在過(guò)去的十年，很多照明設(shè)備都使用了LED，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的照明設(shè)備相比LED具有更多的優(yōu)勢(shì)：

• 使用壽命更長(zhǎng)，降低成本和維護(hù)費(fèi)

• 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(méi)有任何不良影響

• 尺寸更小，帶來(lái)了更多的使用潛能

• 面對(duì)打擊、震動(dòng)及機(jī)械壓力，穩(wěn)定性更高

LED在我們的生活中隨處可見(jiàn)，無(wú)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(lán)光，給我們了一個(gè)嶄新的視角去瞭望生活。

同時(shí)，在我們?nèi)庋蹮o(wú)法察覺(jué)的光譜范圍，LED也帶來(lái)了改變，他改變了我們的應(yīng)用。在可見(jiàn)光七彩色之外，LED實(shí)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(xì)胞及視為細(xì)胞的感知能力所無(wú)法企及的。

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

藍(lán)色 430nm-495nm

UV-A長(zhǎng)波紫外線 360nm-430nm

圖1：藍(lán)光和紫光的波長(zhǎng)（來(lái)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(gè)光波區(qū)域：

• UV-A（長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)波紫外線的應(yīng)用，這是因?yàn)?a target="_blank">半導(dǎo)體制造商更擅長(zhǎng)生產(chǎn)這種發(fā)射長(zhǎng)波光線的半導(dǎo)體材料和產(chǎn)品。長(zhǎng)波紫外線LED主要應(yīng)用于三個(gè)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(lái)探討長(zhǎng)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(guò)氧化作用和蒸發(fā)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這兩個(gè)過(guò)程都需要施加一定的熱量（紅外加熱），這不僅增加了打印時(shí)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(guò)長(zhǎng)波紫外線來(lái)固化油墨的方法，也就是說(shuō)當(dāng)紫外線照射粘合劑和顏料的時(shí)候發(fā)生聚合反應(yīng)，顏料被固化。這是因?yàn)閬?lái)自長(zhǎng)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(lái)。該方法的優(yōu)點(diǎn)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(huì)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(jìn)了環(huán)保。

很多年來(lái)，紫外線都是通過(guò)紫外線汞燈產(chǎn)生的。得益于寬光譜紫外線波長(zhǎng)輸出，這些紫外線汞燈能夠加速噴墨打印進(jìn)程，同時(shí)也使油墨的活性成分最大化。長(zhǎng)光波紫外線led燈本來(lái)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(shì)仍然是存在的。制造廠商仍然持續(xù)不斷的改進(jìn)油墨來(lái)配合最新的長(zhǎng)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(zhǎng)波紫外線燈的不斷發(fā)展，他們將繼續(xù)影響著這個(gè)行業(yè)。

許多LED燈公司都在擴(kuò)張紫外線LED燈的市場(chǎng)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(jì)的非常小，適用于以前的UV LED無(wú)法嵌入的地方，并且沒(méi)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(zhǎng)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(lái)源：Lumileds）

針對(duì)高功耗紫外線LED，LED Engin研發(fā)了波長(zhǎng)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(gè)末端。在藍(lán)色以下存在著比藍(lán)光波長(zhǎng)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(gè)波頻——紅外線。因得益于與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)，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(lái)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(lái)進(jìn)行探究。當(dāng)波長(zhǎng)為610nm-740nm的光射入眼睛時(shí)顯示的是紅色，但700nm波長(zhǎng)以上的光人的肉眼就很難看到了。當(dāng)提及紅光與紅外線的界線時(shí)，會(huì)有一些重疊。根據(jù)實(shí)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(lái)源：貿(mào)澤電子）

與紫外線擁有三個(gè)光波區(qū)域不同，紅外線覆蓋了五個(gè)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(zhǎng)波紅外線：8μ–8μ

• 遠(yuǎn)紅外線：15μ–1,000μ

每個(gè)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(wú)法看到的場(chǎng)景，而這些場(chǎng)景卻極易以電子的方式感知到。近紅外線LED的作用如此強(qiáng)大，就在于它擁有很多電子傳感器，比如硅探測(cè)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(jī)器視覺(jué)。近紅外LED也被用于在高速公路上收費(fèi)收集標(biāo)簽和車(chē)牌信息。在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中，近紅外LED燈被用于訪問(wèn)控制及身份識(shí)別。與硅探測(cè)器一起，可以用于觸摸屏、手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)和煙霧探測(cè)器。如果你曾經(jīng)看過(guò)熱門(mén)電視劇《CSI》，你就會(huì)對(duì)獲取線索十分熟悉，該過(guò)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(gè)振奮人心的新應(yīng)用，那就是用來(lái)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(guò)物體所反射的可見(jiàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)同時(shí)設(shè)置一個(gè)波長(zhǎng)選擇性探測(cè)器來(lái)觀察這些被反射的光，就能夠提供實(shí)驗(yàn)對(duì)象的信息。這樣一來(lái)，系統(tǒng)和用戶就能通過(guò)與已知材料相比較，來(lái)確定某一材料的存在與否。

在過(guò)去，人們使用的是又大又繁瑣的光譜學(xué)機(jī)器，但隨著近紅外LED的尺寸越來(lái)越小，功率越來(lái)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(shì)，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(guò)熒光粉轉(zhuǎn)換。LED會(huì)將大部分光能輸入在可見(jiàn)光譜范圍之內(nèi)，比如說(shuō)藍(lán)光。當(dāng)這些可見(jiàn)光撞擊到LED等上的熒光粉時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生冷光，這就改變了光的波長(zhǎng)。通過(guò)精心的設(shè)計(jì)和程序控制，各種近紅外波長(zhǎng)光就產(chǎn)生了，包括波長(zhǎng)在850nm-940nm范圍內(nèi)的。燈罩進(jìn)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(guò)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用一個(gè)以上的波長(zhǎng)來(lái)得到改善。

LED燈讓生活更加美好，它的潛在優(yōu)勢(shì)促使設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)出大量產(chǎn)品來(lái)滿足人們的需求。紫外線燈涵蓋了藍(lán)色光以外的三個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域，其中的長(zhǎng)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(gè)波長(zhǎng)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(lái)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(jì)，人類肉眼雖然無(wú)法看到這些光，但它卻幫我們看到了七彩光以外的世界。