旭化成 深紫外發光二極管 OPTAN UVC LED

應用關鍵詞 ： 環境監測 生化分析  

旭化成 深紫外發光二極管 OPTAN UVC LED可廣泛應用于空氣質量、水和廢水質量監測和危險物質的檢測。

環境監測儀器的發展產生了下列新的需求

Ø實時監控，快速響應。

Ø對遠程操作的維護和校準要求較低的儀器。

Ø小型化傳感器，低功耗要求，便于安裝和現場監測。

傳統上，吸收和熒光光譜儀器已經利用了諸如氙、汞或氘等廣譜燈，因為它們能在多個波長范圍內產生足夠的光。然而，為了滿足不同行業發展需求的儀器，采用替代光源(如led)至關重要。AKM的UVCLED有幾個屬性，使它們成為*的選擇。

用于環境監測的高性能UVC LED

AKM在250-280nm波長使用專有的氮化鋁基板和*的LED制造技術制造高性能的UVC LED。我們的LED比其他UVC LED提供更高的光輸出和更長的壽命，使它們成為環境監測中新興光譜應用的理想選擇。

Ø強大的光輸出。

Ø隨著時間的推移，保持較好的光輸出。

Ø優良的光譜質量。

Ø高驅動電流。

光譜學的單峰效益

在任何單一的光譜應用中，離散波長的光對于測量是有用的，并且濾光片通常用于截止來自廣譜紫外燈的任何不想要的波長。這種方法可以減少所有波長的強度，包括所需波長。

此外，將濾光片添加到光路中增加了設計成本。

與廣譜、復雜的紫外燈的光譜不同，深紫外光(UVC)的LED有簡單的光譜——一個具有窄光譜帶寬的單峰。LED光源的單色光源通過濾波避免光線損失。AKM的LED允許用戶選擇與目標分子的特定吸收峰相匹配的波長或光譜應用中熒光物質的特定激發波長。

LED驅動電子設備的簡單性使操作更容易

LED為傳統的紫外光源提供低電壓、低直流電流的選擇。LED具有相對便宜的驅動器，其壽命超過幾十萬小時，并且能夠在其整個壽命期間向LED提供所需的電流輸入。

相比之下，傳統的紫外光源需要更高的電壓來增加光輸出，并且對電源和輔助電子器件有更復雜的要求。這對安全性、成本、熱管理和易操作性都有影響。這種LED電子器件的簡單性使產品設計更緊湊，并為特定的應用提供了產品進化或調整的選擇。

光輸出穩定性對測量精度和可靠性的影響

光輸出的穩定性對于保證低基線噪聲和提高吸收測量的檢測至關重要。LED是一種穩定的光源，不受這些機制的干擾，從而導致其他傳統UVC光源的波動。LED的光輸出穩定性主要受結溫的影響，可以通過一系列簡單的熱管理技術來維持。

即時開啟/關閉功能提高和支持應用

與基于燈絲或弧光的UV燈不同，LED一旦開啟就在一微秒內達到其規定亮度，并且在關閉時不具有延長的發光。這一即時的開關會在運行時產生能量的保護，LED光源的更換周期也會更長。

應用

臭氧監測

地面臭氧是常見的空氣污染物之一，它是由氮氧化物和揮發性有機化合物在陽光照射下產生的化學反應產生的。考慮到它所帶來的廣泛的健康危害，目前的EPA臭氧標準設定為十億分之一 (ppb)，這凸顯了在該地區監測地面臭氧的關鍵需要。

在255和280 nm處吸收紫外光可以量化空氣中的臭氧量。

AKM的UVC LED為臭氧監測應用提供幾個優勢

Ø光輸出的穩定性可以獲得更準確的結果。

Ø高光能比傳統的紫外光燈提供更短的光程長度，提供快速的測量。

Ø長壽命，低工作電壓和小的形狀因子，可用于移動和手持設備。

生物氣膠檢測

含有有害細菌或細菌孢子的生物氣溶膠(如炭疽桿菌、肉毒桿菌)對健康是極其有害的。這些細菌中的氨基酸使其在UVC波長下熒光，使UVC熒光光譜對生物制劑檢測和預警系統有用。

AKM的UVC LED讓生物氣溶膠探測系統使用更佳。

Ø減小尺寸、重量和功耗，使手持設備得以實現。

Ø即時開啟/關閉提供快速測量。

Ø低成本的所有權降低了系統成本。

水中油監測

工業設施依賴于對水和廢水中的石油和其他碳氫化合物進行快速可靠的監測，用于泄漏檢測、污染防范和環境排放達標。在水中發現石油碳氫化合物可以識別換熱器的故障。使用光譜測量的快速檢漏可以節省數千美元的操作和維護費用。紫外熒光法用于監測石油和碳氫化合物，因為這些物質中的芳香成分在紫外光下熒光。

AKM的UVC LED在UV熒光測量中有許多優勢

Ø窄波長的選擇性，有針對性的測量。

Ø占地小，方便內聯監測水質。

Ø高亮度輸出，用于跟蹤檢測ppb級濃度。

有色溶解有機質（CDOM）監測

CDOM是在海洋(和湖泊、小溪等)中被溶解的有機物質的一個子集，它具有旋光性。高濃度的CDOM影響水生植物、珊瑚礁和水生系統的生物活性。在250和280 nm的UV熒光測量儀監測海洋和淡水系統中的CDOM，以保護這些敏感的，通常是偏遠的生態系統。

