Luftsterilisatoren erfreuen sich auf dem Markt großer Beliebtheit, ihre Funktionalität ist jedoch weiterhin auf einzelne Zwecke wie Desinfektion oder Geruchsbeseitigung beschränkt. Der UV-C-Luftsterilisator Q6060-D von MassPhoton nutzt Festkörper-Halbleitertechnologie mit UV-C-LEDs, die ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 260–280 nm aussenden und ein breites Spektrum von Mikroorganismen durch Blockierung der DNA- und RNA-Replikation inaktivieren können. Der Q6060-D UV-C-Luftsterilisator von MassPhoton wurde an der Decke von Besprechungsräumen, Müllräumen und Fluren in einem normal betriebenen Einkaufszentrum in Hongkong installiert und erreichte eine Sterilisationsrate von 70,8 % im Müllraum und 61,62 % im Besprechungsraum. Obwohl während des Geruchsentfernungstests Wandstreicharbeiten in einem gemieteten Ladengeschäft die TVOC-Werte deutlich erhöhten, reduzierte der Einsatz des MASSPHOTON-Luftsterilisators den anfänglichen TVOC-Wert innerhalb von 2 Stunden von 10,00 mg/m³ auf 3,53 mg/m³. In einem simulierten Test, der in einem 112 m³ großen Raum durchgeführt wurde, wurde der Q6060-D UV-C-Luftsterilisator des MassPhoton sofort aktiviert, nachdem vier Zigaretten vollständig verbrannt waren. Nach 4 Stunden war die PM2,5-Konzentration effektiv um 61,1 % und die TVOC-Konzentration um 98,2 % reduziert. Unter Verwendung einer 10 %igen Ammoniaklösung als Test für flüchtiges Ammoniakgas erreichte die Ammoniakentfernungsrate innerhalb von 90 Minuten 99,9 %. Basierend auf allen experimentellen Ergebnissen kann der Schluss gezogen werden, dass der Q6060-D UV-C-Luftsterilisator von MassPhoton die Anzahl natürlicher Bakterien in der Luft effektiv reduzieren kann, während er gleichzeitig Partikel in der Umgebung adsorbiert, Geruchsmoleküle zersetzt, die Luftreinheit und -frische aufrechterhält, die Ausbreitung von Atemwegserkrankungen verhindert und gefährdete Bevölkerungsgruppen schützt.

ABSTRAKT

Das Erreichen niederohmiger ohmscher Verbindungen ist einer der wesentlichen Faktoren für die Verbesserung der Leistung optoelektrischer und Halbleiterbauelemente. In dieser Arbeit untersuchten wir die Abnahme des spezifischen Kontaktwiderstands (ρc) nach Hochtemperaturglühen und Variation der Vanadiumdicke auf einer AlGaN-Epitaxieschicht vom n-Typ mit einer hohen Aluminiumkonzentration (75 %). Um ihn zu messen, haben wir rechteckige Übertragungsleitungsmodellelektroden hergestellt und den spezifischen Kontaktwiderstand bei Glühtemperaturen zwischen 800 und 950 °C gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass der minimal erreichte spezifische Kontaktwiderstand 4,12 × 10−2 Ω cm2 bei einer Glühtemperatur von 850 ○C betrug, was im Vergleich zum Oberflächenkontaktmodus doppelt so hoch war. Es wird auch gezeigt, wie der Kontaktwiderstand der epitaktischen AlGaN-Schicht vom n-Typ variiert, wenn sich die Vanadiumdicke von 2 auf 15 nm ändert.

