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  紫外光(UV)根据其波长,可以分为UVA (400nm–320nm),UVB(320nm–280nm)和UVC (280nm–100nm)。UV LED作为一种更加环保、高效和经济的UV光源,已经得到了越来越多的应用。


图1 不同材料对应的UV LED发光波长,以及UVA,UVB和UVC LED的应用领域

  对于UV LED的外部量子效率(EQEs),由于对于近UV(400-365nm)的LED所采用的技术和蓝光LED一样,是基于InGaN材料的,其EQE是比较高的,可以达到46-76%。而短于365nm的波长是基于AlGaN材料的,其EQE则大幅度降低,基本上只有个位数。


图2 各公司及研究机构基于三族氮化物LED的外部量子效率(EQE)值


  深紫外(DUV)的光电转换效率是制约UV LED应用扩展的一个重要因素,不过随着技术的发展这一值也在不断得到提高。预计UVB和UVC LED的光电转换效率在2021年有望达到10%。光电转换效率的大幅度提高,将会对深紫外在杀菌消毒和水净化方面的应用得到很大的推动。这一提高对于光固化材料应用也将是一个极大的利好消息,因为对于深紫外波段吸收的可供选择的光引发剂将会大大扩展,这将极度简化配方工程师的配方难度,使得很多以前能够用于汞灯体系的配方几乎可以直接移植到UV LED应用中。


图3 商业深紫外(DUV)LED的电光转换效率(WPE)的发展情况。实心符号是已实现的,空心符号是预估值


参考资料


Kneissl, M.,  Seong, T.Y., Han, J. & Amano, H., The emergence and prospects of deep-ultraviolet light-emitting diode technologies, Nature Photonics 13, 233-244 (2019)