Was ist die 3535 UV-C-LED 275 nm und was sind ihre Kernwerte?

Vereinfacht ausgedrückt ist die 3535 UV-C-LED mit einer Wellenlänge von 275 nm eine Halbleiterlichtquelle, die tiefe ultraviolette Strahlung nutzt, um die DNA- oder RNA-Struktur von Mikroorganismen zu zerstören. Es verwendet ein Standard-Keramikgehäuse mit den Maßen 3,5 mm × 3,5 mm und kann im Wellenlängenbereich von 270 nm bis 280 nm betrieben werden, was derzeit das optimale Gleichgewicht zwischen keimtötender Wirksamkeit und Massen--Produktionskosten--Wirksamkeit darstellt. Im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen ist es umweltfreundlicher, hat eine längere Lebensdauer und eine extrem schnelle Startgeschwindigkeit.

Goldenes Wellenlängenband: Der275 nm Wellenlängeliegt nahe am Absorptionsmaximum von Mikroorganismen und bietet eine außergewöhnlich hohe keimtötende Wirksamkeit.

Hohe Zuverlässigkeit: Durch den Einsatz eines Keramiksubstratpakets übertrifft seine Wärmeableitungsleistung die von herkömmlichen Kunststoffhalterungspaketen bei weitem.

Standardgröße: Der Formfaktor 3535 ist eine branchenübliche -Standardabmessung, die Ingenieuren das PCB-Layout und -Design erleichtert.

Sofortiger Betrieb: Es ist kein Vorheizen erforderlich, mit einer Reaktionszeit im Nanosekundenbereich-, was es ideal für induktive Desinfektionsgeräte macht.

Umweltfreundlich und sicher: Völlig frei von Quecksilber-, entspricht der Minamata-Konvention und den RoHS-Umweltanforderungen.

Breite Anwendung: Es dient als zentrale Desinfektionskomponente und wird häufig in Szenarien eingesetzt, die von Luftreinigern bis hin zu Wasseraufbereitungsmodulen reichen.

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Um den Wert dieses LED-Chips zu verstehen, müssen Sie zunächst seinen Funktionsmechanismus verstehen. UV-C (tiefes ultraviolettes Licht) wird im Bereich der physikalischen Sterilisation als „Skalpell“ bezeichnet. Wenn ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von 200 nm bis 280 nm auf Bakterien, Viren oder Sporen trifft, können energiereiche Photonen die Zellwände von Mikroorganismen durchdringen.

Nachdem die Energie von UV-C-Photonen von den Basenpaaren in den Kernen von Mikroorganismen absorbiert wurde, wird die Doppelhelixstruktur von DNA (Desoxyribonukleinsäure) oder RNA (Ribonukleinsäure) aufgebrochen, was zur Bildung von Dimeren führt. Dadurch wird nicht nur die Vermehrung von Krankheitserregern verhindert, sondern diese auch sofort inaktiviert.

Das ist etwas völlig anderes als eine chemische Desinfektion. Es führt zu keiner Arzneimittelresistenz und hinterlässt keine chemischen Rückstände. Für Szenarien, die eine hochfrequente und schnelle Desinfektion und Sterilisation erfordern, ist diese physikalische Inaktivierungsmethode die sicherste Option.

Viele Kunden fragen oft: „Stimmt es nicht, dass 254 nm die optimale keimtötende Wirkung liefert? Warum werden LEDs bei 275 nm hergestellt?“ Das ist eine ausgezeichnete technische Frage.

Obwohl der Emissionspeak herkömmlicher Niederdruck-Quecksilberlampen bei 253,7 nm liegt, was sehr nahe am maximalen Absorptionspeak von DNA (ca. 265 nm) liegt, stellt die Herstellung von 254-nm-LEDs extreme Herstellungsherausforderungen dar und führt zu einer extrem geringen Lichtausbeute. Mit der aktuellen AlGaN-Materialtechnologie (Aluminiumgalliumnitrid) erreicht die Wellenlänge von 275 nm das optimale Gleichgewicht zwischen Wall-Plug Efficiency (WPE) und Herstellungskosten.

In der Praxis ist die keimtötende Wirksamkeit von 275 nm nur unwesentlich geringer als die von 265 nm. Allerdings können 275-nm-LEDs, angetrieben durch den gleichen Strom, eine höhere optische Leistung abgeben, was die geringfügige Wellenlängenabweichung in Bezug auf die gesamte Strahlungsenergie ausgleicht.

