Ультрафиолетовые светодиоды

Принцип действия

Ультрафиолетовое излучение — невоспринимаемая человеческим глазом коротковолновая часть солнечного спектра, занимающая диапазон между видимым излучением и рентгеновским, но ниже предельной границы. Несмотря на схожий со всеми остальными группами светодиодов принцип работы, здесь за излучение отвечают специальные присадки, применяемые при изготовлении:

• AlxGa1-xAs алюминия галлия арсенид;
• GaN нитрид галлия – бинарное соединение галлия и азота;
• AlN алюмонитрид;
• InN индия – бинарное соединение металла индия и азота.

УФ светодиоды настроены на ближнюю область ультрафиолетового диапазона и излучают в диапазоне длин волн 100-400 нм (фиолетовый цвет).

ВИДЕО: UV Ультрафиолет невидимое – видимо

Требования к конструкции

Маломощные диоды могут быть изготовлены в классическом корпусе индикаторных led ламп, но при этом должна быть полностью продуманная система охлаждения. Это могут быть вибрирующие мембраны или  встроенные вентиляторы. Такое значение системе охлаждения уделяется по той причине, что только 25% получаемой при питании энергии УФ переводит в свет, остальные 75% продуцируются в тепло.

Ультрафиолетовый светодиод в корпусе dip

Корпус, равно как и крепежная основа должны быть изготовлены из прозрачного герметизирующего и заливочного эпоксидного компаунда или прочного пластика. Металл неприменим, так как сильно снижает КПД лампы.

Применение

Сферы применения УФ светодиодов довольно разнообразны:

• медицина;
• проверка подлинности денег или документов;
• криминалистика;
• промышленные и технологические установки;
• УФ принтеры;
• Устройства для отверждения специальных
  материалов.

В качестве примера можно привести
т.н. световую пломбу, которую используют в современной стоматологии. Она
состоит из композита, отверждение которого происходит по действием
ультрафиолетового излучения определенной величины. Кроме этого, широко
распространены принтеры, краска которых засыхает при помощи специальных УФ
ламп, размещенных внутри корпуса. Существует большое количество специальных
клеевых или лакокрасочных составов, сушка которых происходит под
ультрафиолетовым излучателями. Частным случаем такого использования являются
маникюрные УФ лампы для сушки лака.

В криминалистике используется
свойство некоторых составов светиться в УФ излучении. Такими материалами метят
купюры дли изобличения взяточников. Также подобными приборами пользуются для
обнаружения следов крови на различных предметах, одежде, обивке мебели.

Где применяются УФ светодиоды

Во многих сферах. Просто перечислим основные направления и приведём примеры.

• Медицина. Для жителей холодных регионов, где наблюдается дефицит солнечного света, проводятся процедуры с воздействием УФ излучения. Дело в том, что через УФ-спектр солнца мы получаем витамин D, важный элемент для организма человека.
• Промышленность. УФ лучи ускоряют полимеризацию (высыхание и отвердевание) клея или специальной смолы, называемой компаундом.
• Криминалистика. Можно обнаружить следы крови и других веществ, невидимых при обычном освещении.
• Банковское дело. Под воздействием УФ излучения находят поддельные деньги.
• Дачное дело. Под умеренным воздействием ультрафиолетового света в овощах ускоряется выработка полифенолов, полезных для здоровья человека

Требования к конструкции

Маломощные диоды могут быть изготовлены в классическом корпусе индикаторных led ламп, но при этом должна быть полностью продуманная система охлаждения. Это могут быть вибрирующие мембраны или  встроенные вентиляторы. Такое значение системе охлаждения уделяется по той причине, что только 25% получаемой при питании энергии УФ переводит в свет, остальные 75% продуцируются в тепло.

Повышение рабочей температуры любого светодиода приводит к мгновенному его износу. Ультрафиолетовый по этим параметрам также не является исключением. Корпус, равно как и крепежная основа должны быть изготовлены из прозрачного герметизирующего и заливочного эпоксидного компаунда или прочного пластика. Металл неприменим, так как сильно снижает КПД лампы.

Немного истории

Впервые идею изготовления мощных светодиодов в спектре ультрафиолетовых лучей реализовали инженеры компании Seoul Optodevice Co. LTD, которая является дочкой китайского концерна Seoul Semiconductor. Первый коммерческий, то есть масштабный, выпуск состоялся еще в 2007 году, но за счет малой мощности и высокой цены устройство не нашло свою нишу.

