Ультрафиолетовая диодная лента: какие лампы с УФ излучением самые мощные

Новый источник ультрафиолета, принцип действия

Интерес к светодиодным источникам УФ-излучения появился давно, но их активное использование ограничивалось дороговизной устройств. Ранее УФ-лучи получали от газоразрядных ртутных ламп. Из-за хрупкости продуктов их использование было небезопасным; если корпус ломался, пары ртути попадали в комнату. Быстрое развитие оптических технологий сделало светодиоды доступными для потребителей.

Длины волн УФ-излучения, излучаемые полупроводниковыми приборами, варьируются от рентгеновских лучей до видимого света. Для получения этого излучения можно использовать специальные материалы: нитрид галлия, алюминий, индий. Принцип их работы — появление свечения под действием электрического тока. Длина излучаемого света зависит от материала полупроводника. Устройства с диапазоном 365-400 нм приобрели значительную популярность из-за простоты изготовления светодиодов, граничащих со шкалой длин волн с видимым светом. Редко используются приборы со спектром 100-280 нм; они используются для стерилизации воздуха и воды.

Выбор корпуса для полупроводникового светодиодного устройства зависит от его мощности. Яркий 5-миллиметровый светодиод, 365 нм, доступен с корпусом дисплея и имеет рабочий ток 20 мА. В корпусе эмиттера и других подобных конструкциях размещены мощные элементы с показателем 1 — 3 Вт.

УФ светодиоды обладают следующими характеристиками:

• рабочие токи — 20 мА (для маломощных устройств), 350-700 и выше мА (для мощных устройств);
• длина волны — 100-400 нм;
• напряжение питания — 3,4-4 В;
• рабочая температура — от -20º до + 100ºС;
• срок службы — 50 000 часов.

Причины отказа работы светодиодов

Сначала поговорим обо всех типах светодиодов.

Их называют вечными источниками света. Если соблюдать несколько простых правил эксплуатации, светодиоды могут проработать в среднем 5 лет. Однако необходимо понимать, что диод есть, но есть устройство для его управления, которое называется драйвером.

Во-первых, недорогие образцы, обычно китайского производства, тратят 30-40% всей энергии, подаваемой на светильник (в качественных драйверах около 9-11 %).

Во-вторых, драйвер должен быть оборудован гальванической развязкой, которая необходима, чтобы на диоды ни при каких условиях не падало высокое напряжение. В некачественных драйверах он отсутствует, что может привести к перегоранию всей лампы. Хорошие драйверы имеют защиту от продолжительных скачков напряжения до 380 вольт, а для использования вне помещений и грозовых импульсов не менее 5000 вольт.

Более дешевые аналоги могут отключать расположенные поблизости электрические устройства или мешать их работе, создавая помехи.

Рекомендуется приобрести драйвер и / или приспособление заводской сборки, имеющее сертификат электробезопасности и электромагнитной совместимости с другими устройствами. Китайские аналоги, например, можно определить по цветовой температуре 6000К и более. Не должно быть больше 4000 К.

Еще одной причиной выхода из строя может стать халатность или недобросовестность производителя светодиодного светильника. Драйвер, например, может иметь мощность 2 Вт, а диоды — 1 Вт. В этом случае светодиод перегревается и перегорает.

Также к перегреву приводит засорение корпуса пылью и насекомыми, особенно ребер охлаждения. Время от времени лампу нужно полностью чистить.

При покупке обратите внимание также на корпус лампы. Пластиковый корпус сохраняет тепло, не рассеивая его в окружающую среду. Рекомендуем приобретать светильники с алюминиевым корпусом, у него высокая теплоотдача.

Как правильно использовать ультрафиолетовые светодиоды

Неправильное использование светодиодной лампы не даст желаемого эффекта. Это может создать у владельца ложное впечатление о работоспособности. Также не стоит забывать о ненужном износе устройства и энергозатратах. Одна из самых частых ошибок при использовании агрегата — неправильное размещение без учета воздушного потока. В большинстве случаев дверь и окно образуют линию.

Перед покупкой и использованием устройства необходимо ознакомиться с его особенностями и долговечностью, чтобы оценить его эффективность. Должен быть составлен график включения и выключения.

Если в квартире был человек с ОРВИ, для стерилизации необходимо выполнить следующие действия:

1. Все должны уйти, прежде чем начнется уборка.
2. Проведите влажную уборку.
3. Проветрите комнату не менее 15 минут.
4. Включите устройство на полчаса.

Рисунок 4 представляет собой пример правильного графика использования УФ-лампы.

