La lumière ultraviolette se produit entre les spectres visible et des rayons X. La gamme de longueurs d'onde ultraviolettes est spécifiée de 10 nm à 400 nm ; cependant, de nombreuses sociétés optoélectroniques considèrent également que les longueurs d'onde aussi élevées que 430 nm sont dans la gamme UV. La lumière ultraviolette tire son nom de la couleur «violette» qu'elle produit dans la partie visible du spectre, bien qu'une grande partie de la sortie de la lumière UV ne soit pas visible à l'œil humain.
Spectre de couleurs mettant en évidence les UV-A, UV-B et UV-C
Les LED UV ont connu une croissance considérable au cours des dernières années. Ce n'est pas seulement le résultat des progrès technologiques dans la fabrication de dispositifs UV à semi-conducteurs, mais aussi de la demande toujours croissante de méthodes respectueuses de l'environnement de production de lumière UV qui est actuellement dominée par les lampes au mercure. L'offre actuelle de LED UV sur le marché de l'optoélectronique se compose de produits allant d'environ 265 nm à 420 nm avec une variété de styles de boîtiers, y compris le trou traversant, le montage en surface et le COB (Chip-On-Board). Il existe de nombreuses applications uniques pour les émetteurs à LED UV ; cependant, chacun dépend fortement de la longueur d'onde et de la puissance de sortie. En général, la lumière UV pour les LED peut être décomposée en 3 domaines généraux. Ceux-ci sont classés en UV-A, UV-B et UV-C. (Voir le tableau ci-dessous)
Applications Les appareils de type UVA « supérieurs » sont disponibles depuis la fin des années 1990. Ces LED ont été traditionnellement utilisées dans des applications telles que la détection ou la validation de contrefaçon (devise, permis de conduire, documents, etc.) et la médecine légale (enquêtes sur les scènes de crime) pour n'en nommer que quelques-unes. Les exigences de puissance de sortie pour ces applications sont très faibles et les longueurs d'onde réelles utilisées se situent dans la plage de 390 nm à 420 nm. Les longueurs d'onde inférieures n'étaient pas disponibles à ce moment-là pour une utilisation en production. En raison de leur longévité sur le marché et de leur facilité de fabrication, ces LED de type sont facilement disponibles à partir d'une variété de sources et les moins chères de tous les produits UV. Le domaine des composants LED UVA « moyens » a connu la plus forte croissance au cours des dernières années. La majorité des applications dans cette gamme de longueurs d'onde (environ 350 nm à 390 nm) sont destinées au durcissement UV de matériaux commerciaux et industriels tels que les adhésifs, les revêtements et les encres. Les LED offrent des avantages significatifs par rapport aux technologies de durcissement traditionnelles telles que le mercure ou la fluorescence en raison d'une efficacité accrue, d'un coût de possession inférieur et de la miniaturisation du système. La tendance à l'utilisation des LED pour le durcissement augmente alors que la chaîne d'approvisionnement pousse continuellement à adopter la technologie LED. Bien que les coûts de cette gamme de longueurs d'onde soient nettement supérieurs à ceux de la zone UVA supérieure, les progrès rapides de la fabrication ainsi que l'augmentation des volumes font régulièrement baisser les prix. Les gammes UVA "inférieures" et UVB "supérieures" (environ 300 nm - 350 nm) sont l'introduction la plus récente sur le marché. Ces dispositifs offrent le potentiel d'être utilisés dans une variété d'applications, notamment le durcissement aux UV, les analyses biomédicales, l'analyse de l'ADN et divers types de détection. Il y a un chevauchement significatif dans les 3 gammes spectrales UV ; par conséquent, il faut considérer non seulement ce qui est le mieux pour l'application, mais aussi quelle est la solution la plus rentable, puisque plus la longueur d'onde est faible, plus le coût de la LED est généralement élevé. Les plages UVB « inférieures » et « supérieures » UVC (environ 250 nm – 300 nm) sont un domaine qui en est encore à ses balbutiements, cependant, il existe un grand enthousiasme et une forte demande pour ce produit dans les systèmes de purification d'air et d'eau. Il n'y a actuellement qu'une poignée d'entreprises capables de fabriquer des LED UV dans cette gamme de longueurs d'onde et même une plus petite quantité qui produisent des produits avec des caractéristiques de durée de vie, de fiabilité et de performance suffisantes. En conséquence, les coûts des appareils de la gamme UVC/B sont encore très élevés et peuvent être prohibitifs dans certaines applications. L'introduction du premier système commercial de désinfection à LED UVC en 2012 a contribué à faire avancer le marché là où de nombreuses entreprises recherchent désormais sérieusement des produits à base de LED. Précautions Une question courante concernant les LED ultraviolettes est la suivante : présentent-elles des risques pour la sécurité ? Comme décrit ci-dessus, il existe différents niveaux de lumière UV. L'une des sources les plus couramment utilisées et familières pour produire une sortie UV est l'« ampoule à lumière noire ». Ce produit est utilisé depuis des décennies pour produire un effet brillant ou fluorescent sur des types spécifiques d'affiches ainsi que pour d'autres applications telles que l'authentification de peintures et de devises. La lumière produite par la compréhension des applications et des précautions des LED ultraviolettes
ces ampoules se situent généralement dans le spectre UVA « supérieur », dont la longueur d'onde est la plus proche de la plage visible avec une énergie relativement faible. Cette partie du spectre UVA est la plus sûre des trois différents spectres de lumière UV, bien qu'une exposition élevée ait été liée au cancer de la peau chez l'homme ainsi qu'à d'autres problèmes potentiels tels que l'accélération du vieillissement cutané. Les LED (par opposition aux ampoules à incandescence ou fluorescentes standard) sont également très directionnelles avec des angles de vision très étroits. Regarder directement dans une LED UV peut être nocif pour les yeux. Il est préférable de limiter l'exposition aux produits produisant des UVA. L'UVC et une grande partie des spectres de lumière UVB sont principalement utilisés à des fins germicides et de stérilisation. La lumière produite à ces longueurs d'onde est non seulement nocive pour les micro-organismes, mais elle est également dangereuse pour les humains et les autres formes de vie qui peuvent entrer en contact avec elle. Ces lampes LED doivent toujours être protégées et ne jamais être visibles à l'œil nu, même s'il peut sembler que peu ou pas de lumière émane de l'appareil. L'exposition à ces longueurs d'onde peut provoquer un cancer de la peau et une perte ou une déficience visuelle temporaire ou permanente. Tous les appareils UV doivent avoir des étiquettes d'avertissement similaires à l'étiquette ci-dessous (fournie par Marktech Optoelectronics). De plus, avant d'acheter une LED UVC ou UVB, de nombreux fabricants exigent que chaque client signe un document attestant qu'il comprend et accepte les précautions concernant l'utilisation et la manipulation de ces produits.
Figure 3, schéma de la LED standard.
Par Vincent C. Forte – Janvier 2014 Vincent est Chief Technology Officer de Marktech Optoelectronics à Latham, New York. Il œuvre dans le domaine de l'optoélectronique depuis près de 30 ans et est auteur ou co-auteur de plusieurs articles relatifs à la technologie LED. De nombreuses améliorations significatives apportées aux LED et à leurs applications sont le résultat direct de la contribution et de l'expérience pratique de Vincent
