永久免费a级在线视频,亚洲v日本,国产精品福利一区二区,午夜免费福利,国产精品网址在线观看,中国一级毛片在线视频,亚洲成人黄

UVC LED應(yīng)用概況及其設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)分析

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)

點(diǎn)擊:710

A+ A-

所屬頻道:新聞中心

關(guān)鍵詞:LED,LED應(yīng)用,紫外LED

      隨著UVC LED(短波紫外線(xiàn)LED)的性能不斷提升,這種新技術(shù)正從生命科學(xué)和環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)用中獲得動(dòng)能。如同對(duì)于所有新興技術(shù)一樣,設(shè)計(jì)人員必須瞭解其與現(xiàn)有方案的一些基本差異,而不是理所當(dāng)然地認(rèn)為可以“即換即用”。這讓設(shè)計(jì)者能充份發(fā)揮UVC LED的全部?jī)?yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)仔細(xì)地權(quán)衡,采用UVCLED的設(shè)計(jì)可以縮小產(chǎn)品體積、降低功耗,并為終端用戶(hù)降低擁有成本。

      UVC LED的儀控應(yīng)用

      由于UVCLED能滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)于小型化、降低成本和即時(shí)測(cè)量等趨勢(shì)的要求,將其導(dǎo)入光譜應(yīng)用的興趣正持續(xù)升溫。相較于氘或氙氣閃光燈,LED輸出較窄頻譜光源,元件的光輸出全部都可用于測(cè)量。使用者可根據(jù)應(yīng)用需求選擇感興趣的特定峰值波長(zhǎng)。針對(duì)特定應(yīng)用,目前已開(kāi)發(fā)出254nm波長(zhǎng)水銀燈的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量方法。例如,當(dāng)依據(jù)EPA標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)水和空氣品質(zhì)時(shí),需要一個(gè)接近254nm峰值波長(zhǎng)的LED光源。表1整理在生命科學(xué)研究、藥品生產(chǎn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用中,能以光譜辨識(shí)的一些重要有機(jī)化合物。

    表1:常見(jiàn)的有機(jī)化合物及其峰值吸收波長(zhǎng)

      在儀控應(yīng)用中,選擇光源的另一個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)是峰值波長(zhǎng)的光輸出。由于LED只有單一峰值,所以光輸出均集中于一個(gè)特定波長(zhǎng),這和其它紫外線(xiàn)(UV)燈并不一樣。吸收光譜的應(yīng)用通常需要低層級(jí)的光輸出——1mW或以下。然而,在流通池(flowcell)與光源隔離的情況,由于光訊號(hào)在到達(dá)流通池前存在嚴(yán)重衰減,所以需要更高的光輸出功率。這可要求LED的光輸出遠(yuǎn)超1mW。

      在螢光光譜域,訊號(hào)強(qiáng)度與光的強(qiáng)度成正比。LED的激勵(lì)功率取決于所需檢測(cè)的示蹤劑濃度高低,所以在這些應(yīng)用中,單個(gè)LED所需的光輸出可能大于2mW。圖1比較儀器中常用的UV光源輻照度。盡管LED的輸入功率要小得多,但在所需UVA波長(zhǎng)段的輻照度卻高于其它光源,使其成為在特定測(cè)量中實(shí)現(xiàn)更高效的光源。

    圖1:UVC LED、氙氣閃光燈和氘燈的輻照度比較

      在選擇波長(zhǎng)與光輸出后,另一個(gè)重要參數(shù)是視角,它影響到儀器的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。廣泛來(lái)說(shuō),它有兩種選擇:窄視角或?qū)捯暯?。窄視角?jīng)由球透鏡實(shí)現(xiàn),寬視角則采用平面窗。窄視角可在小范圍內(nèi)獲得高強(qiáng)度光,而其封裝通常用于光直接聚焦投射于儀器的應(yīng)用。

      平面窗具有更廣的輻射模式,當(dāng)與光纖同時(shí)用于遠(yuǎn)端耦合時(shí),具有較佳的容限。這特別適用于流通池必須與光源和電子電路隔離的應(yīng)用(例如監(jiān)測(cè)高溫化學(xué)過(guò)程或具有高揮發(fā)性溶劑的色譜分析)。在實(shí)際應(yīng)用中:窄角球透鏡可使儀器中的元件數(shù)減至最少;而寬角平面窗則使設(shè)計(jì)更具有靈活性。