Bei der Auswahl von UV-C-LEDs ist der Strahlungsfluss ein wichtigerer Messwert als die elektrische Leistung. Beurteilen Sie eine LED-Perle niemals ausschließlich anhand ihrer elektrischen Leistung, z. B. 1 W oder 3 W. Konzentrieren Sie sich stattdessen auf die tatsächlich abgegebene ultraviolette Strahlungsleistung, gemessen in Milliwatt (mW).

Nehmen Sie als Beispiel die keimtötende 3535 275nm UV-C-LED-Perle. Eine hochwertige 3535-LED-Perle liefert typischerweise einen Strahlungsfluss von etwa 40 mW. Was bedeutet das? Gemäß der Dosisformel: Dosis=Intensität × Zeit führt ein höherer Strahlungsfluss zu einer kürzeren Zeit, die erforderlich ist, um die angestrebte keimtötende Reduktionsrate zu erreichen-z. B. Log 4, was einer Sterilisationsrate von 99,99 % entspricht.

Bei Anwendungen zur Desinfektion von fließendem Wasser oder Luftkanälen, bei denen die Verweilzeit der Flüssigkeit extrem kurz ist, stellt ein hoher Strahlungsfluss eine unverzichtbare, nicht verhandelbare Leistungsanforderung dar.

Im Gegensatz zu Allzweckbeleuchtungs-LEDs, die typischerweise mit 3 V betrieben werden, weisen UV-C-LEDs eine relativ große Bandlücke ihrer Halbleitermaterialien auf, was zu einer höheren Durchlassspannung (Vf) führt.

Spannungsbereich: Die Durchlassspannung liegt im Allgemeinen im Bereich von 5 V bis 7 V.

Aktueller Bereich: Der typische Antriebsstrom liegt zwischen 100 mA und 150 mA.

Beim Entwurf der Treiberschaltung muss eine Konstantstrom-Ansteuerung anstelle einer Konstantspannungs-Ansteuerung verwendet werden. UV-C-LEDs sind sehr thermisch empfindlich. Ein Temperaturanstieg führt zu einer Verringerung der Durchlassspannung. Wenn eine Konstantspannungsquelle verwendet wird, steigt der Strom stark an, wodurch diese teuren LED-Perlen sofort durchbrennen.

Eine hochwertige 3535 UV-C-LED sollte eine sehr schmale Halbwertsbreite (FWHM) aufweisen, typischerweise etwa 10 nm. Dies weist darauf hin, dass es hochreines Licht aussendet, wobei der Großteil seiner Energie im wirksamen keimtötenden Wellenlängenbereich von 270–280 nm konzentriert ist.

Wenn minderwertige Chips verwendet werden, kann die Wellenlänge auf 285 nm oder sogar über 300 nm driften, was zu einem starken Rückgang der keimtötenden Wirksamkeit führt. Darüber hinaus erzeugen solche Chips große Mengen an sichtbarem Licht bzw. UVA-Streulicht, was nicht nur elektrische Energie verschwendet, sondern auch unnötige Wärme erzeugt.

Deep-LEDs mit tiefem UV-Licht haben einen entscheidenden Nachteil: Ihre photoelektrische Umwandlungseffizienz ist derzeit (typischerweise) noch relativ niedrig<5%). This means that more than 95% of the input electrical energy is converted into heat. If the heat cannot be dissipated effectively, the junction temperature (Tj) will rise, leading to a drastic reduction in the chip's service life.

Genau aus diesem Grund sind Keramiksubstrate unerlässlich. Keramische Materialien wie Aluminiumnitrid (AlN) zeichnen sich durch eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit aus, wodurch die vom Chip erzeugte Wärme schnell an die Lötpads an der Unterseite übertragen werden kann. Im Gegensatz dazu erfüllen herkömmliche FR4-Platinen und sogar einige Metallsubstrate nicht die strengen Wärmeableitungsanforderungen von UV-C-LEDs.

Herkömmliche LED-Verpackungen verwenden typischerweise Silikon- oder Epoxidharz für Linsen. Bei längerer Einwirkung von hochenergetischer UV--C-Strahlung unterliegen diese organischen Materialien jedoch einem schnellen Photoabbau, werden gelb und werden spröde, was zu einer erheblichen Verringerung der Lichtdurchlässigkeit führt.

