紫外发光二极管(UV-LED)技术对食品微生物灭活应用的研究进展

紫外辐照是一种非热杀菌技术,汞蒸气紫外灯是现阶段用于食品卫生处理的主要设备,但受某些因素影响,汞灯的生产使用将逐渐变少,被环保节能的紫外发光二极管(UV-LED)取代是一种不可避免的趋势。本文根据UV-LED发光原理和多波长耦合应用的特点,综述了对微生物灭活的机理、探究了影响灭活效果的因素(波长、紫外剂量和物料特性)、处理食品的灭菌效果以及对部分食品品质的影响,为UV-LED在食品领域的杀菌处理工艺和设备参数优化提供参考。

基于分离多量子垒电子阻挡层的AlGaN基深紫外发光二极管

通过分离多量子垒电子阻挡层(EBL)结构,实现了AlGaN基DUV-LED器件性能的提升。由仿真结果可得,与传统的块状EBL相比,采用分离多量子垒结构的EBL可以获得更高的空穴浓度和辐射复合速率。这得益于EBL中间的夹层形成了空穴加速区,使得空穴在加速区获得能量,从而提高了空穴注入效率。另外,多量子势垒结构还能够通过提高电子势垒有效抑制电子泄漏,从而大幅度提升器件性能。综上所述,多量子垒电子阻挡层的引入可以显著提升AlGaN基DUV-LED器件的性能。

基于BCPO发光材料近紫外有机发光二极管的电致发光效率与稳定性

近十年来,制备近紫外有机发光二极管成为有机电子学领域的研究热点之一.但是当器件的电致发光波长延伸到400 nm以下后,对器件中各功能层的材料选择提出了更高要求.本实验中,以宽带隙小分子材料BCPO(bis-4-(N-carbazolyl)phenyl)phenylphosphine oxide)为发光层,基于BCPO的发射光谱确定了电子传输材料和空穴传输材料,制备了电致发光峰位波长在384 nm附近的近紫外有机发光二极管.在最佳的器件结构下,器件的最大外量子效率达到2.98%,最大辐射功率达到38.2 mW/cm^(2).电致发光谱中波长在400 nm以下的近紫外光占比为57%.结果表明器件在恒压模式下展示了良好的稳定性,此外,对影响器件稳定性的多个关键因素给予了深入的分析.

超晶格电子阻挡层周期数对AlGaN基深紫外发光二极管性能的影响

在AlGaN基深紫外发光二极管(DUV-LEDs)中设计了具有不同周期数的超晶格电子阻挡层(SL-EBL)结构,研究了SL-EBL周期数对DUV-LEDs发光效率、I-V特性、可靠性及有源区载流子复合机制的影响.研究结果表明,随着SL-EBL的周期数增加,DUV-LEDs的光输出功率(LOP)、外量子效率(EQE)和电光转换效率(WPE)均呈先上升后下降的趋势,同时泄漏电流减小,可靠性提升.当周期数为7时(厚度为28 nm),DUV-LEDs裸芯的EQE和WPE均达到最大值,在7.5 mA注入电流下分别为3.5%和3.2%.能带模拟结果证明了增加SL-EBL周期数可以有效提升电子势垒高度,而几乎不改变空穴势垒高度.然而,当SL-EBL超过一定厚度时,抑制了空穴向有源区的注入,导致EQE和WPE随SL-EBL周期数变化出现拐点.研究了SL-EBL周期数对DUV-LEDs载流子复合机制的影响,发现增加SL-EBL周期数可以有效地降低有源区内载流子非辐射复合.