© 2024 Autor(en). Der gesamte Artikelinhalt ist, sofern nicht anders angegeben, unter der Lizenz Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International (CC BY-NC-ND) lizenziert (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/). https://doi.org/10.1063/5.0210229

Die Ausbreitung von Infektionskrankheiten in Krankenhäusern wird durch Kreuzkontaminationen durch kleine medizinische Geräte wie Mobiltelefone, Blutdruckmessgeräte und Blutzuckermessgeräte deutlich verschärft. Aktuelle Desinfektionsgeräte weisen jedoch erhebliche Einschränkungen auf: Sie lassen sich nicht nur nur schwer an medizinische Geräte unterschiedlicher Größe anpassen, sondern sind auch nicht in der Lage, empfindliche elektronische Geräte Hochtemperatur-Desinfektionsprozessen zu unterziehen. Diese Situation behindert die wirksame Umsetzung von Maßnahmen zur Infektionsprävention und -kontrolle in Krankenhäusern erheblich. Diese Studie befasst sich mit den oben genannten Herausforderungen, indem sie einen Oberflächendesinfektionsschrank für kleine medizinische Geräte entwickelt, der UV-C-LED-Technologie als Kernkomponente nutzt. Durch Simulationsmodellierung und praktische Tests wurde die Desinfektionswirksamkeit dieser Technologie auf Geräten wie Mobiltelefonen, PDAs und Blutdruckmessgeräten bewertet. Habe vom Laborpersonal drei Mobiltelefone, ein Tablet, zwei Gerätefernbedienungen und einen Verpackungskarton eingesammelt, also insgesamt sieben kleine Gegenstände unterschiedlicher Materialien und Spezifikationen. Die Koloniezahlen vor und nach der Verwendung des Geräts wurden erfasst und getestet, wobei jeder Test mehr als dreimal wiederholt wurde. Die Ergebnisse deuten auf eine deutliche Reduzierung der Bakterienkolonien auf den Probenoberflächen vor und nach der Desinfektion hin, mit einer durchschnittlichen Sterilisationsrate von 99,4 %. Das Wachstum natürlicher Bakterien in den Kulturschalen betrug weniger als 1 KBE/cm² und erfüllte damit die Anforderung einer Reduzierung der natürlichen Bakterienzahl um mehr als 1,00 Log gemäß GB27952-2020 „Allgemeine Anforderungen an Desinfektionsmittel auf Oberflächen gemeinsamer Gegenstände“. Darüber hinaus bestätigten Tests, dass das Gerät kein Ozon erzeugt und kein Risiko einer UV-Leckage im Labor innerhalb des Fabrikgeländes darstellt, sodass eine kontinuierliche Verwendung in Räumen mit anwesenden Personen möglich ist.

GaN-Leistungstransistoren mit hoher Elektronenmobilität (HEMTs) mit einer Durchbruchspannung (BV) von mehr als 2500 V bei einem IDSS-Leckstrom von 1 μA mm−1, gewachsen durch plasmaunterstützte MBE (PA-MBE) auf Saphir, wurden mit einer Einzelfeldplattenstruktur demonstriert. Es hat sich gezeigt, dass die Unterteilung des 70-nm-GaN-Kanals in 12 Schichten weniger Defektzustände und weniger Porendefekte aufweist, was dem BV zugute kommt. Die Single-Gate-Feldplattentechnik trägt dazu bei, den Zustand des elektrischen Spitzenfelds zu vereinfachen, und trägt auch zur hohen BV bei. Diese Vorteile unterstreichen das Potenzial des PA-MBE-gewachsenen GaN-Leistungs-HEMT für elektronische Hochleistungsanwendungen.

Wir berichten über einen GaN-Leistungs-HEMT mit einer Durchbruchspannung von mehr als 800 V, gewachsen durch MBE auf Saphir. Die hohe Durchbruchspannung von über 800 V wird durch die Verwendung einer ultradünnen AlN-Pufferschicht, die durch MBE gewachsen ist, und die Implementierung einer Single-Level-Gate-Feldplattentechnik erreicht. Die MBE-Technik erleichtert das Wachstum einer dotierstofffreien Pufferschicht und pseudomorpher Epischichten, was für die hohe Zuverlässigkeit von GaN-Leistungs-HEMTs von Vorteil ist. Darüber hinaus trägt die Single-Level-Gate-Field-Plate-Technik dazu bei, die Gesamtherstellungskosten zu senken und erhöht auch die Zuverlässigkeit von GaN-Leistungs-HEMTs. Diese Vorzüge unterstreichen das Potenzial des beschriebenen GaN-Leistungs-HEMT für Anwendungen in der Hochleistungselektronik.

