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UV LED 是什麼
UV LED 是什麼?
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UV LED介紹
UV LED 介紹
從原理到應用 解析紫外線 LED 、高功率特性與汞燈差異
UV LED(紫外線發光二極體)是一種發出紫外線的LED光源,一般家庭用的LED燈是用於日常照明,設計上這些燈具不會釋放大量紫外線,因此對皮膚不會造成曬黑或其他損傷
LED燈具有高效能、低能耗和長壽命等優點,被廣泛應用於多種領域:居家照明、植物生長燈、黑光燈
UV LED的發展
LED與UV LED的比較
𖡡 1993年
在日本日亞化工(Nichia)工作的中村修二成功把氮滲入,發明了基於寬禁帶半導體材料氮化鎵(GaN)和銦氮化鎵(InGaN)具有商業應用價值的藍光LED,這類LED在1990年代後期得到廣泛應用
𖡡 2001 年
Kaufmann 等人提出利用 UV LED 激發三基色螢光粉產生白光概念
𖡡 2012 年起
多家公司開始推出具備一定殺菌效率的 UVC LED 實驗樣品或小規模商用產品
𖡡 隨後至 2014–2015 年間
受益於製程與產能改善,UVC LED 開始逐漸被應用於水處理、空氣淨化、表面消毒
𖡡 2020 年後
COVID-19 疫情帶動需求,UVC消毒市場快速成長
LED與UV LED的比較


UV LED 分類與特性
UV LED的分類與特性
UV LED依照波長分類,分為UVA LED、UVB LED、UVC LED
主要規格有340nm /365nm /375nm /385nm /395nm /405nm
主要規格有295nm /310nm /325nm
主要規格有255nm /265nm /275nm /280nm
UVA LED在波長範圍內都可以提供,對LED而言波長是可以透過磊晶成長時去調整,所以實際上不限於上述波長
UV LED與UV汞燈特性比較有下列幾點:
UV LED與UV汞燈比較

UV LED vs UV 汞燈
1. 波長選擇性
UV LED因其特性,可選用的波長規格非常多;
而UV汞燈較普及的只有254m與365nm兩種。
2. 開關時間
UV LED有即開即關特性,在不使用時可即時關閉以減少電力浪費;
而UV汞燈點亮後需要預熱一段時間。
3. 輻射熱
UV LED為冷光源,熱輻射非常低,很適用在熱敏材料的固化;
UV汞燈有輻射熱,會加熱被照物,不適用在熱敏材料。
4. 熱管理需求
UV LED需要散熱設計,隨功率增加對散熱需求提升;
UV汞燈熱量較高,但散熱管理技術較成熟。
5. 使用壽命
UV LED壽命可達5,000-10,000小時以上;
UV汞燈使用壽命較短,一般在1,000-3,000小時。
6. 尺寸大小
UV LED體積很小,可應用在許多空間受限的環境,或是組成各種形式以符合各種應用;
UV汞燈大多是燈管,尺寸較大,使用場域較受限。
7. 結構強度
UV LED不怕碰撞與落摔;
UV汞燈由石英管構成,容易破裂。
8. 指向性
UV LED是朝向一個方向發光,並且可以透過不同的光學透鏡改變角度,將大部分的能量都照射在需要的地方;
而UV汞燈是往360度發光,容易有許多光被浪費。
9. 光效率
UV LED高效率,電能直接轉換為特定波長的光;
UV汞燈效率較低,大量能量轉化為熱量。
10. 環保
UV LED不含汞,使用UV LED已經是確定的趨勢;
UV汞燈因含有汞,在水俁公約通過後,將逐漸被禁用。
11. 安全性
UV LED單波長輸出,特定用途安全性高;
UV汞燈多波長輸出,可能導致不必要的紫外線曝露。
12. 應用場景
UV LED應用在消毒殺菌、光固化、檢測、醫療、植物照明等;
UV汞燈的應用有消毒殺菌、光化學實驗、光譜校準、紫外線固化等。
13. 操作成本
UV LED耗電低,維護成本低;
UV汞燈耗電高,需頻繁更換燈管,維護成本較高。
UV LED vs UV 汞燈
高功率UV LED的定義與特性

高功率UV LED的定義與特性
一般LED業界定義,輸入大於1W的LED被稱為高功率LED
以UVA LED來說,電壓大多在3.5V-4V之間,因此輸入電流在350mA以上就稱為高功率UVA LED
UVB LED與UVC LED電壓落在5V-7V之間,輸入電流在150mA以上就可稱為高功率UVB/UVC LED

高功率UV LED的特性與挑戰
散熱需求高
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高功率輸入下,晶片會快速升溫
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必須搭配散熱器 (heatsink),甚至需加裝強制氣冷(風扇)或液態散熱系統
溫度對壽命的影響
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LED晶片中的溫度(Tj,junction temperature)一般限制為 <120°C
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為確保穩定性與長壽命,建議將晶片溫度控制在 80°C 以下
可靠度設計
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若散熱不足,將導致 光衰加劇、壽命縮短甚至死燈
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需要有經驗的工程師進行熱模擬設計,才能在高功率條件下維持UV LED的效能與穩定性
專利3-PAD覆晶晶片技術
Violumas 產品採用專利的 3-PAD覆晶晶片技術 和 Pillar MCPCB,將晶片的熱直接傳導至銅基板上,具有市場上最佳的散熱性能。
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