Позднее инженеры доработали все нюансы и выпустили в 2011 году новое поколение ультрафиолетовых светодиодов, которые имели мощность в 2 раза больше и ресурс почти в 4 раза больше исходника. Такой значительный рывок вперед стал возможным только после изобретения способа корпусирования кристаллов в светодиодах и значительного уменьшения теплового сопротивления между самим кристаллом и корпусом, в который он заключен.

 Ультрафиолетовые светодиоды это устройства, которые только начинают заменять привычные источники УФ излучения в диапазоне от 100 до 400 нм, такие как газоразрядные лампы.

Но процесс до сих пор движется вперед, снижаются тепловые нагрузки, еще более увеличивается потенциал, что позволит в скором времени заменить ртутные лампы более современными аналогами.

Ультрафиолетовый светильник большого размера.

Принцип действия УФ-светодиодов

Ультрафиолетовое излучение — невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями, ниже видимого спектра. Принцип действия УФ-светодиодов принципиально не отличается от обычных светоизлучающих светодиодов (излучение возникает под воздействием постоянного тока), однако для их создания используют определенные присадки, например, арсенид галлия алюминия, а также нитрид галлия, алюминия, индия. При этом готовые светодиоды имеют спектр излучения от 100 до 400 нм (так называемая «ближняя область УФ-диапазона»), где длина волны зависит от материала полупроводника.

Безопасны ли для человека

Здесь тоже нужно отделить обычные и УФ светодиодные ленты.

Сначала обычные.

• Подавляют выработку мелатонина, нужного человеку для сна. Потому не рекомендуется находиться при светодиодном освещении за несколько часов до сна (светодиоды сейчас почти во всех современных телевизорах и мониторах).
• В дешёвых светильниках (обычно китайских) высокое мерцание, оно ухудшает зрение. Дорогие аналоги такого недостатка лишены.
• Цветовая температура выше 4000 К вредна для здоровья. Следует выбирать не выше этой цифры.

Вред от именно от ультрафиолетовых светодиодных лент только один: при длительном воздействии на человека портят зрение. Но в целом они безопасны для человека. Более опасны энергосберегающие аналоги, но это тема другой статьи.

Производители

Лидирующие позиции на рынке занимают следующие производители Led лампочек:

• Philips;
• Osram;
• Feron;
• Camelion;
• Jazzway.

Каждая компания пытается переманить клиентов на свою сторону и предлагает интересные решения. Часто лампочки используются в качестве систем умного дома. Это позволяет подключать их к информационному полю и удалённо регулировать через мобильное приложение интенсивность освещения, а также его цвет.

Philips

Производитель имеет широкий ассортимент моделей ламп. Предлагаются как классические, энергосберегающие лампы, так и современные светодиодные филаментные, имитирующие устройство накаливания старого образца. Цоколи имеют как российский, так и евростандарт. Средняя мощность от 5 до 20 Вт.

Есть модели с удалённым регулирование интенсивности освещения и выбора цвета. Минимальная цена в таких моделях начинается от 2500 руб*.

Osram

Компания предлагает на выбор светодиодные лампы в следующих категориях:

• Стандартные;
• Диммируемые;
• Ретро;
• Филаментные;
• Линейные;
• Ультра тёплые;
• Smart.

Филаментная модель лампочки

Средняя мощность, в зависимости от модели варьируется от 6 до 60 Вт. Есть модели, подходящие как под отечественный, так и под евро разъем. Минимальная цена модели начинается от 200 руб*.

Feron

Лампа от компании имеют стандартный винтообразный цоколь. Предлагаются в основном бюджетные модели, мощностью от 1 до 15 Вт. Чаще всего такие лампочки применяются для небольших светильников.

Модель для люстры

Отличительная особенность проявляется в том, что модели имеют высокое теплопотребление. Это позволяет устройству работать без перерыва продолжительное время. Стоимость одной лампочки мощностью 35 Вт начинается от 200 руб*.

Camelion

Популярная фирма, которая предлагает большой выбор светодиодных ламп, соответствующих требованиям ГОСТ. Они используются для полноценного освещения помещений. Цоколи имеют только винтовой тип.

