紫外UVLED的主要应用领域
随着LED研发的不断深入，LED技术创新与应用领域不断扩展，LED市场也越来越宽广。UV LED 逐渐进入我们的视野，并有一些企业参与进来研究、改进、应用UV LED紫外灯。对于普通大众来说，适量合适波长的紫外线也是我们人体必需的光波。那么我们今天来了解一下UV LED 主要应用在哪些领域。
所谓的紫外线（Ultraviolet Rays/简写UV）就是指太阳光线的可视光线中（赤橙黄绿青蓝紫），紫色之外的肉眼看不见的光线。紫外线是电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称。根据波长的不同，一般把紫外线分为A、B、C三个波段，具体如下：UVA为400～315 nm，UVB为315～280 nm，UVC为280～100 nm。对应不同波长，具体应用有所不同。
在UVLED市场应用中，UV-A占有最大市场份额，高达90%。其最主要的应用市场为固化，涉及到美甲、牙齿、油墨印刷等领域。除此之外，UV-A也导入商业照明，可以使白色衣物看起来更洁白。至于UV-B和UV-C则主要应用于杀菌、消毒，医学光照疗法等，其中UV-B以医疗为主、UV-C则是杀菌消毒。此外，UV LED从纸钞识别，应用到光树脂硬化、捕虫、印刷，并朝杀菌、消毒等市场发展生物医疗、防伪鉴定、空气净化、数据存储及军事航空领域，以特种照明为主。
光固化系统中的应用领域：
UVA波段的典型应用为紫外固化和UV喷墨打印，代表波长为395nm、365nm， UV LED光固化应用包含在显示屏、电子医疗、仪表等行业的UV胶黏剂固化；建材、家具、家电、汽车等行业的UV涂料固化；印刷、包装等行业的UV油墨固化……其中，紫外LED饰面板行业已成为一大热点，最大的优势是可制作出零甲醛的环保板材，且节能90%，产量大，耐硬币刮擦，综合效益经济等优点。这表示UV LED固化市场是一个全方位和全周期的应用产品市场。
微电子行业-UV光固化应用：手机元件装配（相机镜头、听筒、话筒，外壳，液晶模组，触摸屏涂层等）， 硬盘磁头装配（金线固定，轴承，线圈， 芯片粘接等），DVD/数码相机（透镜，镜头粘接，电路板加固），马达及元件装配 （导线，线圈固定，线圈末端固定，PTC/NTC元件粘接，保护变压器磁芯），半导体芯片（防潮湿保护涂层，晶元掩膜，晶元污染检验，紫外胶带的曝光，晶元抛光检查），传感器生产（气体传感器，光电传感器，光纤传感器，光电编码器等）。
PCB行业LEDUV光固化应用：元件（电容，电感，各种插件，螺丝，芯片等）固定，防潮灌封和核心电路、芯片保护，抗氧化涂层保护， 电路板保型（角）涂层，地线，飞线，线圈固定，波峰焊通孔掩膜。
医疗领域：
皮肤治疗：UVB波段的一个重要应用则是皮肤病治疗，即紫外光疗应用。科学家发现波长在310nm左右的紫外线对皮肤有强烈的黑斑效应，能够加速皮肤的新陈代谢，提高皮肤的生长力，从而可以有效治疗白癜风、玫瑰糠疹、多形性日光疹、慢性光化性皮炎、光线性痒疹等光照性皮肤病，因此在医疗行业，紫外光疗目前得到了越来越多的应用。相比于传统光源，UV-LED的谱线纯净，可以最大程度上保证治疗效果。 UVB波段也可以应用于健康保健领域，经过UVB波段的照射可以引起人体机体的光化学和光电反应，使皮肤产生多种活性物质，目前被应用于调节高级神经功能、改善睡眠、降低血压等方面。此外，已有研究表明UVB波段能够加速某些叶类蔬菜（如红生菜）中多酚类物质的产生，这些多酚类物质被宣称具有抗癌、抗癌扩散和抗癌突变等性质。