Das Deep UV-LED-Paket ist ein Hotspot von wachsenden Sorge für Forschungswissenschaftler. Durch die LED-Halbleiter-Leuchttätigkeitsgeräte werden UVC-Bande-Ultraviolett (typische Wellenlänge 260 ~ 280 nm) ausgestrahlt. Im Vergleich zu traditionellen UV-Lichtquellen ist eine neue Art von gesunder künstlicher Lichtquelle, und das traditionelle UV-Licht-Mercury-Mercury-Lampen, das Tiefe-uv-LED-LED-LED-LED-LED-LED-A-Waveleng von wagelg. Aufgrund der energiestarken UV-Strahlungsfähigkeit hat es einen starken bakteriziden und inaktivierten Effekt auf Bakterien, Viren und andere Mikroorganismen. In den letzten Jahren wurden mit dem kontinuierlichen Fortschritt der tiefen Verpackungstechnologie die optische Effizienz und Zuverlässigkeit von tiefen UV -LEDs erheblich verbessert. Dieses Papier fasst die Schlüsseltechnologien der Deep-Ultraviolett-Verpackung, die Leistung von Deep-Ultraviolett-LEDs und die Anwendung von Deep-Ultraviolett-LEDs zusammen. Durch das Verständnis der Verpackungsmaterialien, der Verpackungsstruktur, des Verpackungsprozesses usw., um die Leistung von Deep-Ultraviolett-LEDs zu verbessern, so dass es besser ist, sich auf den Markt anzuwenden, was zu erkennen ist, dass die Deep-Ultraviolett-LEDs eine große Aussicht auf die Entwicklung haben.

Um das Problem der geringen Effizienz von UV-LED-Chips auf AlGaN-Basis anzugehen, wurde in dieser Studie eine Art fest-flüssig verpackter UV-LED-Chip entwickelt und dessen Lichtausgabeeffizienz unter verschiedenen Parametern analysiert. Die Lichtausbeute von UV-LED-Chips mit und ohne Fest-Flüssigkeit-Einkapselung wurde unter Verwendung verschiedener reflektierender Materialien im Inneren der Chips analysiert. Es wurde festgestellt, dass Au, Ag und reflektierende Materialien mit Totalabsorption die Lichtausbeute von UV-LED-Flüssigkeitsverpackungen nicht verbessern konnten. Darüber hinaus können reflektierende Al-Materialien und photonische Kristalle mit Totalreflexion die Lichtausbeute von UV-LED-Flüssigkeitsverpackungen verbessern, wobei die höchste Effizienzsteigerung über 74 % erreicht. Die Lichtausbeute von Flüssigkeitsverpackungen mit Quarzdeckschichten unterschiedlicher Dicke wurde analysiert; Die Ergebnisse zeigten, dass die Effizienz umso höher war, je dünner die Quarzdeckschicht war. Unter den gleichen Bedingungen ist die Effizienzsteigerung von oberflächenmontierten UV-LED-Perlen bei unterschiedlichen Dicken von Quarzabdeckplatten nicht signifikant; Bei gleicher Dicke der Quarzabdeckung können reflektierendes Al-Material und photonischer Kristall mit Totalreflexion die Lichtausbeute von UV-LED-Flüssigkeitsverpackungen verbessern.