Когда закончите, проветрите комнату в течение 5 минут. Повторите чистку еще раз в течение дня.

Как пользоваться бактерицидной лампой

Сферы применения УФ светоизлучающих диодов

Области, где используются УФ-светодиоды, значительно различаются. Среди них: сельское хозяйство, медицина, промышленность, криминалистика, оборудование, индустрия красоты. Каждое направление использует одно из множества свойств светодиодов.

Медицина активно использует способность ультрафиолетового излучения убивать микроорганизмы и бактерии. Помещения и палаты больниц подвергаются «кварцеванию», при этом обеззараживают воздух в помещении с помощью специальной УФ-лампы. Воздействие ультрафиолетовых светодиодов на воду убивает болезнетворные вирусы и бактерии, не влияя на вкус жидкости. Рабочий диапазон 250-280 нм обеспечивает стерилизацию воздуха и воды, уничтожая ДНК опасных микроорганизмов.

Под воздействием потока лучей от ультрафиолетовых светодиодных устройств происходит отверждение композитных материалов и клея. Быстрое отверждение ускоряет производственный цикл, значительно сокращая время, необходимое для естественной сушки. Стоматологические пациенты сами на себе ощутили, как быстро полимерная пломба затвердевает под воздействием ультрафиолета.

Похожий принцип используется для специальных принтеров, где вместо композитных материалов твердеет краска. Есть хорошие перспективы использования светодиодных сушилок в струйной печати. Хотя УФ-светодиоды недостаточно мощны для установки на широкоформатные плоттеры, производители активно работают в этом направлении. Светочувствительные материалы отверждаются при длине волны от 365 до 395 нм.

Современные светодиодные технологии с использованием ультрафиолетового света помогают судебным экспертам собирать доказательства. Они позволяют обнаруживать на документах следы биологических выделений, флуоресцентных красителей, невидимые для зрения следы. Детекторы, проверяющие подлинность банкнот, помогают обнаруживать подделки даже в хорошо освещенном помещении.

В теплицах при выращивании овощей культура подвергается кратковременному воздействию ультрафиолета. Это помогает увеличить содержание полифенолов с антиоксидантными свойствами.

Варианты исполнения

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

Диоды большей мощности доступны в эмиттерных или других стандартных корпусах.

Обязательным условием для корпуса является хорошая система охлаждения, вплоть до использования вибрирующих мембран или мини-вентиляторов, так как ультрафиолетовые светодиоды преобразуют только четверть полученной энергии в свет, а остальные три — в тепло. Перегрев любого светодиода, в том числе ультрафиолетового, отрицательно сказывается на его работе и приводит к выходу из строя диода.

Также поверхность лампы, к которой крепится светодиод или светодиодный модуль, не должна иметь металлического основания. Эта база отрицательно влияет на излучательную способность, снижая эффективность работы.

Технические хаpaктеристики

Рассмотрим параметры ультрафиолетовых светодиодов:

• срок службы — до 50 000 часов;
• напряжение питания — 3-4 В;
• длина волны — 100-400 нм;
• температурный диапазон, при котором возможна эксплуатация — от -20 ° до + 100°;
• рабочий ток — 20 мА (для слабых диодов), 350-700 мА (для мощных устройств).

Легкий шар своими руками: пошаговая инструкция и необходимые материалы Читайте также

Параметры мощности ультрафиолетовых светодиодов практически не отличаются от таковых у обычных устройств, что позволяет использовать для них стандартные блоки питания постоянного тока.

Безопасны ли для человека

Здесь тоже нужно разделить обычные и УФ-светодиодные ленты.

Поначалу обычное дело.

• Подавляет выработку мелатонина, который необходим человеку для сна. Поэтому не рекомендуется находиться под светодиодным освещением за несколько часов до сна (светодиоды сейчас есть практически во всех современных телевизорах и мониторах).
• В дешевых (обычно китайских) лампах сильное мерцание ухудшает зрение. Дорогие аналоги лишены такого недостатка.
• Цветовые температуры выше 4000 К вредны для здоровья. Не следует выбирать значение выше этого числа.

У ультрафиолетовых светодиодных лент есть только один вред — при длительном воздействии на человека они портят вид. Но в целом они безопасны для человека. Энергосберегающие аналоги опаснее, но это тема для отдельной статьи.

Требования к конструкции

В классическом корпусе светодиодных фонарей можно сделать маломощные диоды, но при этом должна быть полностью продуманная система охлаждения. Это могут быть вибрационные мембраны или встроенные вентиляторы. Системе охлаждения придается такое большое значение, что только 25% УФ-энергии, получаемой во время кормления, преобразуется в свет, а остальные 75% вырабатываются в тепло.