医疗器械：UV胶水粘接使医疗器械的经济自动化装配更容易。现在，先进的LED UV光源系统，能几秒钟固化没有溶剂的紫外胶水，以及点胶系统，使医疗器械装配过程形成一致和重复性的粘接的一种有效和经济性的方法。 UV光源的最优化和控制对制造可靠的医疗器械非常重要。使用紫外固化胶水提供有很多优势， 比如更低的能量需要，节省固化时间和位置，提升生产率， 更容易自动化。 UV胶水一般用来粘接和密封医疗器械，这些医疗器械需要非常高的质量和最好的可靠性。UV胶水固化典型应用在医疗器械装配，比如需要粘接 1) 不同的材料 （或是机械特性不相同） 2) 材料不足够厚，不能使用焊接方法 3）预先生产子件。[JF:Page]
杀菌消毒领域:
UVC波段的紫外线由于波长短，能量高，可以在短时间内破坏微生物机体(细菌、病毒、芽孢等病原体)细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，细胞无法再生，细菌病毒丧失自我复制的能力，因此UVC波段产品可以广泛应用于如水、空气等的杀菌消毒。由于UV-LED具有体积小等优点，可以配套作为成套UV（紫外线）杀菌设备的光源，适用于各式外形结构、各种材质的大批量产品流水化作业的包装前工艺；配套作为室内空气灭菌机的UV（紫外线）光源：适用于家用、公共场所等室内空气杀菌消毒；应用于消毒柜、微波炉等各种家用电器。
目前市场上有的深紫外应用产品包括LED深紫外便携式消毒器、LED深紫外牙刷灭菌器、深紫外LED隐形眼镜清洗灭菌器、空气类杀菌、洁净水类杀菌、食品以及物体表面杀菌类。随着人民安全卫生意识的提高，这些产品的需求将大幅度提高，从而创造较大规模的市场。
军事领域：
由于UVC波段属于日盲紫外波段，因此，在军事上也有重要应用，例如短距离紫外保密通讯、紫外干扰、紫外警告技术等。
紫外线（UV）通讯：紫外通讯是一种具有极大发展潜力的新型通讯方式。它具备了许多其他常规通讯方式所没有的优点，如低窃听率、高抗干扰性、低位辨率、全天候工作等，所以受到对通讯保密性、机动性要求高的部门的广泛重视。
紫外线（UV）干扰：紫外双色制导导弹的出现，必然导致红外一紫外双色干扰技术的发展．紫外干扰的关键是研究出具有足够强紫外辐射的火药，装添以制成具有紫外干扰能力的干扰弹。
紫外线（UV）警告：紫外告警器是通过探测导弹尾焰中的紫外线（UV）辐射来发现目标的列出了低空时使用不同燃料的导弹的尾焰辐射特征。依赖雷达工作的主动式报警和包括红外、激光和紫外线（UV）告警为主的被动式报警。
植物工厂领域：
据中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所的刘文科研究员介绍，封闭式无土栽培中易造成自毒物质累积，而TiO2光催化可降解基质栽培营养液中的根分泌物和稻壳降解产物，太阳光仅含3%的紫外光、设施覆盖材料如玻璃的过滤掉60%以上，无法在设施内应用；蔬菜反季节栽培冬季低温寡照使之效率低且稳定性差，无法满足设施蔬菜工厂化生产的需求。研发出适合设施园艺无土栽培使用，特别是适合植物工厂使用的人工光TiO2光催化系统，需求迫切，商业化潜力巨大。截至 2015 年 6 月,我国已建植物工厂达 80 多家，连栋温室栽培几十万公顷左右。
油烟净化设备应用领域：