Модель для инсталляции

Средняя мощность модели составляет 3-12 Вт. Оборудование может применяться не только для домашнего освещения, но также и для офиса. Если лампы линейного типа. Средняя стоимость одного изделия начинается от 150 до 300 руб*.

Jazzway

Лампочки отечественного производства, которые не уступают зарубежным аналогам. Освещение производится по стандартам, установленным в ГОСТ. Отличительной особенностью является бюджетный сегмент таких товаров, которые можно приобрести по цене за штуку до 300 руб*.

Лампочка имитирующая пламя свечи

Преимуществом является высокая светоотдача. быстродействие и экологичность. Средняя работоспособности составляет 50000 часов. Мощность от 5 до 50 Вт.

Все модели led лампочек отлично подходят для домашнего и офисного использования. Они хорошо экономят энергию и не перегорают. В отличии от старших образцов, устройства полностью безвредные, и как прогнозируют производители, они полностью вытеснят с рынка, уже в ближайшем будущем люминесцентные и с нитью накаливания модели.

*Цены актуальны на октябрь 2019 года.

Принцип действия

Ультрафиолетовое излучение — не воспринимаемая человеческим глазом коротковолновая часть солнечного спектра, занимающая диапазон между видимым излучением и рентгеновским, но ниже предельной границы. Несмотря на схожий со всеми остальными группами светодиодов принцип работы, здесь за излучение отвечают специальные присадки, применяемые при изготовлении:

• AlxGa1-xAs алюминия галлия арсенид;
• GaN нитрид галлия – бинарное соединение галлия и азота;
• AlN алюмонитрид;
• InN индия – бинарное соединение металла индия и азота.

УФ светодиоды настроены на ближнюю область ультрафиолетового диапазона и излучают в диапазоне длин волн 100-400 нм (фиолетовый цвет). Британский производитель УФ-систем, компания GEW (EC) Limited много лет активно занимается исследованием потенциала УФ-светодиодов.

Но при этом серьезно настроен на дальнейшее развитие технологии с использованием обычных дуговых ламп для печати этикетки, декорирования металла и других промышленных назначений. Для того, чтобы правильно понять возможности и потенциальные заблуждения по поводу светодиодов, требуется подробное исследование светодиодной технологии.

Светодиодная лента.

Малькольм Рэй, директор компании GEW разъясняет: «Процент электрической энергии, преобразованной в УФ-излучение у светодиодов очень схоже с этим показателем у дуговых ламп – от 25 до 30%. Общие требования мощности для светодиодной системы также подобны данным обычных систем – около 100 Вт/см».

Это может стать сюрпризом, учитывая что именно энергосбережение, считается отличительной особенностью светодиодов. Светодиоды действительно существенно более эффективны по сравнению с УФ-системами старого поколения, но, если провести аналогию с современными системами УФ-отверждения, различия в работе минимальны», говорит Рэй.

Реальное преимущество в использовании энергии в светодиодных системах заключается в том, что они мгновенно включаются и выключаются, не требуя циклов разогрева и режима ожидания, характерных для дуговых ламп. Это значительно снижает потребление непроизводственной энергии и может сделать светодиоды привлекательной альтернативой с точки зрения энергосбережения для производств с малыми тиражами и режимами ожидания с высоким расходом энергии».

Второй важный фактор – это эффективность затрат во время срока службы. Светодиоды потенциально работают больше 20 000 часов, что примерно в 7-10 раз дольше, чем у дуговой лампы с ее 2-3 тысячами часов.

Область применения УФ светодиодов

Под воздействием ультрафиолетовых лучей имеют способность отвердевать некоторые виды полимеров. На другом языке это называется полимеризацией. Материал обладает некой фоточувствительностью. При попадании на него УФ волны длиной от 365 до 395 нм полимер приобретает определенную степень твердости. Это открытие сделало прорыв в области стоматологии. Многие, наверное, уже ставили себе пломбы из фотополимера. После того как врач замазывает высверленное в зубе отверстие пастой, он надевает специальные очки и вставляет в рот пациенту пистолет со светящейся лампочкой на конце. Вот это и есть тот самый ультрафиолетовый излучатель, от которого твердеет пломба.

Другим примером являются детекторы денежных купюр, используемые работниками банков. УФ луч является своеобразным зрением машины, проверяющим денежные знаки. Причем светодиоды имеют преимущество перед ртутными лампами, так как показывают более точные результаты в сильно освещенных помещениях.

