在過去的十年，很多照明設(shè)備都使用了LED，因為與傳統(tǒng)的照明設(shè)備相比LED具有更多的優(yōu)勢：

• 使用壽命更長，降低成本和維護費

• 單位電能可以都產(chǎn)生更多的光，更高效

• 通斷操作更快速，并且沒有任何不良影響

• 尺寸更小，帶來了更多的使用潛能

• 面對打擊、震動及機械壓力，穩(wěn)定性更高

LED在我們的生活中隨處可見，無論是加油站的光罩，還是食品和服裝的零售區(qū)位。白色的光照亮了我們的世界，并伴隨著紅光、綠光和藍光，給我們了一個嶄新的視角去瞭望生活。

同時，在我們?nèi)庋蹮o法察覺的光譜范圍，LED也帶來了改變，他改變了我們的應(yīng)用。在可見光七彩色之外，LED實現(xiàn)了巨大的飛躍，他們正在顛覆紫外線和紅外線光譜的應(yīng)用，這種光是人類的視桿細胞及視為細胞的感知能力所無法企及的。

人類肉眼對色彩的感知能力大約在400nm-700nm的波長范圍內(nèi)。人們從小就知道，彩虹由六個基本色組成：紅、橙、黃、綠、藍、紫。當波長為430nm-495nm的光波攝入到人眼，被看到的是藍色，波長小于430nm的光則顯示為紫色。而當波長在400nm左右時，肉眼已經(jīng)看不到紫色，不能再分辨它的顏色了。（圖1）

藍色 430nm-495nm

UV-A長波紫外線 360nm-430nm

圖1：藍光和紫光的波長（來源：貿(mào)澤電子）

比紫色光波更短的光是紫外線（UV），紫外線大約覆蓋了三個光波區(qū)域：

• UV-A（長波紫外線）：315nm-400nm

• UV-B（中波紫外線）：280nm–315nm

• UV-C（短波紫外線）：100nm–280nm

短波紫外線主要應(yīng)用于殺菌、消毒，這些高頻光波的光子擁有比低頻光譜更高的能量，他們主要用于破除難以處理的生物因子，其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括空氣、水、醫(yī)療器械等的清潔工作。但由于半導(dǎo)體材料的帶隙水平，獲取波長短的光波是十分困難的。因此中波和短波紫外線的應(yīng)用受到了限制，長波紫外線應(yīng)用更為廣泛。

紫外線燈在工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)著一席之地得益于長波紫外線的應(yīng)用，這是因為半導(dǎo)體制造商更擅長生產(chǎn)這種發(fā)射長波光線的半導(dǎo)體材料和產(chǎn)品。長波紫外線LED主要應(yīng)用于三個領(lǐng)域：紫外線治療、噴墨印刷、科學(xué)器械。下面我們就一起來探討長波紫外線LED是如何在噴墨打印應(yīng)用的。

噴墨打印是一種將高質(zhì)量的數(shù)字圖像傳輸?shù)郊垙埡退芰系雀鞣N介質(zhì)上的方法，噴墨打印所使用的墨水要么是被烘干的，要么是被固化的。傳統(tǒng)的墨水一般是油墨或油墨溶劑。油墨或油墨溶劑的干燥分別是通過氧化作用和蒸發(fā)作用來實現(xiàn)的。這兩個過程都需要施加一定的熱量（紅外加熱），這不僅增加了打印時間，而容易導(dǎo)致收縮和扭曲。為了避免這樣的結(jié)果，噴墨制造商研制出了通過長波紫外線來固化油墨的方法，也就是說當紫外線照射粘合劑和顏料的時候發(fā)生聚合反應(yīng)，顏料被固化。這是因為來自長波紫外線的能量使反應(yīng)物產(chǎn)生了與其他元素結(jié)合的自由基，這種自由基將粘合劑跟顏料穩(wěn)固的連接起來。該方法的優(yōu)點是，固化油墨不再需要將介質(zhì)完全暴露在高溫下，所以圖像光滑且均勻。此外，這種方式十分環(huán)保，被紫外線固化的油墨百分百保留了油墨原料，不會產(chǎn)生蒸發(fā)作用和氧化作用的殘余物，從而降低了污染、促進了環(huán)保。

