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圖解UV LED現狀和未來發展

  紫外光(UV)根據其波長,可以分為UVA (400nm–320nm),UVB(320nm–280nm)和UVC (280nm–100nm)。UV LED作為一種更加環保、高效和經濟的UV光源,已經得到了越來越多的應用。


圖1 不同材料對應的UV LED發光波長,以及UVA,UVB和UVC LED的應用領域

  對于UV LED的外部量子效率(EQEs),由于對于近UV(400-365nm)的LED所采用的技術和藍光LED一樣,是基于InGaN材料的,其EQE是比較高的,可以達到46-76%。而短于365nm的波長是基于AlGaN材料的,其EQE則大幅度降低,基本上只有個位數。


圖2 各公司及研究機構基于三族氮化物LED的外部量子效率(EQE)值


  深紫外(DUV)的光電轉換效率是制約UV LED應用擴展的一個重要因素,不過隨著技術的發展這一值也在不斷得到提高。預計UVB和UVC LED的光電轉換效率在2021年有望達到10%。光電轉換效率的大幅度提高,將會對深紫外在殺菌消毒和水凈化方面的應用得到很大的推動。這一提高對于光固化材料應用也將是一個極大的利好消息,因為對于深紫外波段吸收的可供選擇的光引發劑將會大大擴展,這將極度簡化配方工程師的配方難度,使得很多以前能夠用于汞燈體系的配方幾乎可以直接移植到UV LED應用中。


圖3 商業深紫外(DUV)LED的電光轉換效率(WPE)的發展情況。實心符號是已實現的,空心符號是預估值


參考資料


Kneissl, M.,  Seong, T.Y., Han, J. & Amano, H., The emergence and prospects of deep-ultraviolet light-emitting diode technologies, Nature Photonics 13, 233-244 (2019)

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