Eu^(2+)/Ce^(3+)激活的近紫外LED用发光材料研究进展

作为新一代固态照明光源,白光LED在能量转换效率、亮度、化学稳定性和环保性等多方面显示出突出的性能优势,广泛应用于照明领域。而在其多种白光构筑方式中,“近紫外LED+多色荧光粉”更有利于实现高显色指数和低色温的健康照明,这种方法受到高度关注,高品质多色发光材料的开发和性能调控也是近年来的研究热点。本文主要介绍了Eu^(2+)/Ce^(3+)激活的近紫外LED用发光材料的最新进展,包括商用荧光粉的性能优化和新体系的开发,讨论了材料设计和性能调控的手段。最后,对近紫外LED用发光材料的部分机遇和挑战进行了讨论,从而对白光LED的发展提供一定的参考和指导。

可用于近紫外LED芯片的铕-铱双金属配合物红光共聚荧光粉

本研究以Ir配合物FIrPic作为Eu离子的配体,合成了一种新的Eu-Ir双金属配合物Eu(FIrPic)_(2)(Phen)UA,并通过自由基聚合成功制备了红色发光荧光共聚物PM-Eu-Ir,适用于商用近紫外芯片型LED。在不影响Eu^(3+)离子的荧光发射特性的前提下,加入Ir-配合物可以有效地敏化Eu^(3+)离子,增强其对400 nm紫外光的吸收。在365 nm紫外光激发下,共聚物PM-Eu-Ir在612 nm处显示出最强的发射峰,其CIE坐标为(0.461,0.254),这与365 nm近紫外芯片非常吻合。红色共聚荧光粉PM-Eu-Ir的微观形貌为典型的多层空间网络结构,除了表现出明显的红光发射和634.54μs的荧光寿命外,还在25~250℃的宽温范围内具有优异的热稳定性。使用共聚物PM-Eu-Ir制作的LED发出的红光亮度为149800 cd/m^(2)。研究结果表明,所制备的共聚荧光粉可作为红光元件用于制造近紫外芯片白光LED。

AlGaN基深紫外LED的可靠性研究及寿命预测

围绕AlGaN基深紫外LED的外延生长、工艺制备等因素对深紫外LED可靠性的影响以及加速寿命预测等方面开展了系统的研究。探索了量子垒(Quantum Barrier,简称QB)中Al组分、电子阻挡层(Electron Barrier Layer,简称EBL)中Al组分、同尺寸芯片不同台面面积等因素对深紫外LED可靠性的影响,确定QB结构Al组分为74%,EBL结构Al组分为75%,台面面积为P68。对优化后的深紫外LED设计了热、电应力老化试验,结合阿伦纽斯模型、逆幂律模型、指数最小二乘拟合对深紫外LED的寿命进行预测。实验结果表明,随着电、热应力的增加,深紫外LED可靠性随之降低,阿伦纽斯模型预测寿命为5027 h,逆幂律模型预测寿命为5400 h,正常工作电流40 mA下,深紫外LED实际寿命为5582 h,逆幂律模型预测精度较阿伦纽斯模型提升了6.7%。本研究将为提高深紫外LED的可靠性和产品应用普及提供坚实的理论基础。

发光二极管显示屏标准化研究

随着行业规模的扩大,发光二极管的标准化和规范化需求越来越迫切。研究了国内发光二极管显示屏的标准制定和标准体系框架,分析了SJ/T 11281—2017《发光二极管(LED)显示屏测试方法》中发光二极管显示屏的机械、光学及电学性能参数和对应的测试方法,介绍了近几年测试方法相关研究进展,提出行业标准的制定和完善对于整个LED显示屏行业发展的重要意义。

柔性白光有机发光二极管的研究进展

作为新一代自发光显示器件,有机发光二极管(OLED)已经逐渐开始商业化。柔性白光技术是未来显示和照明市场不可或缺的组成部分,因此柔性白光OLED(FWOLED)的开发必要且迫切。首先介绍了FWOLED的基本概念,总结了实现柔性白光器件的五个重要因素,包括柔性衬底、导电电极、器件结构、光取出技术和柔性封装;随后分类概括了各种FWOLED的实现策略,包括荧光、磷光、延迟荧光、混合型FWOLED;接着综述了其他类型的柔性白光自发光技术器件,如柔性白光量子点发光二极管(QLED)、柔性白光钙钛矿LED(PeLED)和柔性白光胶体量子阱LED(CQW⁃LED);最后,对FWOLED的未来发展进行了总结和展望。

AlGaN基深紫外微型发光二极管的研究进展(特邀)

