, and are more durable.

In the case of UVC LED, to achieve short wavelength emission (260 nm to 270 nm for disinfection), a higher aluminum mole fraction is required, which makes the growth and doping of the material difficult. Traditionally, bulk lattice-matched substrates for the III-nitrides was not readily available, so sapphire was the most commonly used substrate. Sapphire has a large lattice mismatch with high Al-content AlGaN structure of UVC LED, which leads to an increase in non-radiative recombination (defects). This effect seems to get worse at higher Al concentration so that sapphire-based UVC LED tend to drop in power at wavelengths shorter than 280 nm faster than AlN-based UVC LED while the difference in the two technologies seems less significant in the UVB range and at longer wavelengths where the lattice-mismatch with AlN is larger because higher concentrations of Ga are required.

ネイティブAlN基板での仮像成長（つまり、固有のAlGaNの大きな格子パラメータが、欠陥を導入せずに弾性的に圧縮してAlNに収まるように調整される）により、原子的に平坦な低欠陥層が得られ、265 nmにピークパワーが対応します。最大の殺菌吸収と、スペクトルに依存する吸収強度による不確実性の影響の両方を低減します。
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