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关于深紫外(光)UVC的一些应用及解决方案

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关于深紫外(光)UVC的一些应用及解决方案

时间:2017/10/24 14:19:58来源: 作者:标准集团
随着UVC LED(深紫外LED)性能的提高,这种相对较新的技术在生命科学和环境监测仪器方面使用率正在迅猛发展。与所有新兴技术一样,设计师必须意识到与现有解决方案之间存在一些根本性的差异,而不是认为是

随着UVC LED(深紫外LED)性能的提高,这种相对较新的技术在生命科学和环境监测仪器方面使用率正在迅猛发展。与所有新兴技术一样,设计师必须意识到与现有解决方案之间存在一些根本性的差异,而不是认为是简单替换器件。这可以让设计人员充分发挥UVC LED的全部优势。经过仔细的思考,UVC LED可以减少占用空间和功耗,从而提高最终用户的拥有成本。


深紫外LED在仪器中的应用


UVC LED在光谱应用的兴趣在不断增加,因为它们可以解决小型化、降低成本和实时测量方面的市场趋势。与氘灯或氙气闪光灯不同,LED发出窄光谱,其中来自设备的所有光输出可用于测量。用户可以根据应用要求选择感兴趣的特定峰值波长。在具体应用中,已经开发了254nm汞灯发射线的标准测量方法。例如,根据EPA标准测量的水和空气质量要求LED接近254nm峰值波长。表1列举了可以用光谱鉴定的生命科学研究、药物生产和环境监测中的一些重要的有机化合物。


有机化合物.jpg


表1. 常见有机化合物的峰值吸收波长


仪器光源选择的另一个主要标准是峰值波长的光输出。因为LED只有单个峰值,所以与其他UV灯不同,光输出集中在特定的波长。吸收光谱应用通常需要低水平的光输出 - 1mW或更小。但是,在流动池与光源隔离的情况下,由于在信号到达流动池之前存在显著的光衰减,因此需要较高的输出。这可以将LED所需的光输出提高到1mW以上。在荧光光谱中,信号强度与光强成正比。激发功率取决于需要检测的示踪剂的浓度水平,因此在这些应用中,单个LED所需的光输出可大于2 mW。图1比较了仪器中常见的紫外线光源之间的辐照度。虽然LED的输入功率要少得多,但所需UVC波长的辐照度要高于其他光源,因此对于特定测量来说,它成为了更有效的光源。


辐照度.jpg

图1. 该图比较了UVC LED、氙气闪光灯和氘灯的辐照度。


在选择波长和光输出后,另一个重要参数是观察角度,因为它影响仪器光学系统。 广泛而言,有两个选择 - 窄角或宽角。前者是用球透镜实现,后者有平面窗。窄角允许在较小的区域获得高强度的光。当将光直接聚焦到仪器中时,通常使用这种封装类型。


平面窗包装具有更宽的辐射,当与光纤对准用于远程耦合时,允许有更大的公差。在流动池必须与光源和电子设备隔离的应用中,比如监测高温化学过程或使用高挥发性溶剂进行色谱分离时,特别适用。实际上,窄角球透镜可将仪器中的组件保持最小,而平面窗则可提高设计灵活性。


优化驱动电流需要设计者平衡光输出与应用的寿命要求。以低于制造商额定的电流驱动LED会降低光输出,但也会增加光源的使用寿命。在需要高LED输出功率的应用中,一些终端用户选择以高于数据表规格的电流来操作LED。以这种方式增加驱动电流可以增加光输出,但也会导致性能上的某些风险。


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