Для медицинских целей производят много приборов, используемых в светотерапии, излучающих ультрафиолетовые лучи длиной 280–315 нм. С их помощью в организме человека вызывают синтез витамина D. Аналогичные приборы разработаны для судмедэкспертизы и производителей, занимающихся изготовлением медикаментов.

Салоны красоты давно уже пользуются специальными лампами для сушки ногтей. Под воздействием ультрафиолетовых лучей застывают особые составы лаков, используемых при нанесении маникюра.

Ученые открыли, что при воздействии на растения УФ лучей ускоряется выработка специального вещества полифенола. Оно обладает антиоксидантными свойствами, плюс добавляет привлекательности, например, овощам. В связи с этим лампы с УФ лучами стали использовать в теплицах для ускорения роста растений. Торговая сфера и производители нашли способ придавать привлекательность определенным видам продуктов питания без воздействия химпрепаратов.

Приборы с длиной УФ излучения 250–275 нм применяются для стерилизации воздуха в помещении и питьевой воды. Лучи способны разрушит ДНК микроорганизмов, не предоставляя им возможности дальнейшего размножения.

Мы рассмотрели только несколько вариантов применения ультрафиолетовых светодиодов. Существует еще множество других приборов, и с каждым годом они становятся востребованы.

Принцип действия УФ светодиодов

Любые светодиоды от других осветительных приборов отличаются двумя признаками.

• Нет нити накала.
• Ядовитого газа внутри колбы (как у ЭСЛ).

Каждый грамотный электрик знает, что свет в нём создаётся p-n переходом, создающий оптическое излучение. Конструкция именно УФ светодиодов усложняется добавлением специальной примеси, состоящей из нитрида галлия, бора, алюминия и других.

Также для работы светодиода нужен управляющий аппарат, который понижает напряжение сети до требуемого.

Раньше для получения ультрафиолетового света широко использовали газоразрядные лампы (энергосберегающие). Но ртутные пары, содержащиеся в них, опасны для здоровья человека, если они попадут из разбитой колбы в окружающую среду.

Преимущества ультрафиолетовых светодиодных лент

Светодиоды редко работают в одиночку. Как правило, это целая светодиодная лента из не менее, чем 10-ти штук. Потому правильней будет говорить о достоинствах и недостатках ультрафиолетовых светодиодных лент. Кроме этого, следует разделить обычные и УФ светодиоды.

Плюсы любых светодиодных лент:

• Высокая светоотдача, равная энергосберегающим аналогам (150 Люмен на 1 Ватт).
• Устойчивость к низким температура.
• Экологичность (отсутствие вредных паров ртути в отличие от ЭСЛ).
• Продолжительный срок службы (до 10 лет).
• Нет громоздких аппаратов управления, как у ЭСЛ.
• Срок службы не сильно меняется при частых включениях и выключениях (ЭСЛ и лампы накаливания очень чувствительны к этому).
• Устойчивость к вибрации.

Минусы любых светодиодных лент:

• Пока что высокая стоимость (светодиоды стали широко применяться не так давно).
• Пока что дорогой аппарат управления, драйвер.
• Менее привычный свет для глаз человека (у ламп накаливания и ЭСЛ ближе к естественному солнечному).
• При использовании водных систем охлаждения в корпусе светильника может образоваться конденсат (но это мелочь по сравнению с обслуживанием ЭСЛ).

Преимущества УФ светодиодных лент перед другими УФ лампами:

• Не выделяется вредный для человека озон, потому не нужно проветривать помещение (например, энергосберегающие кварцевые лампы выделяют).
• Неограниченное уменьшение яркости (у других УФ ламп очень ограничен).
• Намного безопасней для человека в отличие энергосберегающих аналогов.

Недостатки УФ светодиодных лент:

• Часто приходится менять всю светодиодную ленту, а не отдельные диоды (впрочем, зависит от конструкции светильника).
• Выделяется только рассеивающий свет (для точечного нужны специальные линзы).

Меры предосторожности с ультрафиолетовыми светодиодами

Общий вопрос, связанный с ультрафиолетовыми светодиодами, заключается в следующем: представляют ли они какие-либо риски для безопасности?

