UVC LED の熱の課題を克服するには、方法

Sep 18, 2017

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ケンブリッジの Nanotherm、イギリスの会社のジョン ・ Cafferkey は、「作り出される熱は光より」と今この文合計前の言葉があったと述べた UVC Led の成長市場の「熱のチャレンジ」をアップ。現在、紫外線 Led は主に医療機器、水、その他の日常消耗品の消毒に使用されます。 

水銀ランプを大量生産のために最初に生産された 20 世紀初頭に起きた UVC 技術。

紫外発光ランプは、1910 年に飲料水の消毒に使われました。ただし、試作工場はそれを信頼できない証明したのでシャット ダウンされました。

1950 年代は、紫外線水処理システムは、テストされ、1980 年代半ばまでヨーロッパで約 1500 の工場があった。

水処理以外 UVC は病原体の拡散を防ぐために空調システムを消毒するきれいな医療機器、病院がありを含む、アプリケーションの範囲で使用されます。

水星の蒸気ランプは非常にこれらの大規模なアプリケーションに効果的、電球は壊れやすい、危険な水銀の使用意味するそれらが移植性の高い、環境に優しいアプリケーションに適していません。

近年、led メーカーより効果的な紫外線 Led を開発しています。有効 UVA Led 硬化型インキ ・塗料用は、低消費電力アプリケーションに使用できます。

その結果、業界アナリストは、UVC led は今後数年間で急速に成長と考えています。この繁栄は、市場を作成した携帯用、消費者向けの UVC アプリケーション用 led UVC に基づいています。たとえば、消費者はポータブル消毒スマート フォン、タブレット、キーボードなどの日用品を滅菌するための「杖」を買います。

消費財メーカーは、自社製品に彼ら自身を消毒する led の紫外線技術を埋め込むことができます。たとえば、歯ブラシは棚に戻すために使用されている、自動的に消毒することができます、ボタンを押すことができます後、哺乳瓶は滅菌して自動的に;使用する場合、蛇口は水を滅菌できます。これらの可能性は、無限大です。

命を救う可能性

ただし、UVC のより詳細なアプリケーションのいくつかが心配です。ポータブル滅菌ボトルはどの方法を改善できる発展途上国は彼らの市民にきれいな水を提供し、水を消毒することができます消費されるように必要なとき。これは、集中水消毒インフラがない、安全な水をすぐに提供することができますエリアなど、一部の地域で特に有用です。

新しいアプリケーションに加えて (UVC が長年使用されて病院で) も病院が受けることができます。グローバルに、700,000 人以上の患者が病院で感染している毎年、75000 が殺されます。UVC 技術聴診器やメスなどの医療機器に埋め込むことが、ほんの数秒で消毒することができます。

UVC Led は、マスマーケットに紫外線消毒機能をもたらす可能性を秘めているし、公衆衛生に大きな影響を与える可能性があります。

ホット チャレンジ

技術はまだ始まったばかりで、課題の 1 つは UVC Led の熱管理。任意の電子部品のような Led は熱に敏感です。

UVC Led 非常に低い外部量子効率 (EQE) がある-光変換の電源入力の約 5%。力の残りの 95% は熱に変換されます、その最大温度に LED チップを保つこと熱をすぐに取り除く必要があります。LED チップを時間で冷却していない場合、それは最終的にその寿命を短縮またはもそれを使用します。

UVC Led が強くなるように、メーカーはこのような課題を満たすために新しい方法を検討する必要があります。現在、この問題はまだどのように UV コンポーネントの費用対効果を確保しながら、led の高需要に対処するため耐久性と紫外線の対応は自体に摩耗をソースします。

UV LED が小さすぎる、熱の多く広がることはできませんその表面からそう効果的にできるようにする唯一の方法のため放熱量は LED の裏口です。熱をモジュール基板、ヒートシンクに到達するためで、LED チップから派生し、大気中に放出する必要があります。

熱はまた、基板の問題

可視光 LED は金属ベース プリント回路基板 (MCPCB)、通常高熱伝導性、LED 基板のインストールが必要です。ただし、これらは UVC アプリケーションに適用されません。MCPCB は、導電性、電気的絶縁エポキシ樹脂から成る、それに接続されている誘電体層の層で (通常アルミニウムまたは銅)、金属片の行われます。

エポキシ誘電体に基づいて MCPCB は可視光のアプリケーションで使用できますが、紫外線 (特に紫外線) エポキシ樹脂などの有機物が低下し、紫外線アプリケーションの MCPCB 寿命を大幅に削減します。唯一の現実的な選択肢は、電子グレード セラミックスの使用です。

アルミニウム窒化物 (アイン) は優れた熱伝導性 (140 w/MK-170 ワット/MK) が高価です。アルミナ ($literal) はよりコスト効果の高い代替手段ですが、UV Led (20 w/MK 30 w/MK) に必要な熱伝導性を提供しません。同時に両方は壊れやすく、容易に破損している、彼らはネジで簡単に取り付けるより強力なアプリケーションに適していますではないです。

代替ソリューションとしてはナノセラミック回路層をスパッタリングです。これにより、上記の熱伝導率/必要な熱範囲内にあるとします。

イギリスのケンブリッジの Nanotherm は、アルミニウム板の表面を数十ミクロンの薄いアルミナ ($literal) セラミックスのに変換する特許取得済みの電気化学的酸化 (ECO) プロセスを使用しています。

アルミナ ($literal) セラミック層は、上記の回路と下のアルミニウム電気媒体として機能します。Eco プロセスによって生成されたアルミナのセラミック層が非常に薄いため熱渡すことができます簡単に、良好な熱伝導率をあります。

フィルムの処理やスパッタリング ステップ ECO プロセスと銅回路層がさらに熱効率を改善するためにナノ セラミック誘電体に直接接続されています。任意の段階で有機エポキシを使用しないので紫外線は低下します。

このメソッドは、AlN (AlN) の熱的性質と MCPCB を作り出すことができるが、生産や脆性に関連する問題がないです。

Led が実装されている紫外線消毒技術が現実変革の影響をもたらすことができるが、製造業者およびデザイナーは UV Led の熱の課題を克服するために確認してください。

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