随着AlGaN基深紫外发光二极管(DUV LED)的发展,其不仅在杀菌消毒领域得到广泛应用,在日盲紫外光通信领域的应用也受到越来越多的关注。这主要是由于相比其他的紫外光源(如汞灯、激光),其具有功耗低、设计灵活且调制带宽高的优势。而DUV LED的带宽严重依赖于器件尺寸,器件尺寸越小,其带宽越高。但是,随着深紫外微型发光二极管(μLED)的尺寸减少,尽管其带宽得到提高,但是其光功率却急剧下降,这严重限制了深紫外μLED在光通信中的应用。文中主要总结了深紫外μLED作为日盲紫外光通信光源的研究现状和综合分析尺寸效应引起器件性能的变化及其机理;并分析出低的光提取效率和严重的自热效应是影响深紫外μLED光功率的两个主要因素。进而综述了各种提高深紫外μLED光提取效率和改善热学特性的方法。文中将为从事深紫外μLED研究的工作者提供一定的研究方向指导。

短波紫外线结合发光二极管红光辐照对香椿保鲜效果的影响

目的比较短波紫外线(ultraviolet C,UV-C)与发光二极管(light-emitting diode,LED)红光复合辐照和单一LED红光辐照对贮藏期香椿采后保鲜效果的影响。方法将挑选后的香椿分为3组,在4℃下贮藏,通过测定感官指标、失重率、色差值、可溶性固形物含量、维生素C(vitamin C,VC)含量、还原糖含量、菌落总数、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、过氧化物酶(peroxidase,POD)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性指标比较不同处理的差异。结果将红光复合辐照与单一LED红光辐照的处理效果比较后发现:在外观品质方面,前者显著地提高香椿的感官品质,其感官品质评分比对照高9.6分;有效地降低香椿的失重率,其失重率仅为对照的52.5%;在营养品质上,前者可以保持更高的可溶性固形物、VC和还原糖含量,其VC含量是对照的11.1倍;前者不仅有效地抑制香椿叶片中微生物的生长,还显著地减缓MDA含量的积累,其MDA含量只有对照的72.3%;前者还保持更高的DPPH自由基清除能力,也显著地提高POD和PPO的活性,其PPO活性比对照高32.4%。结论UV-C结合LED红光辐照和单一LED红光辐照都有利于保持香椿的贮藏品质,UV-C结合LED红光复合辐照对香椿的保鲜效果更好。

近紫外白光LED用铕(Ⅲ)配合物发光材料的应用研究进展

白光发光二极管(LED)具有高效、环保等优点,可广泛应用于照明领域。本文以稀土配合物为切入点,介绍了发光材料的发光原理,对相关的稀土配合物发光材料及其制备方法进行了总结,阐明了配合物的荧光强度主要受到发射态的能量、激发三重态到稀土离子共振态的能量转移效率、配体对紫外光的吸收强度等因素的影响,并就如何提高铕配合物的性能,扩大在LED上的应用进行了展望。

功率15mW的紫外发光二极管（LED）

Al-Ga—N系紫外LED用材料由于P型层霍尔浓度低，以致存在着无法改善其决定功率效率的电子注入效率问题。为解决这一问题，日本理化学研究所在其电子阻塞层内引入了多重量子壁障（MQB），从而在250nm波长下往发光层内的电子注入效率从过去的10％～30％提高到了80％以上。由于MQB的引人而导致的紫外光输出高效率化，不仅更有效地用于医疗、

紫外发光二极管发展现状及展望

紫外波段依据波长通常可以划分为：长波紫外或UVA（320〈λ≤400nm）、中波紫外或UVB（280〈λ≤320nm）、短波紫外或UVC（200〈λ≤280 nm）以及真空紫外VUV（10〈λ≤200nm）。紫外发光二极管（LED）因其在激发白光、生化探测、杀菌消毒、净化环境、聚合物固化以及短距离安全通讯等诸多应用领域有着巨大的潜在应用价值而备受关注。此外,基于氮化铝镓（AIGaN）材料的紫外LED也是目前氮化物技术发展和第三代半导体材料技术发展的主要趋势,拥有广阔的应用前景。

