Rövid hullámhosszak felé

UV-B-LED-modul növénymegvilágításhoz: három különböző hullámhosszú LED-fény biztosítása. Ezek fényereje és megvilágítási intenzitása függetlenül állítható, hogy meghatározzák a szerkezetileg eltérő növényi másodlagos metabolitok optimális megvilágítását. Részlet: UV-B-LED (©FBH/P. Immerz)

Nagy teljesítményű UV-B-LED házban: Belül látható a 1x1 mm²-es LED-chip. (©FBH/schurian.com) / Nagy teljesítményű UV-B-LED csomagolásban: Belül látható a 1x1 mm²-es LED-chip. (©FBH/schurian.com)

Az ICULTA-2018 előadásain és kísérő kiállításán a Ferdinand-Braun-Institut bemutatja fejlesztéseit az ultraibolya LED-ek területén – a chiptől a használatra kész modulig. Az intézet a berlini nemzetközi szakmai konferencia társszervezője.

A ICULTA-2018 – International Conference on UV LED Technologies & Applications 2018 minden a fénydiódákról (LED-ek). A nemzetközi szakmai konferencia fő témája, amely 2018. április 22. és 25. között kerül megrendezésre Berlinben, az ultraibolya (UV) spektrális tartomány, vagyis a 400 nm alatti hullámhosszú tartomány. Az előadások a gyártástechnológiák fejlődéséről, aktuális fejlesztésekről, alkalmazásokról és trendekről szólnak az UV-LED-ek területén. A Ferdinand-Braun-Institut, a Leibniz-Höchstfrequenztechnik-Institut (FBH) és leányvállalata, az UVphotonics NT GmbH több (meghívott) előadással és standdal képviselteti magát a kísérő kiállításon.

A fejlesztések révén az UV-LED-ek ipari alkalmazásokra is vonzóvá válnak

Növekvő hatékonyságuk és kimeneti teljesítményük miatt az UV-LED-ek egyre több alkalmazásban válnak érdekeltté. Másként, mint a higanygőz lámpák, az UV-LED-ek mérgező anyagoktól mentesek, és hullámhosszuk széles spektrális tartományban állítható be. Kis méretüknek köszönhetően különböző felépítési formákban készíthetők UV-sugárzók. Emellett gyorsan kapcsolhatók és dimmelhetők, veszteséghőjüket hatékonyan vezetik el hűtőtestek segítségével. Ezért várható, hogy a környezetbarát fénydiódák egyre inkább kiváltják a hagyományos UV-fényforrásokat, és új alkalmazásokat nyitnak meg. A felhasználási lehetőségek sokrétűek: az UV-sugárzást többek között víz, levegő és felületek fertőtlenítésére és dezinfekciójára, kórokozók kimutatására, haszonnövények hozamának növelésére vagy műanyagok gyártási folyamatának keményítésére lehet alkalmazni.

A FBH és leányvállalata, az UVphotonics kutatói előadásaikban beszámolnak az UV-LED-ek hatékonyságának és megbízhatóságának fejlesztéseiről. Többek között azonosítottak egy degradációs mechanizmust, amely az elektromigrációra utal a víz hydrogeniumának a UV-B-LED szerkezetében az első működési órák során, és optikai teljesítménycsökkenéssel jár. Ennek megfelelő tervezési módosításokkal UV-B-LED-eket sikerült demonstrálni, amelyek L50 élettartama több mint 8 000 óra. Megbízhatóságukat további optimalizációk révén tovább növelték – várhatóan jelentősen megnövekedett élettartamokra. Emellett a kimeneti teljesítményüket 350 mA-nál 30 mW-ra növelték. Részletesen vizsgálták az internális kvantumhatékonyság növelésének és a hatékony fénykibocsátásnak a módszereit is.

A konferencián a FBH tudósai bemutatnak egy kompakt, lézerdiódán alapuló fényforrást a mély UV-spektrális tartományhoz, amely 222 nm hullámhosszon sugároz. Ezt a tartományt eddig nehéz volt elérni LED-ekkel. A GaN magas teljesítményű lézerdiódán alapuló fényforrás, amelynek fényét frekvenciaduplázással (egyszeri passz) konvertálják UV-tartományba, lehetőséget ad a miniaturizációra. A hullámhosszt stabilizáló, szűk sávszélességű fényforrás különösen spektroszkópiai alkalmazásokhoz alkalmas, mint például abszorpciós vagy Raman-spektroszkópia az orvosi diagnosztikában, de anyaganalízishez is.

Méretre szabott házak és teljes modulok

Paralel módon a FBH minden alkalmazáshoz megfelelő házat fejleszt, és támogatásával akár teljes modulokat is készít, amelyek pontosan az adott felhasználási területhez igazodnak. Így a FBH különféle eszközöket tervezett és valósított meg egy kutatási partner számára növények megvilágítására LED-ekkel. Ezekben a növényeket specifikus hullámhosszú fényekkel világítják meg, ezáltal céltudatosan növelve az egészségvédő növényi anyagok arányát. Üvegházakban az UV-LED-eket speciális házak védik a meleg és párás környezettől. Ezek közül az egyik modult, valamint egy másikat vízfertőtlenítéshez mutat be a FBH a kísérő kiállításon.

A FBH széles körben részt vesz a konferencián

A ICULTA-2018-t az „Advanced UV for Life” és a „Nemzetközi Ultraibolya Szövetség” közösen szervezi. Az „Advanced UV for Life” konzorcium 50 kutatási és ipari partnerből áll, és a Ferdinand-Braun-Institut irányítja. További FBH tudósok vezető szerepet töltenek be a konferenciában: Prof. Michael Kneissl mint a konferencia társelnöke – a közösen működtetett GaN optoelektronikai központ (Joint Lab GaN Optoelectronics) vezetője, amelyet az FBH és a Berlin Műszaki Egyetem közösen működtet –, valamint Prof. Markus Weyers, az anyagtechnológia osztályvezetője a Ferdinand-Braun-Institutnál, mint a programbizottság elnöke.