UVC LED為什么能發(fā)出帶顏色的光？
發(fā)布時間：2021-09-09 10:53
來源：螢光創(chuàng)新
UVC LED為什么能發(fā)出帶顏色的光？眾所周知深紫外光線是沒有顏色的，但是很多人在使用UVC LED產(chǎn)品時，卻能發(fā)現(xiàn)微弱紫光、微弱藍(lán)光或者白光的光線，這究竟是怎么回事呢？
紫外LED依據(jù)波長通?？梢詣澐譃樗姆N：UVA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280nm-320nm）、UVC LED（200nm-280nm）以及VUV LED（10nm-200nm）。UVC屬于不可見光源，但是擁有極強(qiáng)的殺菌能力，它可以破壞細(xì)菌或病毒的脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），造成生長性細(xì)胞死亡、再生性細(xì)胞死亡，因此實(shí)現(xiàn)殺菌消毒的效果。在近2年新冠疫情肆虐的背景下，眾多企業(yè)發(fā)現(xiàn)了UVC的殺菌潛力，并制作成了各種殺菌用品，用于日常病毒、細(xì)菌的消毒防護(hù)中，也增加了大眾對于UVC的了解，因此在使用的過程中，部分人發(fā)展安裝有UVC殺菌產(chǎn)品竟然有的還能發(fā)出紫色光線，不同的產(chǎn)品光的強(qiáng)弱也各有不同。
紫外LED依據(jù)波長通?？梢詣澐譃閁VA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280-320nm）、UVC LED（200-280nm）以及VUV LED（10-200nm）。UVC屬于不可見光，能破壞細(xì)菌或病毒的脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），從而實(shí)現(xiàn)殺菌消毒的效果。在今年新冠肺炎疫情爆發(fā)的背景下，UVC LED產(chǎn)業(yè)迎來了蓬勃發(fā)展，但是很多人在使用UVC LED產(chǎn)品時卻發(fā)現(xiàn)本來應(yīng)該看不到光線的UVC LED仍然發(fā)射出微弱的紫光，且每個器件之間的發(fā)光亮度也并不一致。
其實(shí)發(fā)光的現(xiàn)象也是正常的，下面我們來具體了解下UVC的工作原理，常見的UVC LED芯片結(jié)構(gòu)如圖一所示，主要分為：外延層和襯底。而外延層又可以分成：P型層、有源區(qū)、N型層、緩沖層和電極。
圖一 UVC LED芯片的典型結(jié)構(gòu)
圖二 三族氮化物半導(dǎo)體的禁帶寬度
圖三 UVC LED芯片絕對光譜圖
通過計(jì)算我們可以得知，芯片的光功率為2.835mW，但是在波長λ＞380nm的可見光區(qū)域仍存在0.124mW的光功率，占總光功率的4.37%，因此使用該芯片制作的UVC LED產(chǎn)品在使用時能看到微弱的光線。而芯片在制作過程中由于摻雜的缺陷程度不同，導(dǎo)致寄生譜峰的光功率也并不一致，因此不同燈珠之間的可見紫光亮度也存在差異。
通過這些圖譜我們能夠解釋LED為什么能發(fā)出帶顏色的光，它與燈珠發(fā)射的可見光與器件質(zhì)量無關(guān)，而是目前芯片制造工藝的限制。同時，UVC LED中95%以上光功率仍通過275nm附近波段發(fā)射，器件的殺菌消毒效果并未受到影響。
青島螢光創(chuàng)新科技有限公司，擁有專業(yè)的博士后團(tuán)隊(duì)，專注于紫外殺菌應(yīng)用的研究，經(jīng)過多年深耕紫外行業(yè)，公司獲得多項(xiàng)國家發(fā)明和實(shí)用新型專利。目前多款殺菌模組類產(chǎn)品已經(jīng)投入市場。更多詳細(xì)內(nèi)容可以瀏覽公司網(wǎng)站www.diwera.com聯(lián)系公司索取或者關(guān)注微信公眾號。
原文轉(zhuǎn)載于公眾號【材料深一度】
文章關(guān)鍵字：UVC、UVC LED、深紫外、紫外殺菌、深紫外 LED、LED光源
