Na zbyt krótkie długości fal

Moduł LED UV-B do naświetlania roślin: z światłem trzech różnych długości fal emitowanym przez diody LED. Ich jasność i natężenie naświetlenia mogą być ustawiane niezależnie, aby określić optymalne naświetlenie dla strukturalnie różnych związków wtórnych roślin. Zbliżenie: LED UV-B. (©FBH/P. Immerz) / Moduł LED UV-B do oświetlenia roślin: zapewniający światło LED o trzech różnych długościach fal. Ich jasność i natężenie naświetlenia mogą być regulowane indywidualnie, aby wyznaczyć optymalne naświetlenie dla strukturalnie zróżnicowanych związków wtórnych roślin. Szczegół: LED UV-B (©FBH/P. Immerz)

Wysokowydajna dioda LED UV-B w obudowie: Wewnątrz widać chip LED o wymiarach 1x1 mm². (©FBH/schurian.com) / Wysokowydajna dioda LED UV-B w obudowie: Wewnątrz można zobaczyć chip LED o wymiarach 1x1 mm². (©FBH/schurian.com)

Na wykładach i towarzyszącej wystawie ICULTA-2018 prezentuje Ferdinand-Braun-Institut swoje osiągnięcia w dziedzinie ultrafioletowych diod LED – od układu scalonego po gotowy do zastosowania moduł. Instytut jest współorganizatorem międzynarodowej konferencji w Berlinie.

Na ICULTA-2018 – Międzynarodowej Konferencji o Technologiach i Zastosowaniach UV LED 2018 – wszystko kręci się wokół diod emitujących światło (LED). Głównym tematem międzynarodowej konferencji, która odbędzie się w dniach 22-25 kwietnia 2018 roku w Berlinie, jest zakres spektralny ultrafioletowy (UV), czyli długości fal poniżej 400 nm. W wykładach omawiane są postępy w technologiach produkcji, najnowsze osiągnięcia, zastosowania i trendy w dziedzinie UV-LED. Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) oraz jego spółka zależna UVphotonics NT GmbH będą obecne na wystawie towarzyszącej, prezentując kilka (zaproszonych) wykładów i stoisk.

Postępy rozwoju czynią UV-LED atrakcyjnymi dla zastosowań przemysłowych

Rosnąca wydajność i moc wyjściowa sprawiają, że UV-LED stają się coraz bardziej interesujące dla różnych zastosowań. W przeciwieństwie do lamp rtęciowych, UV-LED składają się z nietoksycznych substancji, a ich długość fal można regulować w szerokim zakresie spektralnym. Dzięki ich niewielkim rozmiarom możliwe są różne formy konstrukcyjne lamp UV. Ponadto UV-LED są szybkie w przełączaniu i ściemnianiu, a ich straty cieplne są skutecznie odprowadzane przez radiatory. Dlatego można oczekiwać, że przyjazne dla środowiska diody świetlne będą coraz częściej zastępować konwencjonalne źródła światła UV i otwierać nowe możliwości zastosowań. Zastosowania są różnorodne: promieniowanie UV może być wykorzystywane m.in. do dezynfekcji i odkażania wody, powietrza i powierzchni, do wykrywania patogenów, zwiększania plonów roślin uprawnych lub utwardzania tworzyw sztucznych.

Naukowcy z FBH i jego spin-offu UVphotonics prezentują w swoich wykładach postępy w zakresie wydajności i niezawodności UV-LED. Zidentyfikowali między innymi mechanizm degradacji wskazujący na elektromigrację wodoru w strukturze UV-B-LED podczas pierwszych godzin pracy, co wiąże się z obniżeniem wydajności optycznej. Po odpowiednich modyfikacjach konstrukcyjnych udało się wyprodukować UV-B-LED z L50 – czasem życia przekraczającym 8000 godzin. Ich niezawodność została dodatkowo poprawiona dzięki dalszym optymalizacjom – można więc oczekiwać znacznie dłuższych czasów pracy. Jednocześnie ich moc wyjściowa przy prądzie 350 mA została zwiększona do 30 mW. Szczegółowo badano również metody zwiększania wewnętrznej efektywności kwantowej i skutecznej emisji światła.

Na konferencji naukowcy z FBH zaprezentują także kompaktowe źródło światła oparte na laserze diodowym do głębokiego UV, emitujące przy długości fali 222 nm. Ten zakres jest dotychczas trudny do osiągnięcia za pomocą LED. Źródło światła oparte na wysokowydajnym laserze diodowym z GaN, którego światło jest konwertowane w zakresie UV za pomocą podwajania częstotliwości (single pass), umożliwia miniaturyzację. Stabilizowane długością fali, wąskopasmowe źródło światła jest szczególnie przydatne w spektroskopii, takiej jak absorpcyjna czy Ramana, w diagnostyce medycznej, a także w analizie substancji.

Od niestandardowych obudów po kompletne moduły

Równocześnie FBH opracowuje odpowiednie obudowy dla różnych zastosowań, a z pomocą Centrum Rozwoju nawet kompletne moduły, dokładnie dostosowane do konkretnego zastosowania. Na przykład, FBH zaprojektowało i zrealizowało dla partnera badawczego różne urządzenia do naświetlania roślin LEDami. Rośliny są naświetlane światłem o określonych długościach fal, co pozwala na celowe zwiększanie udziału korzystnych dla zdrowia składników roślinnych. W przypadku zastosowań w szklarniach UV-LED są chronione specjalnymi obudowami przed ciepłym i wilgotnym środowiskiem. Jedno z tych modułów oraz kolejny do dezynfekcji wody zostaną zaprezentowane przez FBH na swoim stoisku podczas wystawy towarzyszącej.

FBH szeroko zaangażowane w konferencję

ICULTA-2018 jest organizowana wspólnie przez „Advanced UV for Life” i „International Ultraviolet Association”. Konsorcjum „Advanced UV for Life” zrzesza 50 partnerów z nauki i przemysłu i jest kierowane przez Ferdinand-Braun-Institut. W konferencji aktywnie uczestniczą również inni naukowcy z FBH: prof. Michael Kneissl jako współprzewodniczący – kieruje wspólnym laboratorium GaN Optoelectronics, które jest prowadzone wspólnie przez FBH i TU Berlin – oraz prof. Markus Weyers, kierownik działu technologii materiałowych w Ferdinand-Braun-Institut, jako przewodniczący komisji programowej.