В различных областях современной жизни возникает необходимость в получении УФ излучения небольшой мощности. Это:
- медицинское оборудование, в т.ч. отвердевающие под действием ультрафиолета зубные пломбы;
- косметология, где ультрафиолет применяется как средство отвердевания лаков;
- установки химической сушки различных составов (пример показан на рисунке 1);
- сканеры для определения подлинности купюр и документов;
- тепличные хозяйства, где ультрафиолетом стимулируют рост растений.
Классические ламповые источники ультрафиолета имеют неудовлетворительные массогабаритные характеристики и потребляют высокую мощность. В качестве их эффективной замены за последние годы широкое распространение получили УФ светодиоды, которые свободны от указанных недостатков и дополнительно отличаются удобством использования.
Принцип действия и характеристики
Принципы действия ультрафиолетового светодиода (СД) и СД видимого диапазона длин волн – идентичны. Приборы содержат pn-переход, через который пропускают прямой ток. При его прохождении носители заряда оказываются на высоких энергетических уровнях полупроводниковой структуры. Их переход на нижестоящие уровни при соответствующем исполнении сопровождается генерацией квантов света.
При формировании структуры добавками алюминия, галлия, индия и иными редкоземельными элементами расстояние между излучательными переходами подбирают таким образом, чтобы излучение находилось в невидимом глазу ближнем УФ диапазоне длин волн (обычно за него принимают спектральный диапазон от 100 до 400 нм).
Описанный принцип действия сразу же определяет перечень параметров, которые нормируют для ультрафиолетового СД. В паспорте указывают:
- рабочую длину волны, иногда дополняемую шириной спектральной линии;
- максимальный световой поток, указываемый в люменах для высокоапертурных источников или же задаваемый в канделлах (отношение потока к телесному углу) в случае направленного излучения;
- максимальный прямой ток;
- прямое напряжение.
За счет применения специальной структуры pn-перехода прямое напряжение на УФ диодах обычно заметно больше по сравнению с обычными и иногда достигает 5 В.
Время наработки диода – несколько десятков тысяч часов, типовой температурный диапазон от -20 и вплоть до +100°С.
Конструктивное исполнение
Из соображений минимизации номенклатуры комплектующих ультрафиолетовые СД выпускают в стандартных корпусах, что заодно помогает:
- решить проблему полярности за счет наличия ключевого выступа;
- обеспечить необходимый теплоотвод и элементов с высокими прямыми токами при условии применения металлического корпуса.
Для излучателей малой мощности используется более дешевый пластиковый корпус типа того, что показан на рисунке 2.
Наиболее распространенные диоды снабжаются проволочными выводами, элементы для поверхностного монтажа имеют ленточные выводы. Последний вариант показан на рисунке 3.