УФ-светодиод в иммерсионном футляре

Повышение рабочей температуры любого светодиода вызовет мгновенный износ. Ультрафиолет с такими параметрами тоже не исключение.

Корпус, а также монтажное основание должны быть изготовлены из прозрачной эпоксидной смолы с пропиткой или прочного пластика. Металл не применяется, так как он сильно снижает КПД лампы.

LED лампы для сушки ногтей

Салоны красоты активно предлагают маникюрные процедуры с нанесением лака или геля. Для сушки составов используются устройства с УФ-излучением различной мощности. Современные светодиодные лампы на основе УФ-светодиодов стали достойной заменой ртутьсодержащим люминесцентным приборам. Полупроводниковые устройства безопасны, долговечны и потребляют минимальное количество энергии, в то же время способствуя затвердеванию геля на ногтях за секунды. Новые устройства обладают неоспоримыми преимуществами за счет установки внутри них светодиодов:

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

Светодиодная сушилка для ногтей проста в конструкции и эксплуатации. Из недостатков светодиодных светильников для ногтей можно упомянуть только их высокую стоимость.

Технические параметры UV-светодиодов

За небольшим исключением технические характеристики светодиодных источников света с ультрафиолетовым излучением повторяют параметры светодиодных кристаллов в видимой части спектра. К основным параметрам УФ-светодиодов можно отнести следующие особенности:

• длина волны излучаемого света составляет от 100 до 400 нм. Этот параметр указывается в паспорте светильника и служит ориентиром для различных областей применения.
• световой поток является основной характеристикой кристалла светодиода и напрямую связан с его мощностью. Световой поток измеряется в люменах, но для светодиодов с узкой диаграммой направленности иногда указывается сила света — световой поток, деленный на телесный угол. Сила света измеряется в канделах.
• номинальный рабочий ток дан для номинальной мощности светодиода и используется для расчета параметров источника питания (драйвера).
• прямое напряжение указывает на падение напряжения питания на светодиоде в открытом (горящем) состоянии. Для ультрафиолетовых продуктов оно составляет от 3 до 4,5 вольт.

Параметры светодиодных источников видимого света, такие как коэффициент пульсации, индекс цветопередачи и цветовая температура, не имеют отношения к УФ-продуктам.

Главные технические характеристики

Обычные и УФ светодиоды имеют одинаковые характеристики тока и напряжения:

• Диапазон падения напряжения от 3 до 4 вольт.
• Рабочий ток светодиодных лент малой мощности составляет 0,02 А, для светодиодов высокой мощности УФ 0,035-0,08 мА.

Светодиоды различаются по размеру. Например, диоды с номером 5730 в маркировке обозначают длину (57) и ширину (30).

Еще один показатель — длина УФ-лучей. Обычно это 300-400 нм (нанометров), иногда 210 нм.

Рекомендуем посмотреть видео:

Преимущества ультрафиолетовых светодиодных лент

Светодиоды редко работают в одиночку. Как правило, это целая светодиодная лента не менее 10 штук. Поэтому правильнее будет говорить о преимуществах и недостатках светодиодных лент ультрафиолета. Также следует разделить обычные и ультрафиолетовые светодиоды.

Преимущества любой светодиодной ленты:

• Высокая световая отдача, не уступающая своим энергосберегающим аналогам (150 люмен на 1 ватт).
• Устойчивость к низким температурам.
• Экологичность (отсутствие вредных паров ртути, в отличие от ЭСЛ).
• Длительный срок службы (до 10 лет).
• Нет таких громоздких устройств управления, как ESL.
• Срок службы не сильно меняется при частом включении и выключении (к этому очень чувствительны ECL и лампы накаливания).
• Устойчивый к вибрации.

Минусы любой светодиодной ленты:

• Пока что стоимость высока (светодиоды получили широкое распространение не так давно).
• Пока что дорогой аппарат управления, драйвер.
• Менее привычный для человеческого глаза свет (лампы накаливания и лампы ESL ближе к естественному солнечному свету).
• При использовании систем водяного охлаждения в корпусе агрегата может образовываться конденсат (но это ерунда по сравнению с обслуживанием ЭСЛ).

Преимущества светодиодных УФ-лент по сравнению с другими УФ-лампами:

• Не выделяется вредный для человека озон, поэтому нет необходимости проветривать помещение (например, излучают энергосберегающие кварцевые лампы).
• Неограниченное затемнение (очень ограниченное с другими УФ-лампами).
• Намного безопаснее для человека, в отличие от своих энергосберегающих аналогов.