      最佳化驅(qū)動(dòng)電流,讓設(shè)計(jì)工程師可均衡光輸出以及應(yīng)用的使用壽命要求。以低于制造商規(guī)范評(píng)等的額定電流驅(qū)動(dòng)LED,將會(huì)降低光輸出,但也將延長(zhǎng)光源的使用壽命。在需要高LED輸出功率的應(yīng)用中,有些終端使用者選擇以高于資料表規(guī)格的電流驅(qū)動(dòng)LED。以這種方式提高驅(qū)動(dòng)電流,則可增加光輸出,但也會(huì)帶來(lái)犧牲性能的風(fēng)險(xiǎn)。

      過(guò)熱是一種常見(jiàn)的問(wèn)題,它可能同時(shí)對(duì)LED的光輸出和生命周期帶來(lái)負(fù)面影響。由于LED的瞬態(tài)開(kāi)關(guān)特性,可以周期性方式快速開(kāi)啟和關(guān)閉LED。在一般需要更高光輸出的螢光應(yīng)用中,經(jīng)常采用工作周期(dutycycle)操作,以便更安全地提高LED電流。

      工作周期定義為L(zhǎng)ED在一次周期中開(kāi)啟時(shí)間所占的百分比;其中,周期是指完成一次LED開(kāi)-關(guān)循環(huán)所用的總時(shí)間。例如,以50%工作周期作業(yè)的LED,其開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間恰好各占一半。圖2顯示不同驅(qū)動(dòng)電流與工作周期的標(biāo)準(zhǔn)化光輸出。

      圖2:在此我們看到不同工作周期對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化光輸出的影響,同時(shí),LED的開(kāi)啟時(shí)間持續(xù)在500μs。標(biāo)準(zhǔn)化功率是相對(duì)于最大額定工作電流100mA時(shí)(加裝合適散熱片)光輸出的相對(duì)光輸出功率以大電流驅(qū)動(dòng)LED會(huì)影響LED結(jié)溫,進(jìn)而影響其使用壽命和光輸出。

        最佳化工作周期可讓增加的驅(qū)動(dòng)電流對(duì)結(jié)溫的影響降至最小,從而保護(hù)LED性能。圖3顯示工作周期對(duì)維持LED結(jié)溫可能產(chǎn)生的影響。以5%的工作周期操作LED,可在對(duì)結(jié)溫影響最低的情況下,使光輸出(圖2)提高三倍。

      圖3:圖中顯示不同工作周期對(duì)結(jié)溫的影響,其中LED開(kāi)啟時(shí)間都是500μs

      過(guò)度發(fā)熱對(duì)于LED光輸出和使用壽命帶來(lái)負(fù)面影響。長(zhǎng)期來(lái)看,發(fā)熱會(huì)縮短LED的使用壽命。采用UVCLED設(shè)計(jì)時(shí),熱管理極其重要,因?yàn)橄噍^于更長(zhǎng)波長(zhǎng)的LED,驅(qū)動(dòng)UVCLED能量的更大部份被轉(zhuǎn)化為熱量。適當(dāng)?shù)臒峁芾砟苁菇Y(jié)溫低于特定應(yīng)用的要求,并保持LED的性能。除了被動(dòng)和主動(dòng)冷卻方法,所選擇的PCB也可以實(shí)現(xiàn)更佳散熱。

      圖4:圖中比較未使用散熱片的FR4和Al PCB的熱墊溫度(a);以及使用和不使用散熱片的AlPCB的熱墊溫度(b)

      FR4由于其成本相對(duì)較低,是最常用的PCB材料之一,但其熱導(dǎo)率較低。對(duì)于系統(tǒng)熱負(fù)載高的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),熱導(dǎo)率更高的金屬芯PCB是更好選擇。隨著散熱需求增加,設(shè)計(jì)者通常采用加大PCB面積和增加散熱片的方式實(shí)現(xiàn)較優(yōu)質(zhì)的熱管理。如果需要更強(qiáng)的散熱,設(shè)計(jì)者還可采用更積極的冷卻技術(shù)。

      隨著UVC LED性能提高,設(shè)計(jì)人員開(kāi)始將其設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)勢(shì)用在光譜儀器和消毒反應(yīng)器等應(yīng)用中。在這些應(yīng)用中選用LED,可實(shí)現(xiàn)更緊密、更高效,通常也更具成本效益的設(shè)計(jì)。隨著UVC LED技術(shù)的不斷發(fā)展,聰明的設(shè)計(jì)師將會(huì)發(fā)現(xiàn)更多方法來(lái)發(fā)揮UVC LED的優(yōu)勢(shì)以因應(yīng)這些市場(chǎng)的挑戰(zhàn)。 

    (審核編輯: 滄海一土)

    聲明:除特別說(shuō)明之外,新聞內(nèi)容及圖片均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)及各大主流媒體。版權(quán)歸原作者所有。如認(rèn)為內(nèi)容侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。