LEDの世界にそろそろ赤外のご登場では? ――その② 伝統的な赤外線光源とpc-NIR LED[フルスペクトル LED/カスタマイズ LED/LED特注]

伝統的には、タングステンハロゲンランプとレーザーダイオード、スーパーコンティニュームレーザー、グローバーなどの市販の光源は、実験室での使用に必要とされるルミネセンス特性を部分的に満たすかもしれないが、激しい発熱かコンパクトな設計をされていないかなどの原因で小型サイズや携帯用分光計への応用には難しいです。一方では、光学特性の観点から、不安定なスペクトル安定性は依然として重要です。もう一方では、短寿命や高消費電力などの物理的特性は、プロモーションの需要が高いです。食品分析やヘルスケアのために研究室の技術を日常生活に取り入れるための主な課題の1つは、標準的な卓上型の研究室用分光計のサイズをスマートフォンのような携帯用に絞り込むことです。それは光測定システムだけではなく、近赤外光源でも必要とされます。近年、成熟し普及されたInGaN LEDチップと蛍光体変換層に基づく固体照明の技術は、小型サイズや柔軟な設計、長寿命、他のいくつかの物理的性質の需要を満たす有望な候補になります。重要なポイントとしては、蛍光体変換LED技術が特定の用途に必要な光学特性を提供できるかどうかです。

 

蛍光体で実現した近赤外発光ダイオード(pc-NIR LED)は、小型、長寿命、安定したスペクトル安定性、および低コストといった優れた利点により、ミニチュアNIRまたは携帯用ハンドヘルド分光計の有望な代替光源になると思われます。 伝統的な光源 pc − NIR LED光源から得られるスペクトル配光は、効果的かつ効率的な機能のためにかなり高くなるはずです。 食品や人体に存在する様々な有機元素は、それぞれ電磁スペクトルの青色領域(450〜600 nm)の光と赤外線(700〜900 nm)の吸収および反射スペクトルを持っています。 したがって、青色光によって励起可能な広帯域近赤外蛍光体は、小型分光計を開発するために非常に望ましい。

 

LEDは、図1aに示すように、p型半導体とn型半導体の両方を含む2つの半導体材料で構成された半導体デバイスです。順バイアス状態で電圧を印加すると、n側からの電子とp側からの正孔が空乏領域で再結合し、光子が放出されます。放出された光子の波長は実質的に蛍光体変換材料の使用によって決定されたもので、元素が半導体デバイスに含まれています。図1bに示されたように、pc − NIR LEDオプトエレクトロニクス部品の構造は、青色光を放出する際にエピタキシャル層シーケンス上に取り付けられたアルミニウムインジウムガリウムリンまたは窒化インジウムガリウムを基本とする青色半導体チップからなります。半導体チップは、ボンディングワイヤを介して凹部に埋め込まれたベースハウジング内のキャビティに接続されます。そして、秤量した量の無機燐光体変換材料をマトリックス材料(すなわちシリコーン)と混合し、ベースハウジングフレームのキャビティを満たします。反射体は、青色半導体チップからの一次放射およびマトリックス材料に埋め込まれた変換材料からの赤外ルミネセンスの最大反射を達成するために、凹部の内壁に被覆された適切な材料でベースハウジングユニットに取り付けられます。動作中、半導体デバイスから放出された青色光は、蛍光体変換材料の励起光源として機能し、その結果、赤外発光が生じます。近赤外LEDデバイスは、可視の赤と青の光の組み合わせが考えられるため、動作中は目に見えない赤外LEDに加えて青みがかった白色に見えます。 pc − NIR LED装置の製造は、白色LED装置の一般原則に従うもので、簡単に言えば、青色LEDチップから放出された光は、青色チップ上に堆積された近赤外蛍光体を励起するために使用され、それは近赤外ルミネセンスをもたらします。

図1(a)半導体装置の構造。 (b)pc-NIR LEDオプトエレクトロニクス部品の構造。

 

 

 

YUJILEDSは、超高演色やフルスペクトルを持つLED製品だけではなく、独自開発した赤外(NIR)蛍光体(710nm、810nm)でも提供しております。また、紫外や赤外が含まれるLEDの特注サビースを承っております。

ご興味のある方は、ぜひ下記リンクよりご覧ください。

赤外(NIR)蛍光体:  https://unipole.co.jp/business/b2442.html

スペクトル特注:https://unipole.co.jp/business/b578.html

 

Follow me!