Недостатки светодиодных лент УФ:

• Часто необходимо менять всю светодиодную ленту, а не отдельные диоды (однако это зависит от конструкции светильника).
• Излучается только рассеянный свет (для точечного света требуются специальные линзы).

Лучшие производители

Практически все ведущие компании входят в список производителей УФ-светодиодов, но японские и китайские компании считаются признанными лидерами в этом секторе. Это преобладание возникло потому, что производство ультрафиолетовых диодов тесно связано с разработками и исследованиями, а основные лаборатории и институты сосредоточены в этих странах. К известным производителям УФ-устройств относятся:

1. Honglitronic. Китайская компания, выпускающая UVC-диоды G6060 с длиной волны 275-285 нм. Отличаются высокой надежностью и долгим сроком службы;
2. Lumled. Компания основана холдинговыми компаниями Hewlett Packard и Philips. Разработкой этой компании стал светодиод Luxeon UV U1, излучающий в диапазоне 380-420 нм. Изготовлен в микрокорпусе, обладает большей мощностью, чем предыдущие модели;
3. Nikkiso Co. Ltd. Японская компания, создавшая первые светодиоды, способные генерировать излучение в диапазоне 255–350 нм. Это аппараты серии Deep-UV. За создание технологии разработчики получили Нобелевскую премию в 2014 году.

Этот список не является исчерпывающим. Разработка и производство ультрафиолетовых светодиодов ведется во многих странах, так как такие устройства становятся все более популярными в различных областях техники, медицине и других областях человеческой деятельности.

Все о светодиодах Cree Q5 Читайте также

Где применяются УФ светодиоды

Во многих сферах. Перечислим только основные направления и приведем примеры.

• Лекарство. Для жителей холодных регионов, где наблюдается дефицит солнечного света, процедуры проводят с воздействием УФ-излучения. Дело в том, что через УФ-спектр солнца мы получаем витамин D, важный для человеческого организма элемент.
• Промышленность. УФ-лучи ускоряют полимеризацию (высыхание и отверждение) клея или специальной смолы, называемой компаундом.
• Криминалистика. Возможно обнаружение следов крови и других веществ, невидимых при обычном освещении.
• Банковское дело. Поддельные деньги обнаруживаются под воздействием УФ-лучей.
• Бизнес на даче. Умеренное воздействие ультрафиолета на овощи ускоряет производство полифенолов, полезных для здоровья человека

Как работают ультрафиолетовые светодиоды

Излучение возникает при воздействии постоянного тока. Устройство чувствительно к изменениям номинальных параметров и может не работать при их изменении. Полупроводниковые приборы можно соединять последовательно и параллельно. Ультрафиолетовые светодиоды преобразуют только четверть потребляемой энергии в свет, остальная часть преобразуется в тепло. Для снижения температуры используются специальные краны, которые являются частью конструкции кузова. Кроме того, гарантирован контакт с воздушными потоками.

Преимущества и недостатки

Замена газоразрядных ламп на светодиоды в устройствах дезактивации дает следующие преимущества:

• мощность можно регулировать в широком диапазоне благодаря наличию диммера;
• за счет компактных размеров фишек на дезинфицируемом объекте точно фиксируется излучение;
• возможность создания источника с эффективной длиной волны 270 нм. Это обеспечит высокую механическую прочность и снизит вес установки;
• прибор работает без ртути;
• по сравнению со стандартными системами запуск происходит мгновенно;
• диоды работают в длинноволновом диапазоне, поэтому генерация озона невозможна;
• не требуются патрубки для вытяжного воздуха, агрегат имеет водяное охлаждение;
• некоторые модели оснащены светодиодами разной длины волны.

Рис. 3 — Эмиссионные спектры.

Диоды позволяют использовать компактное устройство для дезинфекции с меньшими ограничениями, чем стандартные бактерицидные лампы. Регулируя мощность, устройство можно использовать в среде, где находятся люди, без какого-либо негативного воздействия на здоровье.

К недостаткам УФ-чипов можно отнести:

• регулируемое покрытие часто обходится дорого;
• более низкий КПД, чем у ламп среднего давления;
• краски, подходящие для ламп, реагируют на солнечный свет;
• УФ-свет фокусируется только специальными линзами;
• замена одного из поврежденных элементов возможна не во всех установках;
• в системах с водяным охлаждением внутри камеры может образовываться конденсат. Это приведет к скоплению микроорганизмов в холодильной системе.