Как описано выше, существуют различные уровни УФ-излучения. Одним из наиболее часто используемых и знакомых источников для производства УФ-излучения является «черная лампочка». Этот продукт используется в течение десятилетий, чтобы произвести светящееся или флуоресцентное воздействие на определенные типы плакатов, а также для других применений, таких как аутентичность картин и валюты. Свет, создаваемый этими луковицами, обычно находится в «верхнем» спектре UVA, который ближе всего к длине волны к видимому диапазону с относительно низкой энергией. Эта часть спектра UVA является самым безопасным из трех различных спектров ультрафиолетового излучения, хотя высокая экспозиция связана с раком кожи у людей, а также с другими потенциальными проблемами, такими как ускорение старения кожи. Светодиоды (в отличие от стандартных ламп накаливания или люминесцентных ламп) также имеют высокую направленность с очень узкими углами обзора. Взгляд непосредственно на УФ-светодиод может быть вреден для глаз. Лучше всего ограничивать воздействие продукта, производящего UVA.

UVC и большая часть спектра UVB света в основном используются для бактерицидных и стерилизационных целей. Свет, создаваемый на этих длинах волн, не только вреден для микроорганизмов, но и опасен для людей и других форм жизни, которые могут соприкасаться с ним. Эти светодиодные лампы всегда должны быть экранированы и никогда не должны быть видны невооруженным глазом, хотя может показаться, что свет или свет отсутствуют от устройства. Воздействие этих длин волн может вызвать рак кожи и временную или постоянную потерю зрения или ухудшение зрения.

Все УФ-устройства должны иметь предупреждающие надписи, аналогичные этикетке, показанной ниже (предоставляется Marktech Optoelectronics). Кроме того, перед покупкой светодиодов UVC или UVB многие производители требуют, чтобы каждый клиент подписывал документ, в котором они понимали и соглашались с мерами предосторожности в отношении использования и обработки этих продуктов

Варианты исполнения

При малой мощности УФ-светодиоды могут быть выполнены в стандартных корпусах индикаторных светодиодов.

Диоды большей мощности выпускаются в корпусах типа «эмиттер» или других стандартных корпусах.

Обязательным условием для корпуса является хорошая система охлаждения, вплоть до использования вибрирующих мембран или мини-вентиляторов, так как ультрафиолетовые светодиоды лишь четвертую часть получаемой энергии трансформируют в свет, а остальные три – в тепло. Перегрев любого светодиода, в том числе, ультрафиолетового, негативно сказывается на его работе и приводит к выходу диода из строя.

Также поверхность светового прибора, на который крепится светодиод или светодиодный модуль, не должна иметь металлической основы. Такая основа негативно влияет на коэффициент излучения, снижая КПД работы.

Немного истории

Впервые идею изготовления мощных светодиодов в спектре ультрафиолетовых лучей реализовали инженеры компании Seoul Optodevice Co. LTD, которая является дочкой китайского концерна Seoul Semiconductor.

Первый коммерческий, то есть масштабный, выпуск состоялся еще в 2007 году, но за счет малой мощности и высокой цены устройство не нашло свою нишу. Позднее инженеры доработали все нюансы и выпустили в 2011 году новое поколение ультрафиолетовых светодиодов, которые имели мощность в 2 раза больше и ресурс почти в 4 раза больше исходника. Такой значительный рывок вперед стал возможным только после изобретения способа корпусирования кристаллов в светодиодах и значительного уменьшения теплового сопротивления между самим кристаллом и корпусом, в который он заключен.

Но процесс до сих пор движется вперед, снижаются тепловые нагрузки, еще более увеличивается потенциал, что позволит в скором времени заменить ртутные лампы более современными аналогами.

Что такое УФ светодиоды?

Раньше для получения УФ лучей применяли газоразрядные лампы с добавлением ртутных паров. Они довольно опасные, поэтому их постепенно начали заменять ультрафиолетовыми светодиодами. Сейчас во всех приборах используются светодиоды, длина ультрафиолетовых лучей которых составляет 300–400 нм. Но уже разработаны светодиоды, излучающие волну длиной 210 нм.

УФ светодиоды с длиной волны 365–395 нм сейчас уже не дорогие. Их применяют в различных фонариках, детекторах денежных купюр и др.

