Zehn Hauptanwendungsbereiche von UV-LED

In den letzten Jahren wurden mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der LED-Forschung und -Entwicklung die Innovations- und Anwendungsfelder der LED-Technologie kontinuierlich erweitert und der LED-Markt ist immer breiter geworden. UV-LED ist nach und nach in unser Blickfeld gelangt, und einige Unternehmen haben sich an der Erforschung, Verbesserung und Anwendung von UV-LED-UV-Lampen beteiligt. Für die breite Öffentlichkeit ist UV-Licht geeigneter Wellenlänge auch eine wesentliche Lichtwelle für unseren menschlichen Körper. Werfen wir heute einen Blick auf die Hauptanwendungsgebiete von UV-LEDs.

Die sogenannten ultravioletten Strahlen (kurz Ultraviolettstrahlen/UV) beziehen sich auf die unsichtbaren Lichtstrahlen jenseits des sichtbaren Lichtspektrums (Rot, Orange, Gelb, Grün, Cyan, Blau und Violett) des Sonnenlichts. UV-Strahlen werden zusammenfassend als Strahlung mit Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum von 10 nm bis 400 nm bezeichnet. Abhängig von der Wellenlänge werden UV-Strahlen im Allgemeinen wie folgt in drei Bänder unterteilt: A, B und C: UVA-LED reicht von 400 bis 315 nm, UVB-LED von 315 bis 280 nm und UVC-LED von 280 bis 100 nm. Spezifische Anwendungen variieren je nach Wellenlänge.

In der UV-LED-Marktanwendung hält UV-A-LED den größten Marktanteil und erreicht bis zu 90 %. Sein Hauptanwendungsmarkt ist die Aushärtung und umfasst Bereiche wie Nagelkunst, Zahnmedizin und Tintendruck. Darüber hinaus werden UV-A-LEDs auch in der gewerblichen Beleuchtung eingesetzt, wodurch weiße Kleidung weißer erscheinen kann. UVB-LED und UVC-LED werden hauptsächlich zur Sterilisation, Desinfektion, medizinischen Phototherapie usw. eingesetzt. Dabei wird UVB-LED hauptsächlich in der medizinischen Behandlung verwendet, während UVC-LED zur Sterilisation und Desinfektion verwendet wird. Darüber hinaus werden UV-LEDs von der Banknotenerkennung über die Aushärtung von Lichtharzen bis hin zum Insektenfang und Drucken eingesetzt und entwickeln sich zu Märkten wie Sterilisation, Desinfektion, biomedizinische Behandlung, Identifizierung von Fälschungen, Luftreinigung, Datenspeicherung und militärische Luftfahrt, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf Spezialbeleuchtung liegt.

1. UV-LED in Anwendungsbereichen lichthärtender Systeme.

Die typischen Anwendungen des UVA-Wellenlängenbandes sind UV-Härtung und UV-Tintendruck mit repräsentativen Wellenlängen von 395 nm und 365 nm. Zu den Anwendungen der UV-LED-Lichthärtung gehört die Härtung von UV-Klebstoffen in Branchen wie Displays, elektronischen medizinischen Geräten und Instrumenten; Aushärtung von UV-Beschichtungen in Branchen wie Baumaterialien, Möbeln, Haushaltsgeräten und Automobilen; und UV-Tintenhärtung in Branchen wie Druck und Verpackung. Unter diesen hat sich die UV-LED-Dekorplattenindustrie zu einem wichtigen Hotspot entwickelt. Sein größter Vorteil ist die Herstellung von umweltfreundlichen Platten ohne Formaldehyd mit einer Energieeinsparung von 90 %, einem hohen Produktionsvolumen, einer Beständigkeit gegen Münzkratzer und umfassenden wirtschaftlichen Vorteilen. Dies weist darauf hin, dass der UV-LED-Härtungsmarkt ein umfassender Produktmarkt für Vollzyklusanwendungen ist.

Mikroelektronikindustrie – UV-Lichthärtungsanwendungen: Montage von Mobiltelefonkomponenten (Kameralinsen, Ohrhörer, Mikrofone, Gehäuse, Flüssigkristallmodule, Touchscreen-Beschichtungen usw.), Montage von Festplatten-Magnetköpfen (Golddrahtfixierung, Lager, Spulen, Chipbonding usw.), DVD-/Digitalkameras (Objektiv, Linsenbonding, Leiterplattenverstärkung), Motor- und Komponentenmontage (Draht, Spulenfixierung, Spulenendfixierung, PTC/NTC-Komponentenbindung, Schutztransformatorkern), Halbleiterchips (feuchtigkeitsbeständige Schutzbeschichtung, Wafer-Maske, Wafer-Kontaminationsinspektion, UV-Bandbelichtung, Wafer-Polierinspektion), Sensorproduktion (Gassensoren, fotoelektrische Sensoren, faseroptische Sensoren, fotoelektrische Encoder usw.).

