Definition UV-LED

Warum UV-LED-Technik?
UV-LED
MH-LAMPE
Noch vor zwei Jahren war die Anwendung der LED-Technik in der Siebschablonen-Belichtung von der Lichtleistung sowie den hohen Kosten undenkbar. Die rasante Entwicklung
insbesondere bei der High-Power-UV-Diodentechnik eröffnet den Produkten der UVBelichtung völlig neue Möglichkeiten.
GRAPHOTEX UV-TECHNIK mit der Erfahrung von über 30 Jahren in der Kopiertechnik war
schon immer ein Vorreiter bei der Herstellung von kundenspezifischen UV-Belichtern.
Mit dem bekannten und bewährtem MHX-System konnte man die Belichtungszeiten verbunden mit der gleichmäßigen Ausleuchtung speziell in der Großformat-Belichtung schlagartig reduzieren.
Lange Zeit beobachtete man die Entwicklung in der Hochleistungs-Diodentechnik welche
zwar enorme Vorteile brachte, aber auch Probleme hinsichtlich der Wärmeentwicklung in
Verbindung mit der abgegebenen UV-Leistung brachte. Man fand einen LED-Hersteller, mit
dem man diese Problematik auf ein Minimum senken konnte.
Nun war es endlich möglich, eine lineare UV-Lichtausbeute mit einer Abweichung von unter
1% zu erreichen und den Abstrahlwinkel nahezu senkrecht auf das Kopiergut auftreffen zu
lassen.
Betrachtet man den Spektralen Energieverlauf beider Systeme, so wird deutlich, wie groß die
Ausbeute der High-Power-UV-LED’s gegenüber der herkömmlichen MH-Lampe mit
Galliumdotierung ist!
Bei MH-Lampen mit Eisendotierung sieht das Verhältnis nicht viel besser aus!
Nimmt man die MH-Lampe genauer unter die Lupe, so ergibt sich folgende Aufteilung im
Betrieb bei 100% Leistung:
35% Infrarotanteile
15% Sichtbares Licht
30% UV-Licht
20% Wärmeverluste
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Die gesamten Bauteilkosten zum Betrieb einer MH-Lampe liegen zwar momentan noch weit
unter denen der UV-LED’s, betrachtet man aber die enorm niedrigen Betriebskosten sowie
die genannten Vorteile der neuen Technik, so ist diese in kürzester Zeit amortisiert!
In Verbindung mit den bewährten patentierten MHX-Systemen stellte GRAPHOTEX UVTECHNIK erstmals auf der FESPA 2007 auf dem Stand der PRÖLL-SERVICE GmbH in
Berlin seinen neuen UVL-Belichter der Öffentlichkeit vor.
Mit diesem neuen System lässt sich nun auch die bisher kostenintensive und trotzdem
ungleichmäßige Ausleuchtung bei der großformatigen Vertikalbelichtung verwirklichen.
Stellt man die Leistungsaufnahme von MH-Lampen der neuen LED-Technik gegenüber, so
ergeben die alten Systeme eine bis zur 13-fachen Energieaufnahme!
Dazu kommen noch die Kosten für die Beseitigung der enormen Wärmeentwicklung der MHBrenner, dessen Ozonentwicklung, sowie die laufende Ersatzröhrenbeschaffung.
Bemerkenswerte Vorteile zum UVL-System gegenüber den Metall-Halogenid-Lampen:
MH-Lampe
UVL-Diodentechnik
Großer Aufwand
Konstruktiver Aufbau
Kompakt
Schwere Gewichte
Vorschaltgerät
Leicht
Standby
Betriebs-Anlaufzeit
Sofort
Hoch
Wärmeentwicklung
Minimal
Gefährlich
Umweltschutz
Freundlich
Quecksilber
Entsorgung
Keine
Ozon
Geruchsbelästigung
Ohne
Breit
Spektrale Verteilung
Eng, Spitz
1000 Std.
Lebensdauer
20.000 Std.
Gefährlich
Hochspannung, Bruchgefahr
Sicher
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Grundlagen der LED-Technik
Die Glühbirne von Edison führte vor 120 Jahren zu einschneidenden Veränderungen.
Ihre Nachfolgerin, die Leuchtdiode, ist gerade dabei zumindest einen Teil der
Beleuchtungswelt zu revolutionieren.
Leuchtdioden, kurz LED (Licht Emmittiernde Dioden) genannt, basieren auf
Halbleiterverbindungen, die den Strom direkt in Licht verwandeln. Bezogen auf Größe,
Effizienz, Haltbarkeit und Lebensdauer verhalten sich die Leuchtdioden zu
konventionellen Glühlampen wie Halbleiterdioden und Röhrendioden. Sie werden die
Beleuchtungstechnik in ähnlicher Weise verändern, wie die Halbleitertechnologie
schon die Elektronik verändert hat.
