على الرغم من أن الأشعة فوق البنفسجية قد تكون خطرة على الكائنات الحية في الحياة اليومية، مثل حروق الشمس، إلا أن الأشعة فوق البنفسجية ستوفر العديد من التأثيرات المفيدة في مجموعة متنوعة من المجالات.مثل مصابيح LED للضوء المرئي القياسية، فإن تطوير مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية سيجلب المزيد من الراحة للعديد من التطبيقات المختلفة.
تعمل أحدث التطورات التكنولوجية على توسيع أجزاء من سوق UV LED إلى آفاق جديدة من ابتكار المنتجات والأداء.يلاحظ مهندسو التصميم أن التكنولوجيا الجديدة لمصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تحقق أرباحًا ضخمة وتوفيرًا للطاقة والمساحة مقارنة بالتقنيات البديلة الأخرى.يتمتع الجيل التالي من تقنية UV LED بخمس مزايا مهمة، ولهذا السبب من المتوقع أن ينمو سوق هذه التقنية بنسبة 31% خلال السنوات الخمس القادمة.
مجموعة واسعة من الاستخدامات
يحتوي طيف الضوء فوق البنفسجي على جميع الأطوال الموجية من 100 نانومتر إلى 400 نانومتر وينقسم بشكل عام إلى ثلاث فئات: الأشعة فوق البنفسجية-أ (315-400 نانومتر، والمعروفة أيضًا باسم الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة)، والأشعة فوق البنفسجية-ب (280-315 نانومتر، أيضًا) والمعروفة بالموجة المتوسطة (الأشعة فوق البنفسجية)، والأشعة فوق البنفسجية (UV-C) (100-280 نانومتر، والمعروفة أيضًا باسم الأشعة فوق البنفسجية القصيرة الموجة).
كانت تطبيقات أدوات طب الأسنان وتحديد الهوية من التطبيقات المبكرة لمصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية، ولكن فوائد الأداء والتكلفة والمتانة، بالإضافة إلى زيادة عمر المنتج، تزيد بسرعة من استخدام مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية.تشمل الاستخدامات الحالية لمصابيح LED بالأشعة فوق البنفسجية ما يلي: أجهزة الاستشعار والأدوات البصرية (230-400 نانومتر)، والتحقق من الأشعة فوق البنفسجية، والرموز الشريطية (230-280 نانومتر)، وتعقيم المياه السطحية (240-280 نانومتر)، والكشف عن سوائل الجسم وتحليلها (250-405 نانومتر)، تحليل البروتين واكتشاف الأدوية (270-300 نانومتر)، العلاج بالضوء الطبي (300-320 نانومتر)، طباعة البوليمر والحبر (300-365 نانومتر)، التزييف (375-395 نانومتر)، تعقيم الأسطح/التعقيم التجميلي (390-410 نانومتر).
التأثير البيئي - استهلاك أقل للطاقة، ونفايات أقل، وعدم وجود مواد خطرة
بالمقارنة مع التقنيات البديلة الأخرى، تتمتع مصابيح LED بالأشعة فوق البنفسجية بفوائد بيئية واضحة.بالمقارنة مع مصابيح الفلورسنت (CCFL)، فإن مصابيح LED بالأشعة فوق البنفسجية تتمتع باستهلاك أقل للطاقة بنسبة 70%.بالإضافة إلى ذلك، فإن مصباح LED UV حاصل على شهادة ROHS ولا يحتوي على الزئبق، وهي مادة ضارة شائعة في تكنولوجيا CCFL.
مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية أصغر حجمًا وأكثر متانة من مصابيح CCFL.نظرًا لأن مصابيح LED بالأشعة فوق البنفسجية مقاومة للاهتزاز والصدمات، فإن الكسر نادر الحدوث، مما يقلل من النفايات والنفقات.
Iزيادة طول العمر
على مدى العقد الماضي، واجهت مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية تحديات من حيث العمر الافتراضي.على الرغم من فوائدها العديدة، فقد انخفض استخدام مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية بشكل ملحوظ لأن شعاع الأشعة فوق البنفسجية يميل إلى تكسير راتنجات الإيبوكسي الخاصة بمصابيح LED، مما يقلل من عمر مصابيح LED بالأشعة فوق البنفسجية إلى أقل من 5000 ساعة.
يتميز الجيل التالي من تقنية UV LED بتغليف إيبوكسي "مقوى" أو "مقاوم للأشعة فوق البنفسجية"، والذي، على الرغم من أنه يوفر عمرًا يصل إلى 10000 ساعة، إلا أنه لا يزال بعيدًا عن أن يكون مناسبًا لمعظم التطبيقات.