Diese Studie bewertete systematisch die Sterilisationsleistung und Zuverlässigkeit eines UV-C-LED-Wasserdesinfektionsmoduls auf Basis von 270–280 nm Galliumnitrid (GaN)-Hochleistungschips unter verschiedenen Konfigurationen, Strukturparametern und Druckbedingungen. Das Experiment analysierte zunächst den Einfluss der Anzahl der Dual-Chip-UV-C-LED-Perlen auf die Bestrahlungsintensität und die Wirksamkeit der Sterilisation. Bei einer Durchflussrate von 9 l/min ergaben Konfigurationen mit 5-Serien-2-Parallel (10 Perlen), 4-Serien-2-Parallel (8 Perlen) und 3-Serien-2-Parallel (6 Perlen) Bestrahlungsintensitäten von 377 µW/cm², 320 µW/cm² bzw. 273 µW/cm². Die Ergebnisse zeigten, dass das System selbst bei einer Reduzierung der Anzahl der Perlen um 40 % und einer Verringerung der Bestrahlungsintensität um 27,5 % eine Inaktivierungsrate von 99,999 % für Escherichia coli erreichte. Um die Systemleistung und -kosten weiter zu optimieren, wurden mehrere strukturelle Verbesserungen implementiert: Durch den Ersatz des Aluminiumsubstrats durch ein Kupfersubstrat wurde die Dämpfungsrate der optischen Leistung von 54 % auf 42 % reduziert; Die Vergrößerung des Quarzrohrdurchmessers von 6 mm auf 16 mm verlängerte effektiv die Wasser-UV-Kontaktzeit; und die Optimierung des Aperturdesigns von Materialien mit hohem Reflexionsvermögen verbesserte die Effizienz der Lichtnutzung. Basierend auf diesen strukturellen Verbesserungen wurden Tests mit Einzelchip-UV-C-LED-Perlenkonfigurationen (10, 8 und 6 Perlen) durchgeführt, die zu Bestrahlungsintensitäten von 305 µW/cm², 250 µW/cm² bzw. 210 µW/cm² führten, die 19–23 % niedriger waren als die entsprechender Dual-Chip-Konfigurationen. Dennoch blieb die Sterilisationsrate stabil bei 99,999 %. Dichtungs- und Druckfestigkeitstests ergaben, dass das mit lebensmittelechtem Silikon versiegelte Modul die vorgesehene Durchflussrate von 9 l/min bei einem Eingangsdruck von 0,12 MPa erreichte, mit einer maximalen Drucktoleranz von 0,45 MPa. Während des Langzeitbetriebs wurden keine Leckagen beobachtet, was auf eine hervorragende mechanische Abdichtung und Betriebsstabilität hinweist. Diese Studie liefert wichtige experimentelle Beweise und Designreferenzen für die Entwicklung effizienter, kostengünstiger und zuverlässiger UV-C-LED-Wasserdesinfektionssysteme und erleichtert deren Anwendung in praktischen Wasseraufbereitungsszenarien.

Diese Studie bewertete systematisch die Sterilisationsleistung und Zuverlässigkeit eines UV-C-LED-Wasserdesinfektionsmoduls auf Basis von 270–280 nm Galliumnitrid (GaN)-Hochleistungschips unter verschiedenen Konfigurationen, Strukturparametern und Druckbedingungen. Das Experiment analysierte zunächst den Einfluss der Anzahl der Dual-Chip-UV-C-LED-Perlen auf die Bestrahlungsintensität und die Wirksamkeit der Sterilisation. Bei einer Durchflussrate von 9 l/min ergaben Konfigurationen mit 5-Serien-2-Parallel (10 Perlen), 4-Serien-2-Parallel (8 Perlen) und 3-Serien-2-Parallel (6 Perlen) Bestrahlungsintensitäten von 377 µW/cm², 320 µW/cm² bzw. 273 µW/cm². Die Ergebnisse zeigten, dass das System selbst bei einer Reduzierung der Anzahl der Perlen um 40 % und einer Verringerung der Bestrahlungsintensität um 27,5 % eine Inaktivierungsrate von 99,999 % für Escherichia coli erreichte. Um die Systemleistung und -kosten weiter zu optimieren, wurden mehrere strukturelle Verbesserungen implementiert: Durch den Ersatz des Aluminiumsubstrats durch ein Kupfersubstrat wurde die Dämpfungsrate der optischen Leistung von 54 % auf 42 % reduziert; Die Vergrößerung des Quarzrohrdurchmessers von 6 mm auf 16 mm verlängerte effektiv die Wasser-UV-Kontaktzeit; und die Optimierung des Aperturdesigns von Materialien mit hohem Reflexionsvermögen verbesserte die Effizienz der Lichtnutzung. Basierend auf diesen strukturellen Verbesserungen wurden Tests mit Einzelchip-UV-C-LED-Perlenkonfigurationen (10, 8 und 6 Perlen) durchgeführt, die zu Bestrahlungsintensitäten von 305 µW/cm², 250 µW/cm² bzw. 210 µW/cm² führten, die 19–23 % niedriger waren als die entsprechender Dual-Chip-Konfigurationen. Dennoch blieb die Sterilisationsrate stabil bei 99,999 %. Dichtungs- und Druckfestigkeitstests ergaben, dass das mit lebensmittelechtem Silikon versiegelte Modul die vorgesehene Durchflussrate von 9 l/min bei einem Eingangsdruck von 0,12 MPa erreichte, mit einer maximalen Drucktoleranz von 0,45 MPa. Während des Langzeitbetriebs wurden keine Leckagen beobachtet, was auf eine hervorragende mechanische Abdichtung und Betriebsstabilität hinweist. Diese Studie liefert wichtige experimentelle Beweise und Designreferenzen für die Entwicklung effizienter, kostengünstiger und zuverlässiger UV-C-LED-Wasserdesinfektionssysteme und erleichtert deren Anwendung in praktischen Wasseraufbereitungsszenarien.