LED-UV-Lichthärtungsanwendungen in der Leiterplattenindustrie: Komponentenfixierung (Kondensatoren, Induktivitäten, verschiedene Plug-Ins, Schrauben, Chips usw.), feuchtigkeitsbeständiger Verguss und Kernschaltkreis, Chipschutz, Antioxidationsbeschichtungsschutz, konforme (Ecken-)Beschichtung der Leiterplatte, Erdungsdraht, fliegender Draht, Spulenfixierung, Wellenlöt-Durchgangslochmaske.

2. Medizinischer Anwendungsbereich.

Hautbehandlung: Eine wichtige Anwendung des UVB-Wellenlängenbandes ist die Behandlung von Hautkrankheiten, nämlich die UV-Phototherapie. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass UV-Licht mit einer Wellenlänge von etwa 310 nm eine starke melanotische Wirkung auf die Haut hat, die den Hautstoffwechsel beschleunigen und das Hautwachstum fördern kann, wodurch Photodermatosen wie Vitiligo, Pityriasis rosea, polymorpher Lichtausschlag, chronische aktinische Dermatitis und aktinischer Prurigo wirksam behandelt werden können. Daher findet die UV-Phototherapie derzeit zunehmend Anwendung in der medizinischen Industrie. Im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen emittieren UV-LEDs reine Spektrallinien, was die Wirksamkeit der Behandlung maximieren kann. Das UVB-LED-Wellenlängenband kann auch im Gesundheitswesen eingesetzt werden. Die Einwirkung von UVB-LED-Strahlung kann im menschlichen Körper photochemische und photoelektrische Reaktionen auslösen, die zur Produktion verschiedener Wirkstoffe führen. Derzeit wird es zur Regulierung höherer Nervenfunktionen, zur Verbesserung des Schlafes und zur Senkung des Blutdrucks eingesetzt. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass das UVB-Wellenlängenband die Produktion von Polyphenolen in bestimmten Blattgemüsen (z. B. rotem Salat) beschleunigen kann. Von diesen Polyphenolen wird behauptet, dass sie krebshemmende, krebshemmende Metastasierungs- und krebshemmende Eigenschaften haben.

Medizinprodukte: UV-Klebeverbindungen ermöglichen die wirtschaftliche und automatisierte Montage von Medizinprodukten. Heutzutage bieten fortschrittliche LED-UV-Lichtquellensysteme, die in der Lage sind, lösungsmittelfreie UV-Klebstoffe in Sekundenschnelle auszuhärten, zusammen mit Dosiersystemen eine effektive und wirtschaftliche Methode, um während des Montageprozesses medizinischer Geräte eine konsistente und wiederholbare Verbindung zu erreichen. Die Optimierung und Steuerung von UV-Lichtquellen ist für die Herstellung zuverlässiger medizinischer Geräte von entscheidender Bedeutung. Der Einsatz von UV-härtbaren Klebstoffen bietet zahlreiche Vorteile, wie z. B. einen geringeren Energiebedarf, Zeit- und Platzersparnis beim Aushärten, höhere Produktivität und einfachere Automatisierung. UV-Klebstoffe werden in der Regel zum Verkleben und Abdichten medizinischer Geräte eingesetzt, bei denen höchste Ansprüche an Qualität und Zuverlässigkeit gestellt werden. Typische Anwendungen der UV-Klebstoffhärtung bei der Montage medizinischer Geräte umfassen das Verkleben von: 1) unterschiedlichen Materialien (oder mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften); 2) Materialien, die für Schweißverfahren nicht dick genug sind; 3) vorgefertigte Teilkomponenten.

3. Sterilisations- und Desinfektionsbereich.

Ultraviolettes Licht mit UVC-Wellenlänge kann aufgrund seiner kurzen Wellenlänge und hohen Energie die molekulare Struktur von DNA (Desoxyribonukleinsäure) oder RNA (Ribonukleinsäure) in den Zellen mikrobieller Organismen (Krankheitserreger wie Bakterien, Viren und Sporen) in kurzer Zeit zerstören. Die Zellen können sich nicht regenerieren und die Bakterien und Viren verlieren ihre Fähigkeit zur Selbstvermehrung. Daher können Produkte mit UVC-Wellenlänge in großem Umfang zur Sterilisation und Desinfektion von Wasser, Luft und anderen Substanzen eingesetzt werden. Aufgrund der Vorteile von UV-LEDs wie der geringen Größe können sie als Lichtquelle für komplette UV-Sterilisationsgeräte (Ultraviolett) verwendet werden und eignen sich für Vorverpackungsprozesse in großen Produktionslinien mit verschiedenen Formen und Materialien. Sie können auch als UV-Lichtquelle (Ultraviolett) für Raumluftsterilisatoren verwendet werden und eignen sich für die Raumluftsterilisation und -desinfektion in Häusern, öffentlichen Orten und anderen Innenbereichen. Sie werden auch in verschiedenen Haushaltsgeräten wie Desinfektionsschränken und Mikrowellenherden eingesetzt.