خلال الأشهر القليلة الماضية، تمكنت التقنيات الجديدة من حل هذا التحدي الهندسي.على سبيل المثال، تم استخدام حزمة TO-46 القوية المزودة بعدسة زجاجية لتحل محل عدسة الإيبوكسي، مما أدى إلى إطالة عمر الخدمة بما لا يقل عن عشر مرات إلى 50000 ساعة.مع حل هذا التحدي الهندسي الكبير والقضايا المتعلقة بالثبات المطلق للطول الموجي، أصبحت تقنية UV LED خيارًا جذابًا لعدد متزايد من التطبيقات.
Pالأداء
توفر مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية أيضًا مزايا أداء كبيرة مقارنة بالتقنيات البديلة الأخرى.توفر مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية زاوية شعاع صغيرة وشعاعًا موحدًا.نظرًا لانخفاض كفاءة مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية، يبحث معظم مهندسي التصميم عن زاوية شعاع تزيد من طاقة الإخراج في منطقة مستهدفة معينة.مع مصابيح الأشعة فوق البنفسجية العادية، يجب على المهندسين الاعتماد على استخدام ما يكفي من الضوء لإضاءة المنطقة من أجل التجانس والضغط.بالنسبة لمصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية، يسمح عمل العدسة بتركيز معظم طاقة الإخراج لمصباح LED للأشعة فوق البنفسجية عند الحاجة إليها، مما يسمح بزاوية انبعاث أكثر إحكامًا.
ولمطابقة هذا الأداء، تتطلب التقنيات البديلة الأخرى استخدام عدسات أخرى، مما يضيف تكلفة إضافية ومتطلبات مساحة.نظرًا لأن مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية لا تتطلب عدسات إضافية لتحقيق زوايا شعاع ضيقة وأنماط شعاع موحدة، واستهلاك أقل للطاقة وزيادة المتانة، فإن مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية تكلف نصف تكلفة الاستخدام مقارنة بتقنية CCFL.
تعمل الخيارات المخصصة فعالة من حيث التكلفة على إنشاء حل للأشعة فوق البنفسجية LED لتطبيق معين أو استخدام تقنية قياسية، وغالبًا ما يكون الأول أكثر عملية من حيث التكلفة والأداء.تُستخدم مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية في المصفوفات في العديد من الحالات، ويعد اتساق نمط الشعاع وكثافته عبر المصفوفة أمرًا بالغ الأهمية.إذا قام أحد الموردين بتوفير المصفوفة المتكاملة بالكامل المطلوبة لتطبيق معين، فسيتم تقليل إجمالي فاتورة المواد، وتقليل عدد الموردين، ويمكن فحص المصفوفة قبل شحنها إلى مهندس التصميم.وبهذه الطريقة، يمكن لعدد أقل من المعاملات توفير تكاليف الهندسة والمشتريات وتوفير حلول فعالة مصممة خصيصًا لمتطلبات التطبيق النهائي.
تأكد من العثور على مورد يمكنه تقديم حلول مخصصة فعالة من حيث التكلفة ويمكنه تصميم حلول مخصصة لاحتياجات تطبيقك.على سبيل المثال، سيتمكن المورد الذي يتمتع بخبرة عشر سنوات في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور والبصريات المخصصة وتتبع الأشعة والقولبة من تقديم مجموعة من الخيارات للحلول الأكثر فعالية من حيث التكلفة والمتخصصة.
في الختام، أحدث التحسينات التكنولوجية في مصابيح LED بالأشعة فوق البنفسجية قد حلت مشكلة الاستقرار المطلق وأطالت عمرها الافتراضي بشكل كبير إلى 50000 ساعة.نظرًا للمزايا العديدة التي توفرها مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية مثل المتانة المحسنة، وعدم وجود مواد خطرة، وانخفاض استهلاك الطاقة، وصغر الحجم، والأداء الفائق، وتوفير التكاليف، وخيارات التخصيص الفعالة من حيث التكلفة، وما إلى ذلك، تكتسب التكنولوجيا قوة جذب في الأسواق والصناعات ومتعددة الأطراف. يستخدم خيارا جذابا.
وفي الأشهر والسنوات المقبلة، سيكون هناك المزيد من التحسينات، خاصة في برنامج الكفاءة.سوف ينمو استخدام مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية بشكل أسرع.
التحدي الرئيسي التالي لتقنية UV LED هو الكفاءة.بالنسبة للعديد من التطبيقات التي تستخدم أطوال موجية أقل من 365 نانومتر، مثل العلاج بالضوء الطبي، وتطهير المياه والعلاج بالبوليمر، فإن طاقة خرج مصابيح LED بالأشعة فوق البنفسجية تبلغ 5%-8% فقط من طاقة الإدخال.عندما يكون الطول الموجي 385 نانومتر وما فوق، تزيد كفاءة مصباح LED بالأشعة فوق البنفسجية، ولكن أيضًا 15% فقط من طاقة الإدخال.مع استمرار التقنيات الناشئة في معالجة مشكلات الكفاءة، ستبدأ المزيد من التطبيقات في اعتماد تقنية UV LED.
وقت النشر: 21 فبراير 2022