Die Strahlungserzeugung erfolgt durch Rekombination von Ladungsträgerpaaren in
einem Halbleiter mit entsprechendem Bandabstand. Der Bandabstand und damit die
Wellenlänge des Lichtes ist durch die Wahl der Halbleiterstoffe in Zusammenhang mit
dem entsprechenden Dotiermaterial bestimmt.
Die LED dient zur Erzeugung einer (im Vergleich zu Temperaturstrahlern)
schmalbandigen Strahlung im UV, im sichtbaren oder Infrarotbereich. Auch die
Laserdiode beruht auf dem LED-Konzept.
Anders als Glühlampen bzw. Metallhalogenidlampen sind Leuchtdioden keine
Temperaturstrahler, sie emmittieren Licht in einem begrenzten Spektralbereich, das
Licht ist nahezu monochrom.
Durch die gezielte Auswahl der Halbleitermaterialien sowie der Dotierung können die
Eigenschaften des erzeugten Lichtes variirt werden. Vor allem der Spektralbereich und
die Effizienz lässt sich so beeinflussen.
Aluminiumgalliumarsenid (ALGaAs) – rot und Infrarot, bis 1000 nm Wellenlänge.
Galliumphosphid (GaP) – grün.
Indiumgalliumnitrid (InGaN) – UV – von 360 bis 410 nm Wellenlänge.
LED’s sind bis zum 100 MHz-Bereich modulierbar und benötigen nur eine niedrige
Versorgungsspannung. Im Gegensatz zur Metallhalogenidlampe sind sie
unempfindlich gegen mechanische Stöße, sie haben keinen Hohlkörper, der
implodieren kann. Die Größe der Leuchtfläche liegt bei etwa 10 bis 50 qmm, praktisch
hat man also eine Punktförmige Strahlungsquelle verfügbar.
Nachdem die LED lange Zeit aufgrund geringer Lichtausbeute und fehlender
Verfügbarkeit aller Lichtfarben, speziell im UV-Bereich hauptsächlich als
Indikationslampen, in Siebensegment- und Punktmatrixanzeigen eingesetzt wurden,
erschließen sich der LED nun weite Einsatzbereiche wie z.B. in der UV-Belichtung,
Polymerisation von Kunststoffen usw.
Betreffend der Effizienz gab es Ende 2006 einen revolutionären Durchbruch, wobei ein
bestimmter Hersteller UV-LED’s mit 120 Lumen pro Watt vorgestellt hat, was auch für
die als effizient bekannten Gasentladungslampen ein guter Wert ist.
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Alterung und Lebensdauer der UV-LED
Bei den bekannten Standard LED’s können Betriebszeiten von 100.000 Stunden (das
entspricht über 11 Jahre ununterbrochener Leuchtdauer) erreicht werden, bei Hocheffizienten High-Power-UV-LED’s liegt der Wert bei ca. 10.000 bis 50.000 Stunden.
Die von GRAPHOTEX eingesetzten Hochleistungs-UV-LED’s (hauptsächlich InGaN)
werden mit höheren Strömen betrieben und verlangen besondere Bauformen und
Anforderungen der LED sowie der Leiterplatten, um die entstehende Wärme effektiv
vom Chip abzuleiten, welche ein ausgewogenes Wärme-Management verlangen.
Speziell bei UV-LED’s sollten auch bestimmte ausgewählte Materialien, wie z.B.
Glaslinsen eingesetzt werden, da die UV-Strahlung im Laufe der Betriebszeit die oft
verwendeten Kunststofflinsen eintrübt!
UV-Strahlung
LED’s, die sich für Beleuchtungszwecke einsetzen lassen, gibt es noch nicht lange
und bilden nur einen Teil aller LED’s. Ein sehr großer Teil aller produzierten LED’s
werden in der Optoelektronik, zum Beispiel in der Datenübertragung und in Sensoren
eingesetzt. Deshalb und weil LED’s ähnlich wie Halbleiter funktionieren, werden sie als
Optoelektronische Bauteile wie Laserlichtquellen nach Grad der Augengefährdung
klassifiziert.
Ein Sonderfall sind die UV-LED’s, die für spezielle Belichtungszwecke eingesetzt
werden. Das UV-Licht ist in einem bestimmten Wellenbereich für das menschliche
Auge nicht sichtbar, deshalb wirken die natürlichen Abwehrreaktionen wie
Lidschlussreflex oder Pupillenkontraktion nicht, welche die Augen (wie auch die Haut)
schützen. Da auch das UV-Licht eine gewisse Energie aufweist, kann der direkte Blick
in eine UV-Lichtquelle den Augen und der Haut schaden.
Aus diesem Grund werden spezielle Hochleistungs-UV-Lichtquellen nur in
geschlossenen Gehäusen betrieben.
Vertrieb durch Pröll Services GmbH, Treuchtlinger Str. 29, 91781 Weißenburg i. Bay.
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