Zu den derzeit auf dem Markt erhältlichen Produkten für Anwendungen im tiefen Ultraviolett (UV) gehören tragbare LED-Desinfektionsgeräte für tiefes UV-Licht, LED-Sterilisatoren für Zahnbürsten mit tiefem UV-Licht, Reinigung und Sterilisatoren für Kontaktlinsen mit tiefem UV-LED, Luftsterilisatoren, Wassersterilisatoren sowie Sterilisatoren für Lebensmittel und Oberflächen. Mit dem zunehmenden Bewusstsein für Sicherheit und Hygiene der Menschen wird die Nachfrage nach diesen Produkten deutlich steigen und dadurch ein großer Markt entstehen.

4. Militärischer Bereich.

Da das UVC-LED-Band in das sonnenblinde ultraviolette Spektrum fällt, bietet es auch wichtige militärische Anwendungen, wie etwa sichere UV-Kommunikation über kurze Entfernungen, UV-Störung und UV-Warntechnologie.

Ultraviolette (UV) Kommunikation: Ultraviolette Kommunikation ist eine neuartige Kommunikationsmethode mit immensem Entwicklungspotenzial. Es verfügt über zahlreiche Vorteile, die bei anderen herkömmlichen Kommunikationsmethoden nicht zu finden sind, wie z. B. niedrige Abhörrate, hohe Anti-Interferenz-Fähigkeit, niedrige Bitauflösung und Allwetterbetrieb. Daher hat es große Aufmerksamkeit von Abteilungen auf sich gezogen, die eine hohe Vertraulichkeit und Mobilität in der Kommunikation fordern.

Ultraviolett (UV)-Störung: Das Aufkommen von zweifarbigen UV-Lenkraketen führt unweigerlich zur Entwicklung der zweifarbigen Infrarot-UV-Störtechnologie. Der Schlüssel zur UV-Störung liegt in der Entwicklung eines Treibmittels mit ausreichend starker UV-Strahlung, das gefüllt werden kann, um Störgranaten mit UV-Störfähigkeiten herzustellen.

Ultraviolett (UV)-Warnung: Das Ultraviolett (UV)-Warngerät erkennt Ziele, indem es UV-Strahlung in der Abgasfahne von Raketen erkennt. Es listet die Abgasfahnenstrahlungseigenschaften von Raketen auf, die in geringer Höhe unterschiedliche Treibstoffe verwenden. Es basiert auf aktiven Warnungen, die über Radar funktionieren, sowie auf passiven Warnungen, die hauptsächlich Infrarot-, Laser- und Ultraviolett (UV)-Warnungen umfassen.

5. Pflanzenwachstumsfeld.

Laut Liu Wenke, einem Forscher am Institut für Agrarumwelt und nachhaltige Entwicklung der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften, ist der geschlossene, erdlose Anbau anfällig für die Anreicherung autotoxischer Substanzen. Allerdings kann die TiO2-Photokatalyse Wurzelausscheidungen und Reisschalen-Abbauprodukte in der Nährlösung des Substratanbaus abbauen. Sonnenlicht enthält nur 3 % ultraviolettes Licht und mehr als 60 % werden durch Materialien zur Anlagenabdeckung wie Glas herausgefiltert, was eine Anwendung innerhalb der Anlagen unmöglich macht. Die niedrigen Temperaturen und die begrenzte Sonneneinstrahlung im Winter beim Gemüseanbau außerhalb der Saison führen zu geringer Effizienz und schlechter Stabilität, was den Anforderungen der industrialisierten Produktion von Anlagengemüse nicht gerecht wird. Es besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung von TiO2-Photokatalysesystemen mit künstlichem Licht, die für den erdlosen Anbau im Anlagengartenbau geeignet sind, insbesondere für den Einsatz in Pflanzenfabriken, und ein großes kommerzielles Potenzial aufweisen. Seit Juni 2015 hat China mehr als 80 Pflanzenfabriken errichtet und Hunderttausende Hektar mehrgeschossige Gewächshäuser bewirtschaftet.

6. Anwendungsbereiche von Ölrauch-Reinigungsgeräten.

Laut dem Bericht von Haining Yaguang ist das UV-LED-Photolyse-Oxidations-Ölrauchreinigungssystem derzeit das fortschrittlichste Photolyse-Oxidations-Ölrauchreinigungssystem in China. In diesem Reinigungssystem spielt eine speziell angefertigte UVC-LED-Röhre mit 185 nm + 254 nm eine zentrale Rolle. Es kann Öle und Fette sowie Gerüche in der Küchenluft zersetzen und hat die Vorteile, dass es keine Sekundärverschmutzung, eine geringere Brandgefahr, eine geringe Größe, ein geringes Gewicht und deutlich geringere Wartungskosten aufweist.