很多年來，紫外線都是通過紫外線汞燈產(chǎn)生的。得益于寬光譜紫外線波長輸出，這些紫外線汞燈能夠加速噴墨打印進程，同時也使油墨的活性成分最大化。長光波紫外線led燈本來就是單色的，這限制了他們的固化功能。但如上述的LED燈的優(yōu)勢仍然是存在的。制造廠商仍然持續(xù)不斷的改進油墨來配合最新的長波紫外線LED燈。這使得噴墨打印技術(shù)更適合于低生產(chǎn)率的設(shè)備，而不是高效率和高性能的系統(tǒng)。迄今為止，隨著更高功率的長波紫外線燈的不斷發(fā)展，他們將繼續(xù)影響著這個行業(yè)。

許多LED燈公司都在擴張紫外線LED燈的市場供給，包括Lumileds、Led Engin、Luminus Devices、Everlight Electronics和Wurth Electronics等。例如：Lumileds LUXEON UV U Line LEDs就是一種大功率、高效率的器件（圖2）。它們被設(shè)計的非常小，適用于以前的UV LED無法嵌入的地方，并且沒有燈帽，可以被安裝在物體表面，按陣列排列，他們之間只留有0.2毫米的空隙。它們的小尺寸允許精確的光學(xué)控制。這些LED可以提供波長為380nm–400nm和400nm–420nm的光波，可以應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，比如固化反應(yīng)、醫(yī)療應(yīng)用、分析儀器以及紫外線光化反應(yīng)等。

圖2：Lumileds LUXEON UV U Line LEDs（來源：Lumileds）

針對高功耗紫外線LED，LED Engin研發(fā)了波長在385nm-410nm范圍內(nèi)小尺寸、高亮度UV LED元件，可以應(yīng)用于油墨和粘合劑的固化、牙科治療、牙齒美白、假冒公文的鑒定、設(shè)備消毒以及醫(yī)療應(yīng)用。LZ4系列封裝在7mm*7mm的基底上，LZC封裝在 9mm*9mm的基底上，LZP系列封裝在12mm*12mm的基底上，隨著尺寸的增大，就可以有更多的die放到基底中（圖3）

圖3 LED Engin的LZP00UB00系列的LED發(fā)射器

七色光具有兩個末端。在藍色以下存在著比藍光波長更短的紫外線，在七色光的另外一端，在紅光之上，存在著另外一個波頻——紅外線。因得益于與生俱來的優(yōu)勢，紫外線有著豐富的應(yīng)用，同樣，紅外線的應(yīng)用也十分廣泛。讓我們一起來看看紅外線LED的應(yīng)用。

七色光中紅光的邊緣究竟在哪？讓我們以此入手來進行探究。當波長為610nm-740nm的光射入眼睛時顯示的是紅色，但700nm波長以上的光人的肉眼就很難看到了。當提及紅光與紅外線的界線時，會有一些重疊。根據(jù)實際情況，我們通常把這一部分定義為700nm-740nm之間的光。

紅光610nm-740nm

近紅外線700nm-1500nm

圖4 紅光與紅外線光波（來源：貿(mào)澤電子）

與紫外線擁有三個光波區(qū)域不同，紅外線覆蓋了五個光波區(qū)域：

• 近紅外線：700nm-1500nm

• 短波紅外線：1.5μ–3μ

• 中波紅外線：3μ–1,000μ

• 長波紅外線：8μ–8μ

• 遠紅外線：15μ–1,000μ

每個區(qū)域的紅外線都在工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域有所應(yīng)用。這里，我們只討論近紅外線LED，這種燈尤其適合用在一些需要照明而人的肉眼無法看到的場景，而這些場景卻極易以電子的方式感知到。近紅外線LED的作用如此強大，就在于它擁有很多電子傳感器，比如硅探測器，而這些電子傳感器在近紅外光譜中擁有非常理想的響應(yīng)曲線。