3535-Keramikgehäuse werden normalerweise mit Quarzglaslinsen kombiniert. Als anorganisches Material ist Quarz für tiefes ultraviolettes Licht nahezu vollkommen transparent und weist eine außergewöhnliche Alterungsbeständigkeit auf. Die Quarzlinse wird durch eutektisches Löten oder spezielle Klebeverfahren mit dem Keramik-Submount verbunden und bildet ein vollständig anorganisches, hermetisch abgedichtetes Paket, das eine hohe -Effizienzleistung der LED während ihrer gesamten Lebensdauer gewährleistet.

L70 gibt an, wie lange es dauert, bis der Lichtstrom einer LED auf 70 % seines Ausgangswerts abfällt. Bei LEDs für die Allgemeinbeleuchtung beträgt dieser Zeitraum typischerweise mehrere Zehntausend Stunden. Allerdings zUV-C-LEDsAufgrund der zerstörerischen Natur hochenergetischer Photonen bestimmt der Verpackungsprozess direkt ihre Lebensdauer.

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Viele Anwendungsszenarien erfordern keine 24-Stunden-Dauersterilisation. Beispiele hierfür sind intelligente Toilettensitze, tragbare Wasserbecher oder induktive Türgriffe.

Herkömmliche Quecksilberlampen müssen nach dem Einschalten vorgeheizt werden, und häufiges Einschalten verkürzt ihre Lebensdauer erheblich. Im Gegensatz dazu sind LEDs Halbleiterbauelemente, die hochfrequentes PWM-Dimmen und unbegrenztes Schalten unterstützen. Das bedeutet, dass Sie eine intelligente Logik entwerfen können, die „einschaltet, wenn Leute gehen, und ausschaltet, wenn Leute ankommen“, die sowohl sicher als auch energieeffizient ist.

Wie lässt sich beurteilen, ob die vom Lieferanten bereitgestellten LED-Perlen von guter Qualität sind? Überprüfen Sie die Lichtabfallkurve.

Bei hochwertigen UV-C-LEDs sollte der Lichtabfall in den ersten 1000 Stunden unter dem Alterungstest bei hoher Temperatur (60 Grad) und hoher Luftfeuchtigkeit (85 % relative Luftfeuchtigkeit) innerhalb von 3-5 % liegen. Wenn die optische Leistung in den ersten paar hundert Stunden um 20 % sinkt, bedeutet dies, dass die Gehäusehermetik fehlerhaft ist oder der Elektrodenprozess des Chips nicht dem Standard entspricht.

Gibt es einen signifikanten Unterschied in der tatsächlichen keimtötenden Wirksamkeit zwischen 275 nm und 254 nm?

Es gibt einen Unterschied, aber keinen großen. Obwohl die Einzelphotonenabsorptionsrate bei254 nmetwas höher ist, ist die keimtötende Wirksamkeit von 275-nm-LEDs auf Systemebene in praktischen Anwendungen dank ihrer hohen Strahlungsintensität oft überlegen. Darüber hinaus besteht bei 275-nm-LEDs kein Risiko einer Quecksilberkontamination.

Erzeugen UV-C-LEDs Ozon?

Nein. Für die Ozonerzeugung sind Wellenlängen unter 185 nm erforderlich, um den Sauerstoff in der Luft zu ionisieren. Die Wellenlänge von 275 nm liegt weit über diesem Schwellenwert und macht es zu einer wirklich ozonfreien Desinfektionslösung. Es eignet sich hervorragend für den Einsatz in Umgebungen, in denen Menschen und Maschinen koexistieren (vorausgesetzt, dass eine direkte Exposition des menschlichen Körpers vermieden wird).

Wie berechnet man die Anzahl der für einen bestimmten Raum erforderlichen UV-C-LEDs?

Dies hängt von den Abmessungen des Raums, der angestrebten keimtötenden Reduktionsrate und der Behandlungsdauer ab. Generell wird empfohlen, einen professionellen Verpackungshersteller oder Lösungsanbieter zu konsultieren. Für eine einfache statische Oberflächendesinfektion (z. B. eine Fläche von 10 x 10 cm) reicht normalerweise eine 40 mW 3535 LED-Perle aus, die eine Minute lang in einem Abstand von 5–10 cm bestrahlt.