La luz ultravioleta se produce entre los espectros visible y de rayos X. El rango de longitud de onda ultravioleta se especifica entre 10 nm y 400 nm; sin embargo, muchas empresas optoelectrónicas también consideran que las longitudes de onda de hasta 430 nm están en el rango de los rayos ultravioleta. La luz ultravioleta recibe su nombre debido al color "violeta" que produce en la parte visible del espectro, aunque gran parte de la salida de luz ultravioleta no es visible para el ojo humano.
Espectro de color que resalta UV-A, UV-B y UV-C
Los LED UV han experimentado un enorme crecimiento en los últimos años. Esto no es solo el resultado de los avances tecnológicos en la fabricación de dispositivos UV de estado sólido, sino de la creciente demanda de métodos ecológicos para producir luz ultravioleta, que actualmente está dominada por las lámparas de mercurio. La oferta actual de LED UV en el mercado de la optoelectrónica consiste en productos que van desde aproximadamente 265 nm a 420 nm con una variedad de estilos de paquetes que incluyen orificio pasante, montaje en superficie y COB (Chip-On-Board). Hay muchas aplicaciones únicas para los emisores de LED UV; sin embargo, cada uno depende en gran medida de la longitud de onda y la potencia de salida. En general, la luz ultravioleta para LED se puede dividir en 3 áreas generales. Estos se clasifican como UV-A, UV-B y UV-C. (Vea el cuadro a continuación)
Aplicaciones Los dispositivos de tipo UVA "superior" han estado disponibles desde finales de la década de 1990. Estos LED se han utilizado tradicionalmente en aplicaciones como la detección o validación de falsificaciones (moneda, licencia de conducir, documentos, etc.) y forense (investigaciones de la escena del crimen), por nombrar algunas. Los requisitos de potencia de salida para estas aplicaciones son muy bajos y las longitudes de onda reales utilizadas se encuentran en el rango de 390 nm a 420 nm. Las longitudes de onda más bajas no estaban disponibles en ese momento para uso en producción. Como resultado de su longevidad en el mercado y la facilidad de fabricación, estos tipos de LED están fácilmente disponibles en una variedad de fuentes y son los menos costosos de todos los productos UV. El área de componentes de LED UVA “intermedios” ha experimentado el mayor crecimiento en los últimos años. La mayoría de las aplicaciones en este rango de longitud de onda (aproximadamente 350 nm - 390 nm) son para el curado UV de materiales comerciales e industriales como adhesivos, recubrimientos y tintas. Los LED ofrecen ventajas significativas sobre las tecnologías de curado tradicionales como el mercurio o los fluorescentes debido a una mayor eficiencia, un menor costo de propiedad y la miniaturización del sistema. La tendencia a utilizar LED para el curado está aumentando a medida que la cadena de suministro está presionando continuamente para adoptar la tecnología LED. Aunque los costos de este rango de longitud de onda son significativamente mayores que el área superior de UVA, los rápidos avances en la fabricación, así como el aumento de los volúmenes, están reduciendo constantemente los precios. Los rangos de UVA "inferior" y UVB "superior" (aproximadamente 300 nm - 350 nm) son la introducción más reciente al mercado. Estos dispositivos ofrecen el potencial de ser utilizados en una variedad de aplicaciones que incluyen curado UV, biomédico, análisis de ADN y varios tipos de detección. Existe una superposición significativa en los 3 rangos espectrales UV; por lo tanto, uno debe considerar no solo qué es lo mejor para la aplicación, sino también cuál es la solución más rentable, ya que cuanto menor es la longitud de onda, generalmente mayor es el costo del LED. Los rangos de UVB “inferior” y UVC “superior” (aproximadamente 250 nm - 300 nm) es un área que aún está en su infancia, sin embargo, existe un gran entusiasmo y demanda por este producto en los sistemas de purificación de aire y agua. Actualmente solo hay un puñado de empresas que son capaces de fabricar LED UV en este rango de longitud de onda e incluso una cantidad menor que produce productos con suficientes características de vida útil, confiabilidad y rendimiento. Como resultado, los costos de los dispositivos en el rango UVC / B siguen siendo muy altos y pueden resultar prohibitivos en algunas aplicaciones. La introducción del primer sistema de desinfección comercial basado en LED UVC en 2012 ha ayudado a hacer avanzar el mercado hacia donde muchas empresas ahora buscan seriamente productos basados en LED. Precauciones Una pregunta común con respecto a los LED ultravioleta es: ¿Presentan algún riesgo de seguridad? Como se describió anteriormente, existen diferentes niveles de luz ultravioleta. Una de las fuentes más comúnmente utilizadas y conocidas para producir radiación ultravioleta es la "bombilla de luz negra". Este producto se ha utilizado durante décadas para producir un efecto de brillo o fluorescencia en tipos específicos de carteles, así como para otras aplicaciones, como la autenticación de pinturas y moneda. La luz que se produce al comprender las aplicaciones y precauciones del LED ultravioleta
estas bombillas se encuentran típicamente en el espectro UVA "superior", que es el más cercano en longitud de onda al rango visible con una energía relativamente baja. Esta porción del espectro UVA es el más seguro de los tres espectros de luz ultravioleta, aunque la alta exposición se ha relacionado con el cáncer de piel en los seres humanos, así como con otros problemas potenciales como la aceleración del envejecimiento de la piel. Los LED (a diferencia de las bombillas de tipo incandescente o fluorescente estándar) también son altamente direccionales con ángulos de visión muy estrechos. Mirar directamente a un LED UV puede ser perjudicial para los ojos. Es mejor limitar la exposición a productos que producen rayos UVA. La UVC y gran parte de los espectros de luz UVB se utilizan principalmente con fines germicidas y de esterilización. La luz producida en estas longitudes de onda no solo es dañina para los microorganismos, sino que también es peligrosa para los seres humanos y otras formas de vida que puedan entrar en contacto con ella. Estas lámparas LED siempre deben estar protegidas y nunca deben ser visibles a simple vista, aunque pueda parecer que el dispositivo emana poca o ninguna luz. La exposición a estas longitudes de onda puede causar cáncer de piel y pérdida o deterioro temporal o permanente de la visión. Todos los dispositivos UV deben tener etiquetas de advertencia similares a la etiqueta que se muestra a continuación (proporcionada por Marktech Optoelectronics). Además, antes de comprar un LED UVC o UVB, muchos fabricantes requieren que cada cliente firme un documento que indique que comprende y acepta las precauciones relativas al uso y manejo de estos productos.
Figura 3, Esquema del LED estándar.
Por Vincent C. Forte - enero de 2014 Vincent es director de tecnología de Marktech Optoelectronics en Latham, Nueva York. Ha estado en el campo de la optoelectrónica durante casi 30 años y es autor o coautor de varios artículos relacionados con la tecnología LED. Muchas mejoras significativas de los LED y sus aplicaciones han sido el resultado directo de las aportaciones y la experiencia práctica de Vincent.