近紅外LED應(yīng)用廣泛，比如，近紅外LED在監(jiān)控上表現(xiàn)得尤為卓越，可以用于督查安全系統(tǒng)、閉路電視和機器視覺。近紅外LED也被用于在高速公路上收費收集標簽和車牌信息。在生物統(tǒng)計學(xué)中，近紅外LED燈被用于訪問控制及身份識別。與硅探測器一起，可以用于觸摸屏、手勢識別系統(tǒng)和煙霧探測器。如果你曾經(jīng)看過熱門電視劇《CSI》，你就會對獲取線索十分熟悉，該過程就利用了光譜學(xué)，包括短紅外光譜學(xué)。近紅外光譜學(xué)還有一個振奮人心的新應(yīng)用，那就是用來查明我們攝入物質(zhì)的質(zhì)量和特性，包括食品和藥物。

同人類通過物體所反射的可見光才能看到物體一樣，近紅外光譜學(xué)利用近紅外LED燈作為光源，照亮實驗中的材料，這種材料基于其自身的內(nèi)在物理特性能夠吸收并反射光。實驗同時設(shè)置一個波長選擇性探測器來觀察這些被反射的光，就能夠提供實驗對象的信息。這樣一來，系統(tǒng)和用戶就能通過與已知材料相比較，來確定某一材料的存在與否。

在過去，人們使用的是又大又繁瑣的光譜學(xué)機器，但隨著近紅外LED的尺寸越來越小，功率越來越高， 近紅外LED將更多的應(yīng)用于手持設(shè)備和便攜設(shè)備領(lǐng)域。

為了迎合該趨勢，包括 Lumileds和Osram Opto Semiconductors在內(nèi)的供應(yīng)商們，已經(jīng)研發(fā)出了各自的產(chǎn)品如Lumileds LUXEON IR LED（圖5）和IR OSLON? Black Series（圖6）。

圖5 Lumileds LUXEON IR LED

圖6 Osram Opto Semiconductors IR OSLON? Black Series LEDs

像Osram這樣的公司是如何生產(chǎn)高功率NIR發(fā)光二極管(NIR LEDs)的呢？其中的秘密之一就是通過熒光粉轉(zhuǎn)換。LED會將大部分光能輸入在可見光譜范圍之內(nèi)，比如說藍光。當這些可見光撞擊到LED等上的熒光粉時，就會產(chǎn)生冷光，這就改變了光的波長。通過精心的設(shè)計和程序控制，各種近紅外波長光就產(chǎn)生了，包括波長在850nm-940nm范圍內(nèi)的。燈罩進一步的決定了光的發(fā)射位置的方位。近紅外光譜的帶寬及性能可以通過在系統(tǒng)設(shè)計中使用一個以上的波長來得到改善。

LED燈讓生活更加美好，它的潛在優(yōu)勢促使設(shè)計師們設(shè)計出大量產(chǎn)品來滿足人們的需求。紫外線燈涵蓋了藍色光以外的三個波長區(qū)域，其中的長波紫外線使能夠在固化、噴墨印刷以及科學(xué)儀器消毒方面發(fā)揮作用。在波譜的另外一端，紅外線燈覆蓋了五個波長區(qū)域，近紅外光譜有著完美應(yīng)用。

從白熾光到LED的轉(zhuǎn)變顛覆了照明世界，LED照明以更快的速度向前發(fā)展。其中很多照明應(yīng)用來源于七色光的邊緣之外，LED燈把紫外線和近紅外線融入了設(shè)計，人類肉眼雖然無法看到這些光，但它卻幫我們看到了七彩光以外的世界。