隨著UVC LED性能的提高，采用這種相對較新的技術正在生命科學和環境監測儀器中獲得動力。與所有新興技術一樣，設計人員必須意識到與現有解決方案相關的一些根本差異，而不是假設“插入式”更換。這使設計人員能夠實現UVC LED的全部優勢。經過仔細考慮，UVC LED可以減少占地面積和功耗 - 提高最終用戶的擁有成本。

儀器中的UVC LED

用于光譜學的UVC LED的興趣正在增加，因為它們可以解決圍繞小型化，降低成本和實時測量的市場趨勢。與氘或氙閃光燈不同，LED發出的光譜很窄，設備的所有光輸出都可用于測量。用戶可以根據應用要求選擇感興趣的特定峰值波長。在特定應用中，已開發出標準化測量方法，其汞燈發射線為254nm。例如，根據EPA標準測量的水和空氣質量要求LED與254nm峰值波長緊密匹配。表1說明了生命科學研究，藥物生產和環境監測中的一些重要有機化合物，可用光譜學鑒定。

表1具有峰值吸收波長的常見有機化合物

光源選擇的另一個主要標準儀器是峰值波長的光輸出。由于LED具有單個峰值，因此與其他UV燈不同，光輸出集中在特定波長。吸收光譜應用通常需要低水平的光輸出 - 1 mW或更低。然而，在流動池與光源隔離的情況下，由于在信號到達電池之前顯著的光衰減，因此需要更高的輸出。這可以將LED所需的光輸出提高到1 mW以上。在熒光光譜中，信號強度與光強度成正比。激發功率取決于需要檢測的痕量濃度水平，因此在這些應用中，單個LED所需的光輸出可能大于2 mW。圖1顯示了儀器中常見UV光源之間的輻照度比較。雖然LED的輸入功率要小得多，但所需UVC波長的輻照度高于其他光源，使其成為特定測量的更有效光源。

圖1此圖表比較了UVC LED，氙氣閃光燈和氘燈的輻照度。

選擇波長和光輸出后，另一個重要參數是視角，因為它會影響儀器光學系統。從廣義上講，有兩種選擇 - 窄角或廣角。前者是用球形鏡頭實現的，后者具有平坦的窗口。窄視角允許在小區域內獲得高強度的光。這種封裝類型通常在將光直接聚焦到儀器中時使用。

平面窗口封裝具有更寬的輻射方向圖，與光纖對準具有更大的公差，可用于遠程耦合。它特別適用于流通池必須與光源和電子設備隔離的應用，如監測高溫化學過程或高揮發性溶劑色譜。在實際應用中，窄角球透鏡可以將儀器中的元件保持在最小程度，而平面窗則可以提高設計的靈活性。

優化驅動電流，使設計人員能夠平衡光輸出和應用的使用壽命要求。將LED驅動至制造商額定電流以下將降低光輸出，但也會增加光源的使用壽命。在需要高LED輸出功率的應用中，一些最終用戶選擇以高于數據表規格的高電流運行LED。以這種方式增加驅動電流可以增加光輸出，但也會帶來一定的性能風險。

過熱是一個常見問題，會對LED的光輸出和壽命產生負面影響。由于LED的瞬間開關能力，人們可以周期性地快速打開和關閉LED。熒光中的應用通常需要更高的光輸出，通常使用脈沖模式(占空比)操作來更安全地增加LED電流。占空比是指LED打開的一個時段內的百分比;其中句號是完成一個開關周期所需的總時間。例如，以50%占空比工作的LED將在正好一半的時間和一半的時間內打開。圖2顯示了各種驅動電流和占空比下的標準化光輸出。

圖2在這里，我們看到變化的占空比對歸一化光輸出的影響，而導通時間保持恒定在500μs。標準化功率是相對光輸出功率，與最大額定工作電流100 mA的光輸出相比，使用適當的散熱器。

在高電流下操作LED會影響LED結溫，從而影響LED結溫影響壽命和光輸出。優化占空比可以最大限度地降低驅動電流增加對結溫的影響，從而保持LED性能。圖3說明了影響占空比對維持LED結溫的影響。通過以5%的占空比工作，可以實現三倍以上的光輸出(如圖2所示)，對結溫的影響最小。點擊

圖3此圖顯示了變化的占空比對結溫的影響，同時導通時間保持恒定在500μs 。

過熱會對LED的光輸出和壽命產生負面影響。從長遠來看，這種熱量會降低LED的使用壽命。在使用UVC LED進行設計時，熱管理非常重要，因為與長波長LED相比，轉換為熱量的能量比例更大。適當的熱管理可將結溫保持在給定應用所需的最低溫度，并保持LED的性能。除了無源和有源冷卻方法，選定的PCB還可以帶來更好的散熱。

圖4該圖顯示了沒有散熱片的FR4和鋁芯PCB的導熱墊溫度(a )與帶有和不帶散熱片的鋁芯PCB的熱墊溫度(b)相比。

FR4是最常用的PCB材料之一，因為它的成本相對較低，但是它還具有低導熱性。在系統中的熱負荷較高的系統中，具有更好導熱性的金屬芯PCB是更好的選擇。隨著散熱需求的增加，設計人員通常會轉向增加PCB面積并添加散熱片以實現卓越的散熱管理。如果需要進一步散熱，設計人員可以采用更主動的冷卻技術。搜索結果隨著UVC LED性能的提高，設計人員正在利用光譜儀器和消毒反應器的設計靈活性。 LED在這些應用中的優勢允許更緊湊，有效且通常更具成本效益的設計。隨著這項技術的不斷發展，聰明的設計師將發現更多方法來利用UVC LED的優勢來應對這些市場的挑戰。