来自海宁亚光的报告，紫外线光解氧化油烟净化系统是目前国内最先进的光解氧化油烟净化系统，在此净化系统中，特制的含185nm+254nm的紫外线灯管起到和核心的作用。可分解厨房空气中油脂和异味，还有无二次污染、降低了火灾隐患、体积小、重要轻、维护成本大大降低等优点。
废气处理应用领域：
据报告，我国纺织工业VOCs排放总量占工业VOCs排放总量的30%左右，VOCs是雾霾生成的前体物质之一，是形成PM2.5的重要成分。用UV LED作为光催化光源的光催化氧化处理VOCs的方式较优，具有体积小、催化活性高、化学性质稳定、成本低、无毒等优点，应用前景广泛。
宝石鉴定领域：
不同种类的宝石、不同颜色的同一种宝石、同一颜色不同致色机理的宝石其紫外可见吸收光谱都不同。一些经优化处理的宝石虽然颜色与其对应的天然宝石一样，但因致色机理或致色物质不同 ，吸收光谱有差异。UV LED可以帮助鉴定宝石及区分某些天然宝石与合成宝石、还可以通过紫外光照区分某些天然宝石与人工处理宝石。
纸钞识别：
紫外线识别技术主要是利用荧光或紫外线传感器检测纸币的荧光印记防伪标志及纸币的哑光反应。此类识别技术能够识别大部分假币（如洗涤、漂白、粘贴等纸币）。此技术发展最早，最为成熟，应用最为普遍。它不仅在ATM机的存款识别时用到，还在点钞机、验钞机等金融机具上用到。一般情况下运用荧光及紫光对纸币进行全方位的反射、透射检测。根据纸币与其它纸张对紫外线的不同吸收率和反射率进行鉴别，辨其真伪。对有荧光印记的纸币还能进行定量的鉴别。
光树脂硬化应用领域：
紫外光固化树脂主要由低聚物、交联剂、稀释剂、光敏剂及其它特定助剂组成。它是用紫外光照射高分子树脂，使之发生交联反应而瞬间固化。在UV LED紫外线光固化机的照射下，紫外光固化树脂固化时间根本不需要10秒那么长的时间，基本上1.2秒就能够固化，比传统的UV汞灯光固化机在速度上快很多。同时热量方面也比UV汞灯的理想。通过对紫外光固化树脂各成分的不同调配，可制得满足不同要求和用途的产品。目前，紫外光固化树脂主要用于木地板涂层、塑料涂层（如 PVC装饰板）、光敏油墨（如塑料袋的印刷）、电子产品涂层（标记及电路板印刷）、印刷上光（如纸张、扑克牌上光）、金属零部件（如摩托车零部件）涂层、光纤涂层、光刻胶及精密零部件的涂层等。
国内简况
由于蓝绿光与红黄光LED价格竞争激烈，促使众多LED厂商积极寻找新的利润突破点，此时，紫外(UV)LED逐渐受到关注。近年来随着紫外LED技术的提升，其市场应用也在快速成长，预期紫外LED技术将会有更大的发展前景。
国内产业格局
这几年，我国紫外LED技术应用发展相对迅速，除了一些科研院所在紫外LED取得了丰硕的研究成果外，国内的LED企业也在紫外LED领域开拓出属于自己的市场，在近紫外LED芯片领域以西安中为光电、亚威朗光电、华磊光电等为代表上游公司都有涉及近紫外芯片。紫外LED芯片发光的波长越短，技术难度就越大，在深紫外LED芯片领域我国也有以青岛杰生为代表的优秀企业。
另外以国星光电、鸿利光电为代表的中游封装公司都推出了各自的紫外LED产品。去年鸿利光电与青岛杰生在广州达成战略合作协议，双方未来将共同开发深紫外紫外LED(波长在260～320nm之间)市场，开启紫外市场上中游全面合作新格局。我国台湾地区的晶电、新世纪、光鋐、荣创等LED企业都在紫外LED产品开始布局。
国外产业格局