AKM的UVC LED對你的CDOM監測需求有很多好處

Ø實時監控能夠及時發現并適當響應節約成本和保護環境。

Ø長壽命和簡單的LED電子器件使免維護，連續，遠程操作成為可能。

水和廢水監測

快速檢測水質變化對供水系統至關重要，以確保環境保護和消費者健康。廢水處理工廠監測廢水的水質，以評估處理過程的效果，并遵守對處理水排放的監管要求。

水處理廠監測有機質，因為過度積累會導致微生物生長和影響水質。紫外分光光度法對水中有機物含量進行定量分析。通過連續的光譜測量，而不是用采集樣本進行間歇的化學測試，用戶可以收集過程信息，檢測水質問題，并實時進行需要的過程變化。

用于測量水的參數通常包括紫外線吸收劑(UV254)、總有機碳(TOC)、生物需氧量(BOD)和化學需氧量(COD)。地方、州和聯邦法規通常要求對一個或多個參數進行監測，以滿足環境、健康或安全的原因。

AKM的UVC LED為水監測應用提供幾個優勢

Ø我們的LED高光譜質量，提供了廣泛的測量線性。

Ø無汞制造，提高環境保護設計的能源效率。

Ø壽命長，紫外線光源低維護，以降低成本。

型號規格

常用波長范圍適合應用

典型輻射圖

帶球形透鏡的Optan LED的標稱視場角為15°。

典型的電氣特性

在100 mA的工作電流下，典型的正向電壓小于10V。

電流的典型光譜特性

下圖說明了隨著電流變化的頻譜特性的穩定性。隨著驅動電流從20mA到100mA的變化，通常在峰值波長中沒有觀察到偏移。

電流的典型光輸出特性

下圖顯示了光輸出隨正向電流的典型變化。將光輸出數據歸一化為100mA時的光輸出。

溫度范圍內的典型光譜特征

下圖顯示了光譜特性隨溫度變化的穩定性。隨著溫度從20°C到60°C的變化，峰值波長通常不會發生變化。

溫度范圍內的典型光輸出特性

輸出功率對結溫非常敏感，因此建議采用適當的熱管理技術來控制結溫。較低的結溫將確保LED的良好性能和使用壽命。下圖顯示了結溫升高時光功率的變化。溫度升高10°C時，典型的光輸出下降5％。

推薦操作

AKM LED應在低于100mA的電流下運行并安裝在散熱器上，以使外殼溫度保持在55°C以下。請參考AKM散熱管理說明AN010，以獲取有關散熱片的建議。電路應設計為恒定電流。

機械尺寸

Optan包裝包括帶銅芯的插頭和焊接到插頭以提供密封的可伐帽。蓋子包含一個熔融石英球透鏡，可提供15°的標稱視角。

所有尺寸均以毫米為單位。除非另有說明，否則所有尺寸的公差均為±0.05 mm。

推薦的焊接指南

1.在組件放置期間，LED引線的間距應與PCB上安裝孔的間距匹配。

2.烙鐵頭切勿接觸鏡頭。

3.推薦的焊接方式如圖1所示。此外，請確保插頭中的中心銅芯已通過導熱膏或油脂熱連接到板上。應使用散熱片，以在100 mA的向前電流下將LED的外殼溫度保持在55°C以下。請參閱AKM散熱管理說明AN003，以獲取有關散熱片的建議。

4.焊接后，在產品回到環境溫度之前，避免施加外力，壓力和過度振動。

推薦的焊接條件

熔化的焊料側面與LED底部之間的距離應為3 mm或更長。

推薦清潔方法

建議使用異丙醇進行清潔，也可以使用丙醇和乙醇。

請勿將超聲波清潔器與AKM LED一起使用。

請勿使用丙酮或三氯乙烯清潔AKM LED。

只要在這些條件下焊接LED，就可以防止LED出現問題，例如光輸出減少，開路或短路。

眼部安全指南

在操作過程中，LED發出高強度的紫外線（UV），對皮膚和眼睛有害。紫外線對皮膚有害，并可能導致癌癥。LED運行時，避免暴露在紫外線下。須采取保護措施，避免在不使用紫外線防護眼鏡的情況下直視紫外線。當LED運行時，請勿直視LED的前部或LED的透鏡。

符合RoHS

本產品中對環境敏感的，長期性生物毒性（PBT），長期性有機污染物（POP）或其他受限制物質的水平低于此類物質允許的z大濃度值（也稱為閾值限制），或已使用根據歐盟指令2015/863（關于限制在電氣和電子設備（RoHS）中使用某些有害物質）的豁免申請，于2019年7月22日生效。

操作注意事項

LED對靜電敏感。處理時，需要適當的ESD保護，包括：

Ø避免靜電

Ø使用接地的腕帶，無靜電鞋，衣服和地板

Ø接地的工作站和工具

Ø在使用UV LED的產品/系統上附加以下警告標簽：