7. Anwendungsgebiete der Abgasbehandlung.

Berichten zufolge machen die gesamten VOC-Emissionen der chinesischen Textilindustrie etwa 30 % der gesamten industriellen VOC-Emissionen aus. VOCs sind eine der Vorläufersubstanzen für die Dunstbildung und ein wichtiger Bestandteil für die Bildung von PM2,5. Die photokatalytische Oxidationsbehandlung von VOCs unter Verwendung von UV-LED als photokatalytische Lichtquelle ist überlegen, mit Vorteilen wie geringer Größe, hoher katalytischer Aktivität, stabilen chemischen Eigenschaften, niedrigen Kosten und Nichttoxizität und bietet ein breites Anwendungsspektrum.

8. Feld zur Bewertung von Edelsteinen.

Verschiedene Arten von Edelsteinen, derselbe Edelstein in verschiedenen Farben und Edelsteine ​​derselben Farbe mit unterschiedlichen Färbemechanismen weisen alle unterschiedliche UV-sichtbare Absorptionsspektren auf. Obwohl einige optimierte Edelsteine ​​die gleiche Farbe wie ihre entsprechenden natürlichen Edelsteine ​​haben, können ihre Absorptionsspektren aufgrund unterschiedlicher Färbemechanismen oder färbender Substanzen unterschiedlich sein. UV-LED kann dabei helfen, Edelsteine ​​zu identifizieren und zwischen bestimmten natürlichen Edelsteinen und synthetischen Edelsteinen zu unterscheiden. Es kann auch durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht zwischen bestimmten natürlichen Edelsteinen und künstlich verarbeiteten Edelsteinen unterscheiden.

9. Banknotenerkennung.

Die UV-LED-Erkennungstechnologie verwendet hauptsächlich Fluoreszenz- oder UV-Sensoren, um den fluoreszierenden Aufdruck von Fälschungsschutzmarkierungen und die matte Reaktion von Banknoten zu erkennen. Mit dieser Art der Erkennungstechnologie können die meisten Falschgeldscheine (z. B. gewaschene, gebleichte oder geklebte Banknoten) identifiziert werden. Diese Technologie wurde am frühesten entwickelt, ist am ausgereiftesten und wird am weitesten verbreitet. Es wird nicht nur bei der Einzahlungserkennung an Geldautomaten eingesetzt, sondern auch in Finanzinstrumenten wie Geldzählern und Münzprüfern. Im Allgemeinen werden Fluoreszenz- und violettes Licht zur umfassenden Reflexions- und Transmissionserkennung von Banknoten verwendet. Identifizieren Sie die Echtheit von Papiergeld anhand der unterschiedlichen Absorption und Reflektivität ultravioletter Strahlen im Vergleich zu anderen Papiersorten. Eine quantitative Identifizierung kann auch bei Banknoten mit fluoreszierenden Markierungen durchgeführt werden.

10.  Anwendungsgebiete der UV-Harzhärtung.

UV-LED-härtbares Harz besteht hauptsächlich aus Oligomeren, Vernetzungsmitteln, Verdünnungsmitteln, Photosensibilisatoren und anderen spezifischen Additiven. Es nutzt ultraviolettes Licht, um Polymerharz zu bestrahlen, was eine Vernetzungsreaktion und eine sofortige Aushärtung bewirkt. Unter der Bestrahlung einer UV-LED-UV-Härtungsmaschine benötigt die Aushärtungszeit von UV-gehärtetem Harz nicht so lange wie 10 Sekunden, es kann grundsätzlich in 1,2 Sekunden ausgehärtet werden, was in Bezug auf die Geschwindigkeit viel schneller ist als bei herkömmlichen UV-Härtungsgeräten mit Quecksilberlicht. Gleichzeitig ist es auch wärmetechnisch idealer als UV-Quecksilberlampen. Durch die Anpassung der verschiedenen Komponenten des UV-härtbaren Harzes können Produkte hergestellt werden, die unterschiedliche Anforderungen und Anwendungen erfüllen. Gegenwärtig wird UV-härtbares Harz hauptsächlich für die Beschichtung von Holzböden, Kunststoffbeschichtungen (z. B. PVC-Dekorplatten), lichtempfindliche Tinte (z. B. für den Druck von Plastiktüten), die Beschichtung elektronischer Produkte (Markierung und Bedrucken von Leiterplatten), das Polieren von Drucken (z. B. Polieren von Papier und Spielkarten), die Beschichtung von Metallteilen (z. B. Motorradteile), die Glasfaserbeschichtung, Fotolack und die Beschichtung von Präzisionsteilen verwendet.