Маломощные УФ светодиоды производятся в традиционном для этого изделия корпусе. Может быть использована модель корпуса «эмиттер» для изделия мощностью 1–3 Вт. Мощным светодиодам присуща своя классическая модель корпуса. Для широкого пользования доступны изделия с длиной волны от 365 до 410 нм.

Электрические показатели светодиодов с белым и ультрафиолетовым излучением совпадают:

• диапазон падения напряжения составляет от 3 до 4 вольт;
• рабочий ток маломощных изделий составляет 20 мА, а для мощных аналогов этот показатель колеблется от 350 до 700 мА.

Одинаковая рабочая величина тока позволяет работать всем светодиодам от одних и тех же источников питания.

Причины отказа работы светодиодов

Сначала расскажем обо всех типах светодиодов.

Их называют вечными источниками света. Если соблюдать несколько простых правил эксплуатации, светодиоды могут проработать в среднем 5 лет. Нужно однако понимать, что есть диод, а есть аппарат его управления, который называется драйвером.

Во-вторых, драйвер должен быть оснащён гальванической развязкой, нужной для того, чтобы высокое напряжение ни при каких обстоятельствах не попало на диоды. В некачественных драйверах она отсутствует, из-за чего может сгореть весь светильник. Хорошие драйверы имеют защиту от длительных скачков напряжения величиной до 380 вольт, а для размещения на улице и от грозовых импульсов не менее 5000 вольт.

Дешёвые аналоги могут вывести из строя близко находящиеся электроустройства, или могут мешать их работе, создавая помехи.

Другой причиной поломки могут стать невнимательность или недобросовестность производителя светильника со светодиодами. Драйвер, например, может быть на 2 ватта, а диоды – с номиналом 1 ватт. Светодиод в таком случае перегревается и выгорает.

Также к перегреву ведёт забивание корпуса пылью и насекомыми, особенно рёбер охлаждения. Время от времени нужно полностью чистить светильник.

При покупке ещё обратите внимание на корпус светильника. Пластиковый корпус накапливает тепло, не отдавая его в окружающую среду

Рекомендуем приобретать светильники с алюминиевым корпусом, он имеет высокую теплоотдачу.

Сфера применения

Область применения UV конструкций аналогична той же, которую раньше занимали ультрафиолетовые лампы.  Но при этом светодиоды более компактные по размеру, выдают больший диапазон излучения, затрачивают меньше энергии и рассчитаны на длительный срок работы.

УФ-светодиоды применяются:

• Медицина и косметология. В стоматологии UV применяют для работы с пломбами и обеззараживания инструментов. В терапии для физиопроцедур по восполнению недостатка витамина Д, при лечении гепатита и снижения уровня билирубина в крови новорожденных детей. В косметологии для соляриев, отдельных омолаживающих процедур.
• Фармакология. Для производства ряда лекарственных препаратов.
• Промышленность и производство. Для работы с фоточувствительными композитными составами, затвердевающими и полимеризующимися под воздействием таких лучей.
• Криминалистика. Для проведения оперативных мероприятий, обнаружения следов крови, частиц, биологических жидкостей в процессе следствия.
• Банковская сфера. С помощью УФ-лучей определяется подлинность купюр, считываются метки, наносимые для определенных целей.
• Маникюрные процедуры. Все больше мастеров стараются купить ультрафиолетовые светодиоды в виде специальной лампы для сушки гелевых перманентных лаков (шеллак) и при наращивании ногтей гелевыми составами.

Это лишь самая малая часть областей, где могут использоваться такие уникальные источники света. Во многих странах ведутся клинические исследования и разработки по поводу влияния ультрафиолета на здоровье, на способность препятствовать онкологии, на потенциальные возможности таких лучей в сельском хозяйстве, промышленности и производстве. Еще все впереди! Такие источники появились сравнительно недавно, значит, совсем скоро нас ждут интересные открытия.

ВИДЕО: Как сделать ультрафиолетовую лампу своими руками

Техническая реализация

Чем короче длина волны, тем сложнее производство светодиодов. Серийное производство UVC-светодиодов для широкого применения началось только во второй половине 2010-х годов. Изначально их разрабатывали в рамках международного проекта по обеспечению качественной питьевой водой беднейшие страны Африки. Компактные установки на светодиодах, обеззараживающие воду, могут питаться от аккумулятора, индивидуального ветряка или напрямую от небольшой солнечной батареи, когда бактерицидным лампам требуется питание от сети или инвертора. Теперь же эти разработки пытаются использовать для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях.