Diese Studie untersucht systematisch die Leistungsoptimierung von UV-C-LED-Wasserdesinfektionsmodulen und konzentriert sich dabei auf die Auswirkungen von Wärmeableitungsmaterialien, Antriebsstrom und optischem Strukturdesign auf die Sterilisationseffizienz. Die Ergebnisse zeigen, dass Kupfersubstrate die Lichtleistungsdämpfungsrate von UV-C-LEDs im Vergleich zu Aluminiumsubstraten deutlich reduzieren (41,90 % gegenüber 53,94 %) und dadurch die Betriebslebensdauer des Geräts verlängern. Bei Durchflusswasserdesinfektionsexperimenten steigert die Erhöhung des Antriebsstroms (von 100 mA auf 200 mA) die Inaktivierungseffizienz deutlich und erreicht eine Escherichia coli-Inaktivierungsrate von >99,999 % bei 200 mA, was den Trinkwasserdesinfektionsstandards entspricht. Darüber hinaus wurde durch die Optimierung des optischen Designs die Anzahl der UV-C-LED-Perlen von sechs auf vier reduziert, und es wurden individuelle Perforationen für jede Perle eingesetzt, um die UV-Reflexion zu verbessern. Dieser Ansatz sorgte für eine hohe Sterilisationsrate von 99,999 % und reduzierte gleichzeitig die Kosten um 33 %. Diese Studie liefert wichtige theoretische Grundlagen und technische Referenzen für die Gestaltung effizienter, kostengünstiger und langlebiger UV-C-LED-Wasserdesinfektionssysteme.

In dieser Arbeit werden GaN-Leistungstransistoren mit hoher Elektronenmobilität (HEMTs) beschrieben, die durch die Implementierung einer einzelnen Gate-Feldplatte (FP) eine Durchbruchspannung (BV) von mehr als 2400 V (definiert bei IDSS <1 μA mm−1) erreichen. Dieses Design schafft ein vereinfachtes und dennoch optimiertes elektrisches Feldprofil, das der Schlüssel zum Erreichen einer hohen BV bei gleichzeitiger Beibehaltung einer günstigen dynamischen Leistung ist. Der dynamische EIN-Widerstand (Ron) bleibt nach der VDS-Belastung im AUS-Zustand bei 600 V bei nur 106 %. Die Kombination aus hohem BV und robusten dynamischen Eigenschaften zeigt, dass die Single-Gate-FP-Technik ein vielversprechender Ansatz für die Massenproduktion von Hochleistungs-GaN-Leistungs-HEMTs ist und das Potenzial für eine Reduzierung der Prozesskomplexität und Kosten ohne Beeinträchtigung der Geräteleistung bietet.

