Hvernig UVC LED virkar
Hvernig UVC LED virka sannarlega er vinsæl fyrirspurn frá fyrirtækjum sem skoða UVC LED í sótthreinsunarskyni. Í þessari grein lýsum við starfsemi þessarar tækni.
Meginreglur LED almennt
Þegar straumur er leiddur í gegnum ljósdíóða (LED), hálfleiðara tæki, gefur það frá sér ljós. Þó að einstaklega hreinir, gallalausir hálfleiðarar (einnig þekktir sem innri hálfleiðarar) leiði rafmagn yfirleitt mjög óhagkvæmt, er hægt að bæta dópefnum við hálfleiðarann til að breyta leiðni hans í annað hvort jákvætt hlaðin hol (n-gerð hálfleiðara) eða neikvætt hlaðnar rafeindir (p- gerð hálfleiðara).
Pn tengi, þar sem p-gerð hálfleiðari er settur ofan á n-gerð hálfleiðara, myndar LED. Þegar forspenna (eða spenna) er gefin eru holur í p-gerð efnisins þrýst í gagnstæða átt (þar sem þau eru jákvætt hlaðin) í átt að n-gerð efnisins.
Á sama hátt er rafeindum á n-gerð svæði ýtt í átt að p-gerð svæði. Rafeindirnar og götin munu sameinast á mótum p-gerðarinnar og n-gerðarinnar, og hver endurröðunaratburður mun leiða til framleiðslu á orkuskammta sem er eðlislægur eiginleiki hálfleiðarans þar sem endurröðunin á sér stað.
Í gildissviði hálfleiðara myndast göt en rafeindir eru framleiddar í leiðnisviðinu. Bandgapsorkan, sem vísar til orkumismunsins á leiðnisviðinu og gildissviðinu, er stjórnað af tengieiginleikum hálfleiðarans.
Ein ljóseind ljóss með orku og bylgjulengd (þær eru tengdar hvort öðru með jöfnu Planck) sem ráðist er af bandbili efnisins sem notað er á virku svæði tækisins er framleidd með endursamsetningu geislunar.
Ógeislandi endurröðun er annar möguleiki, þegar orkan sem myndast af rafeind og holu endurröðun leiðir til hita í stað ljóseinda. Í hálfleiðurum með beinu bandgapi, innihalda þessi endurröðunarferli sem ekki eru geislun, miðja bil rafeindaástand sem stafar af galla.
Við stefnum að því að bæta hlutfall geislunar endursamsetningar miðað við ógeislandi endursamsetningu vegna þess að við viljum að ljósdíóða okkar gefi frá sér ljós frekar en hita. Til að gera þetta er ein aðferðin að bæta við flutningsbundnum lögum og skammtaholum við virkt svæði díóðunnar til að reyna að auka styrk rafeinda og hola sem, við réttar aðstæður, eru að gangast undir endursamsetningu.
Minni styrkleiki galla á virku svæði tækisins, sem leiðir til endursamsetningar án geislunar, er annar mikilvægur þáttur. Vegna þess að liðskipti eru aðaluppspretta endurröðunarstöðva sem ekki eru geislun, gegna þær mikilvægu hlutverki í sjón rafeindatækni. Skiptingar geta stafað af ýmsum þáttum, en til að ná lágum þéttleika verður alltaf að rækta n- og p-gerðina sem mynda virkt svæði ljósdíóðunnar á grindarsamræmdu undirlagi. Ef ekki, verður tilfæringum bætt við til að taka tillit til breytileika í kristal-grinda uppbyggingu.
Þess vegna felur hámarksárangur LED í sér að draga úr losunarþéttleika á sama tíma og geislaendurröðunarhraði eykst samanborið við endurröðunarhraða án geislunar.
LED UVC
Umsóknir um útfjólubláa (UV) LED eru meðal annars meðhöndlun á vatni, sjóngagnageymslu, fjarskipti, uppgötvun líffræðilegra efna og lækningu á fjölliðum. Bylgjulengdir á milli 100 nm til 280 nm eru nefndar UVC hluti UV litrófsins.
Hin fullkomna bylgjulengd til sótthreinsunar er á milli 260 og 270 nm, þar sem lengri bylgjulengdir valda veldisvísis minni sýkladrepandi skilvirkni. Í samanburði við hefðbundna kvikasilfurslampa veita UVC LED ýmsa kosti, þar á meðal skortur á hættulegum efnum, tafarlaus kveikja/slökkva án takmarkana á hringrás, minni hitanotkun með einbeittum hitaútdrætti og aukin endingu.
Þegar um er að ræða UVC LED er meiri álmólprósenta nauðsynleg til að mynda skammbylgjulengd losun (260 nm til 270 nm fyrir sótthreinsun), sem gerir þróun og lyfjanotkun efnisins krefjandi. Sögulega séð var safír mest notaða hvarfefnið fyrir III-nítríðin þar sem ekki var auðvelt að komast að lausu grindarsamsettu hvarfefninu. Verulegt grindarmisræmi milli safírs og AlGaN uppbyggingu UVC LED veldur meiri endurröðun (göllum) sem ekki er geislun.
Munurinn á milli þessara tveggja tækni virðist vera minna áberandi á UVB sviðinu og við lengri bylgjulengdir, þar sem grindarmisræmið við AlN er stærra vegna þess að meiri styrkur Ga er krafist. Þessi áhrif virðast versna við hærri Al styrk, þannig að safír-undirstaða UVC LED hafa tilhneigingu til að falla í krafti við bylgjulengdir styttri en 280 nm hraðar en AlN-undirstaða UVC LED.
Gervimyndandi vöxtur á innfæddum AlN hvarfefnum framleiðir atómaflöt, lág gallalög með hámarksafli við 265 nm, sem samsvarar bæði hámarks sýkladrepandi frásogi og dregur einnig úr áhrifum óvissu sem stafar af litrófsháðum frásogsstyrk. Þetta er gert með því að þjappa stærri grindarfæribreytu innra AlGaN til að passa á AlN án þess að koma með galla.
BENWEI hefur búið til hágæða AlN undirlag sem passar við grindurnar í magni, sem gerir kleift að minna innra frásog og meiri innri skilvirkni. Þessi hvarfefni veita hágæða, öflugri LED með bylgjulengdum á sýkladrepandi svæðinu, sem eru notuð við framleiðslu á Klaran UVC LED og vörum.