Для UVC-светодиодов используются полупроводники с увеличенной шириной запрещенной зоны. На момент написания статьи наиболее распространенным материалом для таких светодиодов был нитрид галлия с добавлением алюминия (AlGaN). Например, светодиоды на его основе выпускает компания California Eastern Lab (CEL). Преимуществом AlGaN является возможность использования для производства источников света уже хорошо отработанных технологических процессов. Но этому материалу свойственны и недостатки. Для него характерен высокий уровень дефектов кристаллической решетки, что снижает КПД. Другая проблема — длина волны излучения 275 нм, что не совпадает с оптимальным значением.

Компания Seoul Viosys первой в мире провела испытания своих UVC-светодиодов на вирусе COVID-19. Согласно пресс-релизу компании, опубликованному 3 марта 2020 г., вирус был уничтожен с эффективностью 90 %.

В качестве примера приведем CL7003C2 — наиболее мощный UVC-светодиод из производимых CEL. Рабочий ток составляет 600 мА при прямом напряжении 5,2 В. При этом мощность излучения составляет 30 мВт. Т. е. в итоге получаем КПД порядка 1 %. В то же время у кварцевой лампы КПД составляет 10-15 %, а у бактерицидной — 35-50 %. При этом оптовая цена на светодиод составляет $109 за штуку.

О выпуске своего UVC-светодиода с мощностью излучения 30 мВт объявила и компания Everlight. Данные по рабочему току и прямому напряжению пока не опубликованы, но косвенно, по длине волны 280 нм можно предположить, что используется та же AlGaN технология. Также светодиоды на 275 нм выпускает компания Seoul Viosys, являющаяся дочерней структурой Seoul Semiconductor. Мощность излучения составляет до 50 мВт, КПД — около 1 %.

УФ-светодиод Everlight с защитным кварцевым стеклом

Более перспективным в качестве материала для UVС является нитрид алюминия (AlN). У него реже, чем в AlGaN, встречаются дефекты кристаллической структуры, что обуславливает более высокий КПД. Это направление развивает компания Klaran. Ее светодиод KL265-50U-SM-WD дает излучение мощностью 60 мВт со средней длиной волны 265 нм. КПД достигает 2 %. О ценах на данные светодиоды пока не сообщается.

Люминесцентные УФ лампы

Классический УФ прибор состоит из пластмассового короба, в котором размещены:

• Несколько люминесцентных источников света;
• панель управления;
• таймер (опционально);
• вентилятор (опционально).

УФ лампа 9 Ватт. Легкий и компактный вариант для домашнего или дорожного использования.

Хорошо известны марки UV9W, фирмы ruNail. Из-за малой мощности, агрегат потребляет небольшое количество электроэнергии. Это самый бюджетный вариант.

36 Ватт. Тип для более быстрой сушки лака, используется профессионалами, значительно ускоренный процесс сушки лака.

Она больше в размерах чем предыдущая, опционально оснащена обдувом. Марка RUNAIL, UV-ЛАМПА 36 W яркий представитель этого класса.

Также могут использоваться такие мощности как 18 и 54 Вт. Марка Planet Nails 54W имеет максимальную мощность и встроенные вентиляторы, которые защищают прибор от перегрева.

Достоинства и недостатки УФ ламп

Достоинствами таких приборов является широкий спектр УФ излучения, благодаря чему они сушат любое покрытие: обычный лак, гель-лак, твердые гели, биогели и др.

Люминесцентные УФ лампы многократно дешевле своих LED конкурентов.

Недостатком люминесцентных УФ ламп является то, что при высокой мощности она обжигает ногтевую пластину. Если мощность низкая, длительность сушки значительно увеличивается. Здесь необходимо найти золотую середину.

УФ приборы проигрывают лед лампам в скорости полимеризации лакового покрытия (2-3 минуты против 30-60 секунд у led).

Высокая мощность перегревает прибор и требует принудительного охлаждения вентиляторами.

Ультрафиолетовая лампа имеет небольшой срок службы (около 3000 часов), со временем теряет мощность излучения. Производители рекомендуют менять УФ каждые 3-5 месяцев.

УФ лампы небезопасны для здоровья и окружающей среды. При разбиении выделяет ядовитые пары ртути. Этим приборам необходима специальная утилизация.