A luz ultravioleta ocorre entre os espectros do visível e do raio-x. A faixa de comprimento de onda ultravioleta é especificada como 10 nm a 400 nm; no entanto, muitas empresas optoeletrônicas também consideram comprimentos de onda de até 430 nm na faixa de UV. A luz ultravioleta recebe este nome devido à cor “violeta” que produz na parte visível do espectro, embora grande parte da saída da luz ultravioleta não seja visível ao olho humano.
Espectro de cores destacando UV-A, UV-B e UV-C
Os LEDs UV tiveram um grande crescimento nos últimos anos. Isso não é apenas o resultado dos avanços tecnológicos na fabricação de dispositivos ultravioleta de estado sólido, mas também da demanda cada vez maior por métodos ecologicamente corretos de produção de luz ultravioleta, que atualmente é dominada por lâmpadas de mercúrio. A oferta atual de LEDs UV no mercado de optoeletrônica consiste em produtos que variam de aproximadamente 265nm - 420nm com uma variedade de estilos de embalagem, incluindo orifício, montagem em superfície e COB (Chip-On-Board). Existem muitas aplicações exclusivas para emissores de LED UV; no entanto, cada um depende muito do comprimento de onda e da potência de saída. Em geral, a luz ultravioleta para LEDs pode ser dividida em 3 áreas gerais. Estes são classificados como UV-A, UV-B e UV-C. (Veja o gráfico abaixo)
Aplicações Os dispositivos do tipo UVA “superior” estão disponíveis desde o final dos anos 1990. Esses LEDs têm sido tradicionalmente usados em aplicações como detecção ou validação de falsificação (moeda, carteira de motorista, documentos, etc.) e perícia (investigações de cenas de crime), para citar alguns. Os requisitos de potência de saída para essas aplicações são muito baixos e os comprimentos de onda reais usados estão na faixa de 390nm - 420nm. Naquela época, comprimentos de onda mais baixos não estavam disponíveis para uso em produção. Como resultado de sua longevidade no mercado e facilidade de fabricação, esses tipos de LEDs estão disponíveis em uma variedade de fontes e são os mais baratos de todos os produtos UV. A área de componentes UVA LED “intermediários” teve o maior crescimento nos últimos anos. A maioria das aplicações nesta faixa de comprimento de onda (aproximadamente 350nm - 390nm) são para cura UV de materiais comerciais e industriais, como adesivos, revestimentos e tintas. Os LEDs oferecem vantagens significativas sobre as tecnologias de cura tradicionais, como mercúrio ou fluorescente, devido ao aumento da eficiência, menor custo de propriedade e miniaturização do sistema. A tendência de utilização de LEDs para a cura está aumentando à medida que a cadeia de suprimentos está continuamente pressionando para adotar a tecnologia LED. Embora os custos dessa faixa de comprimento de onda sejam significativamente maiores do que a área UVA superior, os rápidos avanços na fabricação, bem como o aumento dos volumes, estão constantemente reduzindo os preços. As faixas de UVA “inferior” e “superior” de UVB (aproximadamente 300nm - 350nm) são a introdução mais recente no mercado. Esses dispositivos oferecem potencial para serem usados em uma variedade de aplicações, incluindo cura UV, biomédica, análise de DNA e vários tipos de detecção. Há uma sobreposição significativa em todas as 3 faixas espectrais de UV; portanto, deve-se considerar não apenas o que é melhor para a aplicação, mas também qual é a solução mais econômica, pois quanto menor o comprimento de onda, normalmente maior o custo do LED. As faixas de UVB “inferior” e UVC “superior” (aproximadamente 250nm - 300nm) é uma área que ainda está em sua infância, no entanto, há grande entusiasmo e demanda por este produto em sistemas de purificação de ar e água. Atualmente, há apenas um punhado de empresas que são capazes de fabricar LEDs UV nesta faixa de comprimento de onda e até mesmo uma quantidade menor que está produzindo produtos com vida útil, confiabilidade e características de desempenho suficientes. Como resultado, os custos dos dispositivos na faixa de UVC / B ainda são muito altos e podem ter um custo proibitivo em algumas aplicações. A introdução do primeiro sistema comercial de desinfecção com base em LED UVC em 2012 ajudou a impulsionar o mercado, onde muitas empresas estão agora buscando seriamente produtos baseados em LED. Precauções Uma pergunta comum em relação aos LEDs ultravioleta é: Eles apresentam algum risco à segurança? Conforme descrito acima, existem diferentes níveis de luz ultravioleta. Uma das fontes mais comumente usadas e familiares para a produção de UV é a “lâmpada negra”. Este produto tem sido usado por décadas para produzir um efeito brilhante ou fluorescente em tipos específicos de pôsteres, bem como para outras aplicações, como autenticação de pinturas e moeda. A luz sendo produzida por Compreendendo as Aplicações e Precauções do LED Ultravioleta
essas lâmpadas estão normalmente no espectro UVA “superior”, que é o mais próximo em comprimento de onda da faixa visível com energia relativamente baixa. Esta parte do espectro UVA é a mais segura dos três espectros de luz ultravioleta, embora a alta exposição tenha sido associada ao câncer de pele em humanos, bem como a outros problemas potenciais, como acelerar o envelhecimento da pele. LEDs (em oposição às lâmpadas incandescentes ou fluorescentes padrão) também são altamente direcionais com ângulos de visão muito estreitos. Olhar diretamente para um LED UV pode ser prejudicial aos olhos. É melhor limitar a exposição a produtos que produzem UVA. O UVC e muitos dos espectros de luz UVB são usados principalmente para fins germicidas e de esterilização. A luz produzida nesses comprimentos de onda não é apenas prejudicial para os microorganismos, mas também para os humanos e outras formas de vida que possam entrar em contato com ela. Essas lâmpadas LED devem ser sempre blindadas e nunca visíveis a olho nu, embora possa parecer que pouca ou nenhuma luz está emanando do dispositivo. A exposição a esses comprimentos de onda pode causar câncer de pele e perda ou deficiência temporária ou permanente da visão. Todos os dispositivos UV devem ter etiquetas de advertência semelhantes à etiqueta mostrada abaixo (fornecida pela Marktech Optoelectronics). Além disso, antes de adquirir um LED UVC ou UVB, muitos fabricantes exigem que cada cliente assine um documento declarando que compreende e concorda com as precauções relativas ao uso e manuseio desses produtos.
Figura 3, esquema do LED padrão.
Por Vincent C. Forte - Janeiro de 2014 Vincent é Diretor de Tecnologia da Marktech Optoelectronics em Latham, Nova York. Ele está no campo da optoeletrônica há quase 30 anos e é autor ou co-autor de vários artigos relacionados à tecnologia LED. Muitos aprimoramentos significativos para LEDs e suas aplicações resultaram diretamente da contribuição e experiência prática de Vincent
