UVC LED为什么能发出带颜色的光？
发布时间：2021-09-09 10:53
来源：萤光创新
UVC LED为什么能发出带颜色的光？众所周知深紫外光线是没有颜色的，但是很多人在使用UVC LED产品时，却能发现微弱紫光、微弱蓝光或者白光的光线，这究竟是怎么回事呢？
紫外LED依据波长通常可以划分为四种：UVA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280nm-320nm）、UVC LED（200nm-280nm）以及VUV LED（10nm-200nm）。UVC属于不可见光源，但是拥有极强的杀菌能力，它可以破坏细菌或病毒的脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），造成生长性细胞死亡、再生性细胞死亡，因此实现杀菌消毒的效果。在近2年新冠疫情肆虐的背景下，众多企业发现了UVC的杀菌潜力，并制作成了各种杀菌用品，用于日常病毒、细菌的消毒防护中，也增加了大众对于UVC的了解，因此在使用的过程中，部分人发展安装有UVC杀菌产品竟然有的还能发出紫色光线，不同的产品光的强弱也各有不同。
紫外LED依据波长通常可以划分为UVA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280-320nm）、UVC LED（200-280nm）以及VUV LED（10-200nm）。UVC属于不可见光，能破坏细菌或病毒的脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），从而实现杀菌消毒的效果。在今年新冠肺炎疫情爆发的背景下，UVC LED产业迎来了蓬勃发展，但是很多人在使用UVC LED产品时却发现本来应该看不到光线的UVC LED仍然发射出微弱的紫光，且每个器件之间的发光亮度也并不一致。
其实发光的现象也是正常的，下面我们来具体了解下UVC的工作原理，常见的UVC LED芯片结构如图一所示，主要分为：外延层和衬底。而外延层又可以分成：P型层、有源区、N型层、缓冲层和电极。
图一 UVC LED芯片的典型结构
图二 三族氮化物半导体的禁带宽度
图三 UVC LED芯片绝对光谱图
通过计算我们可以得知，芯片的光功率为2.835mW，但是在波长λ＞380nm的可见光区域仍存在0.124mW的光功率，占总光功率的4.37%，因此使用该芯片制作的UVC LED产品在使用时能看到微弱的光线。而芯片在制作过程中由于掺杂的缺陷程度不同，导致寄生谱峰的光功率也并不一致，因此不同灯珠之间的可见紫光亮度也存在差异。
通过这些图谱我们能够解释LED为什么能发出带颜色的光，它与灯珠发射的可见光与器件质量无关，而是目前芯片制造工艺的限制。同时，UVC LED中95%以上光功率仍通过275nm附近波段发射，器件的杀菌消毒效果并未受到影响。
青岛萤光创新科技有限公司，拥有专业的博士后团队，专注于紫外杀菌应用的研究，经过多年深耕紫外行业，公司获得多项国家发明和实用新型专利。目前多款杀菌模组类产品已经投入市场。更多详细内容可以浏览公司网站www.qdyingguang.com联系公司索取或者关注微信公众号。
原文转载于公众号【材料深一度】
文章关键字：UVC、UVC LED、深紫外、紫外杀菌、深紫外 LED、LED光源
紫外LED依据波长通常可以划分为四种：UVA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280nm-320nm）、UVC LED（200nm-280nm）以及VUV LED（10nm-200nm）。UVC属于不可见光源，但是拥有极强的杀菌能力，它可以破坏细菌或病毒的脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），造成生长性细胞死亡、再生性细胞死亡，因此实现杀菌消毒的效果。在近2年新冠疫情肆虐的背景下，众多企业发现了UVC的杀菌潜力，并制作成了各种杀菌用品，用于日常病毒、细菌的消毒防护中，也增加了大众对于UVC的了解，因此在使用的过程中，部分人发展安装有UVC杀菌产品竟然有的还能发出紫色光线，不同的产品光的强弱也各有不同。
紫外LED依据波长通常可以划分为UVA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280-320nm）、UVC LED（200-280nm）以及VUV LED（10-200nm）。UVC属于不可见光，能破坏细菌或病毒的脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），从而实现杀菌消毒的效果。在今年新冠肺炎疫情爆发的背景下，UVC LED产业迎来了蓬勃发展，但是很多人在使用UVC LED产品时却发现本来应该看不到光线的UVC LED仍然发射出微弱的紫光，且每个器件之间的发光亮度也并不一致。
其实发光的现象也是正常的，下面我们来具体了解下UVC的工作原理，常见的UVC LED芯片结构如图一所示，主要分为：外延层和衬底。而外延层又可以分成：P型层、有源区、N型层、缓冲层和电极。
图一 UVC LED芯片的典型结构
然而真正能影响UVC LED发光波长的是三族氮化物半导体材料的能带带隙。像是氮化镓（GaN）、氮化铝（AlN）及氮化铟（InN）都是直接带隙半导体材料。通过调节其合金成分可以实现200nm-400nm紫外波段的发光光谱，因此目前制作紫外LED的理想半导体材料依然是三族氮化物。
图二 三族氮化物半导体的禁带宽度
波长为275nm的UVC LED的发光材料为AlxGa1-xN三元混晶，且Al组分高达47%，然而高Al组分的氮化物半导体外延技术仍不成熟，存在基底与AlGaN的晶格失配问题、Al组分外延过程中的低迁移率问题和量子阱中Al组分垒区空穴与电子复合效率低的问题；同时，空穴注入层中的p型Mg掺杂电离能太高导致了有效空穴密度不足。以上几个问题不仅导致了芯片量子效率的下降，同时将引起芯片电致发光光谱中出现可见光波段的寄生谱峰，即点亮UVC LED器件后能看到微弱的紫光的问题。
如下图三所示，芯片主波长为275nm，但是在主峰两侧仍存在高度较低的寄生谱峰。
如下图三所示，芯片主波长为275nm，但是在主峰两侧仍存在高度较低的寄生谱峰。
图三 UVC LED芯片绝对光谱图
通过计算我们可以得知，芯片的光功率为2.835mW，但是在波长λ＞380nm的可见光区域仍存在0.124mW的光功率，占总光功率的4.37%，因此使用该芯片制作的UVC LED产品在使用时能看到微弱的光线。而芯片在制作过程中由于掺杂的缺陷程度不同，导致寄生谱峰的光功率也并不一致，因此不同灯珠之间的可见紫光亮度也存在差异。
通过这些图谱我们能够解释LED为什么能发出带颜色的光，它与灯珠发射的可见光与器件质量无关，而是目前芯片制造工艺的限制。同时，UVC LED中95%以上光功率仍通过275nm附近波段发射，器件的杀菌消毒效果并未受到影响。
青岛萤光创新科技有限公司，拥有专业的博士后团队，专注于紫外杀菌应用的研究，经过多年深耕紫外行业，公司获得多项国家发明和实用新型专利。目前多款杀菌模组类产品已经投入市场。更多详细内容可以浏览公司网站www.qdyingguang.com联系公司索取或者关注微信公众号。
原文转载于公众号【材料深一度】
文章关键字：UVC、UVC LED、深紫外、紫外杀菌、深紫外 LED、LED光源