日本凭借其在蓝光LED领域的先发优势，在紫外LED方面的进展同样举世瞩目，日本主要紫外LED包括日亚化学与DOWA等。美国在深紫外的研究方面领先，具有代表性的企业是美国的SETI公司，但是近年有被日本超越的趋势，日本日机装(NIKKISO)从2015年春季开始量产发光波长为255～350nm的深紫外LED。韩国厂商首尔半导体与LG Innotek也在研发紫外LED。
与蓝光不同，目前紫外LED正处于技术发展期，在专利和知识产权方面限制较少，有利于占领、引领未来的技术制高点。中国在紫外LED的装备、材料和器件方面都有了一定的积累，目前正在积极地向应用模块发展。在紫外LED形成大规模产业之前，还需要国家的引导和支持，以便在核心技术方面取得先机。
芯片研究课题
(1)荧光材料与封装材料
目前市场上的白光LED主要是通过蓝光LED激发黄色荧光粉实现，而紫外LED通过分别激发红色、绿色和蓝色荧光材料也得到白光LED。并且得到的白光LED的显示指数与色纯度等方面更优异。因此很多致力于蓝色LED开发和性能提高的研究小组近年来开始转战紫外LED。获得诺贝尔物理学奖的赤崎勇和天野浩的研发小组近年来也将AlGaN类紫外LED的研究作为重要主题之一。
关于紫外LED激发荧光粉实现白光LED研究方向，由三菱电线工业与Stanley电气、山口大学共同发布的数据显示，波长400nm的外部量子效率是380nm的近2倍;另外是使用400nm波长，有望提高荧光体的RGB转换效率，因为波长差距越小，波长转换前后的光能量差也就越小。所以山口大学提出“很有可能是波长400nm的近紫外光激发出的白光亮度最高”。
一般情况下，LED芯片封装时都用环氧树脂进行灌胶填充，但是环氧树脂在紫外光中出现性能恶化，因为树脂中的苯环双重结构容易被紫外光所破坏，加速了树脂的氧化过程。同时目前还没有找到400nm附近很好的光激发荧光材料。所以，当前400nm紫外LED用于白色LED所面临的课题是：如何开发由400nm附近的光激励的荧光材料以及不会因这种光而出现性能恶化的封装材料。
(2)提升发光效率
紫外LED芯片还将面临的一个问题是，现在LED芯片几乎全部使用氧化铟锡做透明导电层，氧化铟锡材料对可见光的吸收确实很少，但是氧化铟锡对紫外光的吸收却明显变强，同时紫外芯片的正向电压相对蓝绿光芯片的正向电压偏高。
晶元光电联合台湾仪科中心，以及中央大学薄膜技术中心，将先进材料石墨烯应用于紫外LED的制造技术，共同执行“开发电浆辅助高温原子层沉积系统应用于紫外LED”计划，以更适合LED使用的透明电极材料石墨烯取代氧化铟锡，希望能够克服紫外LED发光效率降低的问题。
未来研究方向
根据紫外LED芯片的研究现状，预计其未来研究发展方向有如下几个方面：研究高质量的深紫外材料外延生长技术;高Al组分AlGaN材料生长技术和掺杂技术;深紫外LED结构设计;波长300nm以下LED器件芯片制作工艺和封装技术;面向医疗、杀菌和净化应用领域的紫外光源模块开发和应用;近紫外LED激发荧光粉制备高性能白光LED。
未来技术问题
未来需解决的技术问题是蓝宝石衬底上高质量AlN模板的MOCVD外延生长;AlGaN量子阱的发光机制研究与结构控制技术;P型高Al组分AlGaN掺杂技术研究;低欧姆接触电极的制作;电流拥堵效应的解决;紫外LED出光效率提高技术;荧光材料的高效合成;耐热抗紫外封装材料的研究;深紫外LED的器件工艺和封装技术;深紫外LED的应用模块研制等。在国内外众多紫外LED研究工作者的共同努力下，相信紫外LED芯片的应用前景将一片光明。
