UV-LED応用文書を設(shè)計(jì)する

Version 1.0 2018.04.08

1、生物の安全

深紫外光は高効率で除菌できますが、人體にも強(qiáng)い害があります。紫外線の過剰照射は人體の細(xì)胞に大量の壊死や変異をもたらすことができ、皮膚がんと白內(nèi)障の発生の主な原因である。日常の紫外消毒キャビネット、紫外空気清浄器、紫外浄水器の使用が適切でないと、「紫外線漏れ」のリスクがあります。この場合の危険性は紫外線が見えないため、普通の人が漏れているかどうかは短期的には分かりにくいということです。2016年に杭州の幼稚園で従業(yè)員の不注意により、紫外線消毒燈が誰かの場合に閉店を忘れてしまい、クラスの多くの子供たちに視力がひどく損傷された悲劇がありました。

家庭用電気製品の紫外線安全規(guī)格は國家規(guī)格「GB 21551.3-2010」を參考にしてください。電気製品の周辺30 cm所、紫外強(qiáng)度≤5μW/cm 2

2、レンズ角度

LEDパッケージレンズを調(diào)整することで、光の角を調(diào)整することができます。狹い角はより小さい領(lǐng)域で高強(qiáng)度の光を得ることができる。光を直接計(jì)器に集光する場合，このようなパッケージタイプが一般的に用いられる。平面窓包裝はより広い放射線を持つ。実際には、狹い角球レンズは計(jì)器の中の部品を最小に保つことができますが、平面窓は設(shè)計(jì)の柔軟性を高めることができます。

3、駆動電流の大きさ

駆動電流の最適化には設(shè)計(jì)者の平衡光出力と応用の壽命要求が必要である。定格以下の電流でLEDを駆動すると光出力が低下しますが、光源の壽命が増加します。高LED出力が必要なアプリケーションでは、データテーブルの仕様よりも高い電流を選択してLEDを操作する端末がある。このように駆動電流を増加させることは光出力を増加させることができるが，性能上のいくつかのリスクをもたらすこともある。

4、デューティサイクル駆動

過熱は一般的な問題であり，LEDの光出力と壽命に悪影響を及ぼすことができる。LEDのインスタントスイッチ機(jī)能により、周期的にLEDを急速にオン、オフすることができます。蛍光の応用には通常より高い光出力が必要であり、通常はパルスモード（デューティサイクル）を使用してより安全にLED電流を増加させる。デューティサイクルとは、パルスサイクル內(nèi)で、全時(shí)間に対する通電時(shí)間の割合です。例えば、50%のデューティサイクルで動作するLEDは、オフとオンの時(shí)間がちょうど半分ずつです。各種駆動電流とデューティサイクルにおける正規(guī)化光出力を下図に示します。

ここでは異なるデューティサイクルが正規(guī)化光出力に及ぼす影響を見たが，オン時(shí)間は500μsで一定であった。正規(guī)化電力は、最大定格動作電流100 mAの場合（適切なヒートシンクを加える）の光出力に対する相対光出力です。

高電流でLEDを操作するとLEDの溫度が下がり、壽命や光の出力に影響します。デューティサイクルの最適化は，駆動電流の接合溫度への影響を最大限に低減し，LEDの性能を維持できる。上の図は、デューティサイクルがLEDの接合溫度を維持する効果を示しています。5%のデューティサイクルで動作することで，光出力の3倍以上が達(dá)成でき，接合溫度に対する影響が最小となる。

この図は異なるデューティサイクルが接合溫度に及ぼす影響を示し，オープン時(shí)間は500μsで一定に保たれている。

過熱はLEDの光出力と壽命に悪影響を及ぼす。長期的には、この熱はLEDの壽命を低下させます。長い波長のLEDに比べてエネルギーが熱に変換する割合が大きいため、UVC LEDを設(shè)計(jì)する際には熱管理が非常に重要である。正確な熱管理は、接合溫度を所與の応用に必要な低溫度に維持し、LEDの性能を維持することができる。受動的および能動的な冷卻方式に加えて，選択したPCBはより良い放熱を?qū)g現(xiàn)できる。

ラジエーターを持たないFR 4とアルミニウムコアPCBの熱ディスク溫度（a）と、ラジエーターを持たないアルミニウムコアPCBの熱ディスク溫度（b）とを比較する。

FR 4は最も一般的なPCB材料の一つであり、そのコストは比較的低いが、熱伝導(dǎo)率は低い。熱負(fù)荷が高い系では，金屬コアPCBはより良い熱伝導(dǎo)性を有し，より優(yōu)れた選択である。放熱の需要が増加するにつれて、設(shè)計(jì)者は通常PCB面積を増加する傾向があり、放熱シートを添加して、放熱管理を?qū)g現(xiàn)する。さらなる放熱が必要なら、デザイナーはより多くのアクティブ冷卻技術(shù)を採用することができます。