Die strategische Auswahl der Linsengeometrie – sphärisch oder eben – prägt entscheidend die opto-thermische Leistungsgrenze von Leuchtdioden im tiefen Ultraviolett (DUV-LEDs) und bestimmt so deren Wirksamkeit in anwendungsspezifischen photochemischen Prozessen. Diese Studie zeigt, dass sphärische Linsen aufgrund ihrer überlegenen Lichtsammelgeometrie die optische Extraktionseffizienz und die Wärmemanagementleistung im Vergleich zu herkömmlichen Planlinsen deutlich verbessern. Diese technischen Leistungsmerkmale führen direkt zu unterschiedlichen funktionellen Ergebnissen: Sphärische Linsen ermöglichen eine schnelle, hochintensive Verarbeitung, während ebene Linsen besser für einen kontrollierten, dauerhaften Betrieb geeignet sind. Die Ergebnisse legen ein grundlegendes Prinzip für das DUV-LED-Verpackungsdesign fest: Die Linsengeometrie kann angepasst werden, um die Effizienz für bestimmte photochemische Aufgaben zu optimieren, und bietet so einen klaren Weg von der Geräteentwicklung zur anwendungsorientierten Leistung.

Diese Studie untersuchte systematisch die Mechanismen, die den Auswirkungen der UV-C-LED-Bestrahlung auf die Konservierung von frischen Früchten zugrunde liegen. Es wurden Hochleistungs-UV-C-LED-Chips auf Galliumnitrid (GaN)-Basis mit 270–280 nm verwendet, wobei die Geräteleistung durch optimierte Wärmeableitungsstrukturen und ein Matrixanordnungsdesign verbessert wurde. Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass unter Umgebungsbedingungen (22–27 °C) eine UV-C-Bestrahlung mit einem Arbeitszyklus von 75 % (45 s an/15 s aus) die wirksamste Unterdrückung des Schimmelwachstums auf Apfelscheiben und Himbeeren erzielte und die Schimmelpilzvermehrung vollständig verhinderte. Der Arbeitszyklus von 25 % (15 s an/45 s aus) sorgte für ein besseres Gleichgewicht zwischen antibakterieller Wirksamkeit und Erhaltung der Fruchtfrische. In einer gekühlten Umgebung mit 4 °C reduzierte der 25 %-Bestrahlungsmodus (15 s an/45 s aus, 40 cm Abstand) die Verderbnisrate von Himbeeren von 100 % auf 20 %. Bei Erdbeeren unterdrückte die UV-C-Bestrahlung zwar das Schimmelwachstum vollständig, verursachte jedoch erhebliche oxidative Schäden (44,4 % der Früchte wiesen wassergetränkte Flecken auf) und eine höhere Gewichtsverlustrate (14 % im Vergleich zu 6 % in der Kontrollgruppe). Diese Ergebnisse bestätigen, dass UV-C-Bestrahlung den mikrobiellen Verderb von Früchten nach der Ernte wirksam kontrolliert. Allerdings ist eine Optimierung der Bestrahlungsparameter erforderlich, um die antibakterielle Wirksamkeit mit der Erhaltung der Fruchtqualität in Einklang zu bringen.

Akustische Mikrowellenkomponenten weisen höhere Qualitätsfaktoren und weniger Übersprechen auf als elektromagnetische Komponenten. Eine effiziente Modulation akustischer Geräte ist für den Aufbau groß angelegter multifunktionaler akustischer Schaltkreise unerlässlich. Hier demonstrieren wir einen thermoakustischen Phasenmodulator, der auf einer Y36-geschnittenen LiNbO3 (LN)-Dünnschichtplattform basiert. Die vorgeschlagene Struktur integriert eine akustische Verzögerungsleitung im 460-MHz-SH0-Modus und eine On-Chip-Mikroheizung zur lokalen Änderung der Temperatur und damit zur Steuerung der Phase des ADL. Mit diesem Ansatz erreichen wir eine Phasenänderung von mehr als 281° bei einer Heizleistung von 20 mW und eine Modulationsfähigkeit von 17 °/mW im linearen Modulationsbereich, was einer 6,5-fachen Verbesserung gegenüber zuvor berichteten Bulk-LN-Plattformen entspricht. Unsere thermoakustischen Modulatoren ermöglichen eine rekonfigurierbare akustische Signalverarbeitung für drahtlose Kommunikations- und Mikrowellensysteme der nächsten Generation.

