La luce ultravioletta si verifica tra lo spettro visibile e quello dei raggi X. La gamma di lunghezze d'onda ultraviolette è specificata da 10 nm a 400 nm; tuttavia, molte aziende optoelettroniche considerano anche lunghezze d'onda fino a 430 nm nell'intervallo UV. La luce ultravioletta prende il nome dal colore "viola" che produce nella porzione visibile dello spettro, sebbene gran parte dell'emissione di luce UV non sia visibile all'occhio umano.
Evidenziazione dello spettro dei colori UV-A, UV-B e UV-C
I LED UV hanno visto una crescita enorme negli ultimi anni. Questo non è solo il risultato dei progressi tecnologici nella produzione di dispositivi UV allo stato solido, ma anche della domanda sempre crescente di metodi ecologici per produrre luce UV che è attualmente dominata dalle lampade al mercurio. L'attuale offerta di LED UV nel mercato dell'optoelettronica consiste in prodotti che vanno da circa 265 nm a 420 nm con una varietà di stili di confezione tra cui foro passante, montaggio superficiale e COB (Chip-On-Board). Esistono molte applicazioni uniche per gli emettitori LED UV; tuttavia, ciascuno è fortemente dipendente dalla lunghezza d'onda e dalla potenza di uscita. In generale, la luce UV per LED può essere suddivisa in 3 aree generali. Questi sono classificati come UV-A, UV-B e UV-C. (Vedi grafico sotto)
Applicazioni I dispositivi di tipo UVA “superiore” sono disponibili dalla fine degli anni '90. Questi LED sono stati tradizionalmente utilizzati in applicazioni come il rilevamento o la convalida di contraffazioni (valuta, patente di guida, documenti, ecc.) e forense (indagini sulla scena del crimine) per citarne alcuni. I requisiti di potenza in uscita per queste applicazioni sono molto bassi e le lunghezze d'onda effettive utilizzate sono comprese tra 390 nm e 420 nm. Le lunghezze d'onda inferiori non erano disponibili a quel tempo per l'uso in produzione. Come risultato della loro longevità nel mercato e della facilità di produzione, questi tipi di LED sono facilmente disponibili da una varietà di fonti e sono i meno costosi di tutti i prodotti UV. L'area dei componenti UVA LED "di mezzo" ha visto la crescita maggiore negli ultimi anni. La maggior parte delle applicazioni in questa gamma di lunghezze d'onda (circa 350 nm – 390 nm) sono per la polimerizzazione UV di materiali sia commerciali che industriali come adesivi, rivestimenti e inchiostri. I LED offrono vantaggi significativi rispetto alle tecnologie di polimerizzazione tradizionali come il mercurio o la fluorescenza grazie a una maggiore efficienza, costi di proprietà inferiori e miniaturizzazione del sistema. La tendenza all'utilizzo dei LED per la polimerizzazione è in aumento poiché la catena di approvvigionamento spinge continuamente verso l'adozione della tecnologia LED. Sebbene i costi di questa gamma di lunghezze d'onda siano significativamente maggiori dell'area UVA superiore, i rapidi progressi nella produzione e l'aumento dei volumi stanno costantemente abbassando i prezzi. Le gamme UVA "inferiori" e UVB "superiori" (circa 300 nm - 350 nm) sono l'introduzione più recente sul mercato. Questi dispositivi offrono il potenziale per essere utilizzati in una varietà di applicazioni tra cui polimerizzazione UV, biomedicina, analisi del DNA e vari tipi di rilevamento. C'è una significativa sovrapposizione in tutti e 3 gli intervalli spettrali UV; pertanto, è necessario considerare non solo ciò che è meglio per l'applicazione, ma anche quale sia la soluzione più conveniente, poiché minore è la lunghezza d'onda, in genere maggiore è il costo del LED. Le gamme UVB "inferiori" e UVC "superiori" (circa 250 nm - 300 nm) sono un'area ancora molto agli inizi, tuttavia, c'è grande entusiasmo e domanda per questo prodotto nei sistemi di purificazione dell'aria e dell'acqua. Attualmente ci sono solo una manciata di aziende in grado di produrre LED UV in questa gamma di lunghezze d'onda e anche una quantità minore che produce prodotti con caratteristiche di durata, affidabilità e prestazioni sufficienti. Di conseguenza, i costi dei dispositivi della gamma UVC/B sono ancora molto elevati e possono essere proibitivi in alcune applicazioni. L'introduzione del primo sistema di disinfezione commerciale a base di LED UVC nel 2012 ha contribuito a far avanzare il mercato dove molte aziende stanno ora seriamente cercando prodotti a base di LED. Precauzioni Una domanda comune sui LED ultravioletti è: presentano rischi per la sicurezza? Come descritto sopra, ci sono diversi livelli di luce UV. Una delle fonti più comunemente usate e familiari per produrre output UV è la "lampadina a luce nera". Questo prodotto è stato utilizzato per decenni per produrre effetti luminosi o fluorescenti su tipi specifici di poster e per altre applicazioni come l'autenticazione di dipinti e valuta. La luce prodotta da Comprensione delle applicazioni e delle precauzioni dei LED ultravioletti
queste lampadine sono tipicamente nello spettro UVA "superiore" che è più vicino in lunghezza d'onda alla gamma visibile con energia relativamente bassa. Questa porzione dello spettro UVA è il più sicuro dei tre vari spettri di luce UV, sebbene l'elevata esposizione sia stata collegata al cancro della pelle nell'uomo e ad altri potenziali problemi come l'accelerazione dell'invecchiamento cutaneo. I LED (al contrario delle lampadine a incandescenza o fluorescenti standard) sono anche altamente direzionali con angoli di visione molto stretti. Guardare direttamente in un LED UV può essere dannoso per gli occhi. È meglio limitare l'esposizione al prodotto che produce UVA. Gli UVC e gran parte degli spettri di luce UVB sono utilizzati principalmente per scopi germicidi e di sterilizzazione. La luce prodotta a queste lunghezze d'onda non è solo dannosa per i microrganismi, ma è pericolosa per gli esseri umani e altre forme di vita che possono venire a contatto con essa. Queste lampade a LED devono essere sempre schermate e non essere mai visibili ad occhio nudo anche se può sembrare che dal dispositivo venga emanata poca o nessuna luce. L'esposizione a queste lunghezze d'onda può causare il cancro della pelle e la perdita o menomazione temporanea o permanente della vista. Tutti i dispositivi UV devono avere etichette di avvertenza simili all'etichetta mostrata di seguito (fornita da Marktech Optoelectronics). Inoltre, prima di acquistare un LED UVC o UVB, molti produttori richiedono che ogni cliente firmi un documento in cui si dichiara di aver compreso e accettato le precauzioni relative all'uso e alla manipolazione di questi prodotti.
Figura 3, Schema del LED standard.
Di Vincent C. Forte – Gennaio 2014 Vincent è Chief Technology Officer di Marktech Optoelectronics a Latham, New York. È stato nel campo dell'optoelettronica per quasi 30 anni ed è autore o coautore di numerosi articoli relativi alla tecnologia LED. Molti miglioramenti significativi ai LED e alle loro applicazioni sono il risultato diretto dell'input e dell'esperienza pratica di Vincent