发光二极管(LED)红蓝光照对不同水稻品种秧苗素质的影响

为探讨水稻育秧的光需求规律,促进水稻工厂化育秧的开展,以合丰和黄秀2个水稻品种为材料,研究了发光二极管(LED)红蓝单色光照对水稻秧苗素质的影响。结果表明,LED红蓝单色光长时间照射水稻秧苗,会影响秧苗的正常生长,导致秧苗素质较对照(普通荧光灯)下降。与红光处理相比,蓝光处理的水稻秧苗的光合色素含量下降较快,但使体内叶绿素a和类胡萝卜素含量维持在较高水平。蓝光处理抑制水稻秧苗的伸长生长,根长、株高都低于红光处理,却可以增加秧苗根数、茎粗,增加干物质积累,使壮苗指数等秧苗素质指标优于红光处理。这说明红蓝单色LED光源不能作为独立光源用于水稻工厂化育秧。

近紫外白光LED用KBa_2(NbO_3)_5∶Eu^(3+)红色荧光粉的合成与发光性能

采用高温固相法制备了稀土离子Eu3+掺杂KBa2(Nb O3)5(KBN)新型红色荧光粉,用X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)对其晶体结构和发光性能进行了表征。XRD表明KBa2(Nb O3)5的晶体结构没有随着Eu3+掺杂量的改变而改变,随着Eu3+掺杂量的增加,各衍射峰的位置向高衍射角偏移;SEM表明荧光粉样品晶体发育较好;荧光光谱表明Eu3+掺杂KBa2(Nb O3)5荧光粉在398 nm有最强激发峰,发射光谱的最强峰随Eu3+浓度增加从593 nm(5D0→7F1)变为613 nm(5D0→7F2)。当Eu3+的掺杂摩尔分数x在0.1~0.5范围内时,发光强度和红光色纯度随着Eu3+的浓度增加而增加,无浓度猝灭现象出现。

不规则H形量子势垒增强AlGaN基深紫外发光二极管性能

针对AlGaN基多量子阱中有效的平衡载流子注入问题,研究了有源区势垒层中Al组分调制形成的非规则H形量子势垒对AlGaN基深紫外发光二极管(LED)器件性能的影响及载流子的输运行为。研究发现,与多量子阱中常用的单Al组分势垒相比,加入Al组分较高的双尖峰势垒可以有效地提高内量子效率和光输出功率。进一步研究表明,电子在有源区因凸起的尖峰势垒而得到了有效的阻挡,减少了电子的泄露,而空穴获得更多的动能从而穿过较高的势垒进入有源区。因此,采用非对称H形量子势垒的深紫外LED器件中载流子输运实现了较好的平衡,量子阱中的载流子复合速率远高于普通的深紫外发光二极管。

紫外发光二极管材料和器件研发热点

基于半导体材料的紫外发光二极管(UVLED)具有节能、环保和寿命长等优点,在杀菌消毒、医疗和生化检测等领域有重大的应用价值。近年来,半导体紫外光电材料和器件在全球引起越来越多的关注,成为研发热点。2018年12月9-12日,由中国科学院半导体研究所主办的第三届“国际紫外材料与器件研讨会”(IWUMD-2018)在云南昆明召开,来自十二个国家的270余位代表出席了会议。

紫外光发光二极管用铋与铕离子掺杂的氧化钇红光荧光体研究

将铋离子(Bi3+)加入铕离子掺杂的氧化钇红色荧光体中, 探讨了其结构与光学性质. 发现加入铋离子能促进红色荧光体于300～380 nm的紫外线能量吸收, 此乃由于铋离子吸收紫外线能量再以能量转移的方式传给铕离子.

发光二极管LED光源模型研究

发光二极管LED,由于其自身的耐震动、抗冲击、长寿命和无污染等独特的优点,随着发光效率的提高,其应用面不断扩大。该文提出的光源迭加模型,更准确反映LED光强随发光角度渐变的特性,经过详细论证,完全可行,且操作简单,易于实现,只要追迹的光线足够多,误差就非常之小,效果比较理想,一般设计人员很容易掌握并应用。