紫外LED依據(jù)波長通?？梢詣澐譃樗姆N：UVA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280nm-320nm）、UVC LED（200nm-280nm）以及VUV LED（10nm-200nm）。UVC屬于不可見光源，但是擁有極強(qiáng)的殺菌能力，它可以破壞細(xì)菌或病毒的脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），造成生長性細(xì)胞死亡、再生性細(xì)胞死亡，因此實(shí)現(xiàn)殺菌消毒的效果。在近2年新冠疫情肆虐的背景下，眾多企業(yè)發(fā)現(xiàn)了UVC的殺菌潛力，并制作成了各種殺菌用品，用于日常病毒、細(xì)菌的消毒防護(hù)中，也增加了大眾對于UVC的了解，因此在使用的過程中，部分人發(fā)展安裝有UVC殺菌產(chǎn)品竟然有的還能發(fā)出紫色光線，不同的產(chǎn)品光的強(qiáng)弱也各有不同。
紫外LED依據(jù)波長通?？梢詣澐譃閁VA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280-320nm）、UVC LED（200-280nm）以及VUV LED（10-200nm）。UVC屬于不可見光，能破壞細(xì)菌或病毒的脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），從而實(shí)現(xiàn)殺菌消毒的效果。在今年新冠肺炎疫情爆發(fā)的背景下，UVC LED產(chǎn)業(yè)迎來了蓬勃發(fā)展，但是很多人在使用UVC LED產(chǎn)品時卻發(fā)現(xiàn)本來應(yīng)該看不到光線的UVC LED仍然發(fā)射出微弱的紫光，且每個器件之間的發(fā)光亮度也并不一致。
其實(shí)發(fā)光的現(xiàn)象也是正常的，下面我們來具體了解下UVC的工作原理，常見的UVC LED芯片結(jié)構(gòu)如圖一所示，主要分為：外延層和襯底。而外延層又可以分成：P型層、有源區(qū)、N型層、緩沖層和電極。
圖一 UVC LED芯片的典型結(jié)構(gòu)
然而真正能影響UVC LED發(fā)光波長的是三族氮化物半導(dǎo)體材料的能帶帶隙。像是氮化鎵（GaN）、氮化鋁（AlN）及氮化銦（InN）都是直接帶隙半導(dǎo)體材料。通過調(diào)節(jié)其合金成分可以實(shí)現(xiàn)200nm-400nm紫外波段的發(fā)光光譜，因此目前制作紫外LED的理想半導(dǎo)體材料依然是三族氮化物。
圖二 三族氮化物半導(dǎo)體的禁帶寬度
波長為275nm的UVC LED的發(fā)光材料為AlxGa1-xN三元混晶，且Al組分高達(dá)47%，然而高Al組分的氮化物半導(dǎo)體外延技術(shù)仍不成熟，存在基底與AlGaN的晶格失配問題、Al組分外延過程中的低遷移率問題和量子阱中Al組分壘區(qū)空穴與電子復(fù)合效率低的問題；同時，空穴注入層中的p型Mg摻雜電離能太高導(dǎo)致了有效空穴密度不足。以上幾個問題不僅導(dǎo)致了芯片量子效率的下降，同時將引起芯片電致發(fā)光光譜中出現(xiàn)可見光波段的寄生譜峰，即點(diǎn)亮UVC LED器件后能看到微弱的紫光的問題。
如下圖三所示，芯片主波長為275nm，但是在主峰兩側(cè)仍存在高度較低的寄生譜峰。
如下圖三所示，芯片主波長為275nm，但是在主峰兩側(cè)仍存在高度較低的寄生譜峰。
圖三 UVC LED芯片絕對光譜圖
通過計(jì)算我們可以得知，芯片的光功率為2.835mW，但是在波長λ＞380nm的可見光區(qū)域仍存在0.124mW的光功率，占總光功率的4.37%，因此使用該芯片制作的UVC LED產(chǎn)品在使用時能看到微弱的光線。而芯片在制作過程中由于摻雜的缺陷程度不同，導(dǎo)致寄生譜峰的光功率也并不一致，因此不同燈珠之間的可見紫光亮度也存在差異。
通過這些圖譜我們能夠解釋LED為什么能發(fā)出帶顏色的光，它與燈珠發(fā)射的可見光與器件質(zhì)量無關(guān)，而是目前芯片制造工藝的限制。同時，UVC LED中95%以上光功率仍通過275nm附近波段發(fā)射，器件的殺菌消毒效果并未受到影響。
青島螢光創(chuàng)新科技有限公司，擁有專業(yè)的博士后團(tuán)隊(duì)，專注于紫外殺菌應(yīng)用的研究，經(jīng)過多年深耕紫外行業(yè)，公司獲得多項(xiàng)國家發(fā)明和實(shí)用新型專利。目前多款殺菌模組類產(chǎn)品已經(jīng)投入市場。更多詳細(xì)內(nèi)容可以瀏覽公司網(wǎng)站www.diwera.com聯(lián)系公司索取或者關(guān)注微信公眾號。
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文章關(guān)鍵字：UVC、UVC LED、深紫外、紫外殺菌、深紫外 LED、LED光源
