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紫外发光二极管
阅读:8960时间:2011-05-08 13:17:49

  紫外发光二极管是指可发出波长约400nm的近紫外光的发光二极管LED)。紫外光通常是用作识别钞票是否伪造,一些紫外发光二极管照明物在夜总会和派对上很受欢迎,它们被用来使荧光物质发出更亮的光。

发光原理

  紫外发光二极管是指能发出近紫外光的一种发光二极管(LED)。它的发光原理同普通发光二极管一样。

  50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写。

  它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。

发光二极管的构图

  发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。

技术特点

  1)5mm的紫光均采用玻璃封装、镀镍的合金外壳,进一步提高了紫光的发光效率、降低了紫光的衰减,延长了使用寿命。

  2)2个引脚均采用镀金技术。

  3)发光强度高。

  4)质量稳定、可靠。

光源波长

  1、紫色 :

  405nm - 纯紫色

  400nm - 深紫色

  2、近紫外线光 395nm -带微红的深紫色

  UV-A 型紫外线光

  3、370nm -几乎是不可见光,受木质玻璃滤光时显现出一个暗深紫色。

  4、紫外光(UV)灭菌灯 λρ=254nm 或 253.7nm

  点光源 λρ=365nm 臭氧形成 λρ=185nm 以下

  --真空紫外线(UV-V),波长为 100-200nm

  --短波紫外线(UV-C),波长为 200-280nm

  --中波紫外线(UV-B),波长为 280-315nm

  --长波紫外线(UV-A),波长为 315-380nm

  ——可见光(Visible light),波长为 400—760nm

研制案例

  美国科学家成功制造出波长255nm、功率0.57W以及波长250nm、功率0.16W的紫外发光二极管(LED)。该组件目前尚未封装,该研究小组希望藉由覆晶接合(flip-chip bonding)能将功率等级提高3到5倍。此波段的极深紫外光(ultradeep ultraviolet, UDUV)光源未来可能取代水银灯泡,作为生物与化学传感器的激发光源。

  南卡罗来纳大学的Asif Khan等人生长出含铝量高达72﹪的高品质AlGaN层,并以它们做为发光二极管结构中的批覆层(cladding),用来制造UDUV组件。研究人员采用蓝宝石做为LED基板,沉积的第一层是AlN缓冲层,接着是十层的AlN/AlGaN超晶格(superlattice),接着是厚度1.4微米的Al0.72Ga0.28N批覆层。

  该小组表示,选用铝含量72﹪的AlGaN层是为了使材料在波长250nm时材料仍为透明,这一层是决定组件性能的关键。工作区(active region)包含3个量子井(quantum wells),改变铝含量可使发射波长在250至200nm之间做调整。

  研究人员在脉冲偏压条件(pulsed biased conditions)下测试了波长为255nm的200平方微米的组件以及波长为250nm的150平方微米的组件,两者的尖峰输出功率对应的激发电流分别为200mA与300mA,射极(emitter)的外部量子效率(external quantum efficiencies)分别为0.015﹪及0.01﹪。

应用领域

  紫外发光二极管广泛应用于:金属裂痕、裂纹的检测,光触媒光源,验钞点钞设备,防伪行业,及医疗测量和生物统计安全性检测,液压检漏等等领域。

发展前景

  波长在220nm至350nm之间的高功率深紫外线发光二极管在杀菌、净水、医疗、高密度光纪录、高显色性LED照明以及高速分解处理公害物质等领域有广泛应用。迄今为止,深紫外线光源以准分子激光和各种倍频激光等气体和固体为媒介的紫外激光和气体灯为主流,但是存在体积大、寿命短、价格高的缺点,难以实际应用。而使用半导体的高亮度深紫外线LED和深紫外线LD,可以实现小型化,得到廉价、高效和长寿命的紫外光源,应用前景更加广阔。

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