Ein fokussierender Wandler im Wellenlängenbereich, der auf einem schwebenden piezoelektrischen Dünnfilm aus Aluminiumnitrid (AlN) basiert, wurde entworfen, simuliert und hergestellt. Das Ein-Port-Gerät wurde simuliert und analysiert, um die Fokussierungsleistung des Geräts zu überprüfen. Eine akustische Zweitor-Verzögerungsleitung mit unterschiedlicher elektrischer Konfiguration wurde simuliert, hergestellt und analysiert, um die elektroakustische Transduktionsfähigkeit des Wandlers zu bewerten. Den Simulations- und Messergebnissen zufolge kann der Wandler den erwarteten fokussierten Gaußschen Lambstrahl mit einer Strahltaille von 5 µm erzeugen, was der Hälfte der Wellenlänge entspricht. Die Einfügungsdämpfung von 32,16 dB bei 824,13 MHz beweist die effiziente elektromechanische Transduktionsfähigkeit des Wandlers. Der Wandler ist die potentielle Komponente in phononischen integrierten Schaltkreisen (PnICs).

Ziel dieser Studie war es, die Wirksamkeit eines neuartigen Luftsterilisationssystems auf Luftmikroorganismen sowohl im Labor-Umfeld als auch im Büroumfeld zu bewerten. Hier haben wir eine UV-C-LED-basierte Technik verwendet, um die Luft kontinuierlich zu reinigen. Es wurde beobachtet, dass die Desinfektionsrate des UV-C-LED-Systems in 2 Stunden in 2 Stunden 99,94% gegen Staphylococci Albus (8032) gegen Staphylococci Albus beträgt, während 99,6%, 99,02% und 98,65% gegen natürliche Mikroorganismen in 2 Stunden innerhalb von 100 M3, 150 M3 und 210 M3 M3-Räumen in 2 Stunden. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse für eine 5-tägige Prüfung vor Ort, die in normalerweise operativen Büros durchgeführt wird, eine Desinfektionsrate von bis zu 92% gegen natürliche in der Luft befindliche Mikroorganismen. Die Ergebnisse zeigen auch keine Ozonemission von Null aus den UV-C-LED-Basis-Luftsterilisations-De-Vices. Diese Studie zeigt eine vielversprechende Rolle für diese von UV-C-LED-basierte neuartige Technologie bei der Kontrolle und Prävention von Infektionen, indem die Ausbreitung von Luftpathogenen effektiv und effizient entworfen wird, ohne gefährliche Quecksilber oder Chemikalien einzuführen.

Da die Sperrschichttemperatur ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von LEDs ist, ist ein effektives Wärmemanagement unerlässlich, um vorzeitige Ausfälle zu verhindern. Diese Studie verwendet COMSOL Multiphysics®, um ein 10-W-Multichip-COB-LED-Paket zu simulieren, wobei der Schwerpunkt auf der Rolle wärmeleitender Klebefilme liegt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verbindungstemperatur stärker von der Filmdicke als von der Wärmeleitfähigkeit abhängt. Durch die Reduzierung der Dicke von 0,6 mm auf 0,1 mm wird die Kühlung allmählich verbessert, wobei die Ergebnisse unter 0,1 mm sinken. Ebenso bietet eine Wärmeleitfähigkeit über 5 W/m·K eine begrenzte Verbesserung. Dichte Chip-Layouts verstärken den Einfluss des Films. Durch die Optimierung dieser Parameter wird die lokale Überhitzung effektiv reduziert und die Verlustleistung erhöht. Diese Studie liefert praktische Richtlinien zur Verbesserung der langfristigen Zuverlässigkeit von LED-Verpackungen mit hoher Dichte durch die strategische Optimierung der Klebefilmparameter, um thermisch bedingte Verschlechterungen zu vermindern.

Schlüsselwörter: Multi-Chip-COB-LED; Wärmemanagement; Finite-Elemente-Simulation; Klebefolie

Da die Sperrschichttemperatur ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von LEDs ist, ist ein effektives Wärmemanagement unerlässlich, um vorzeitige Ausfälle zu verhindern. Diese Studie verwendet COMSOL Multiphysics®, um ein 10-W-Multichip-COB-LED-Paket zu simulieren, wobei der Schwerpunkt auf der Rolle wärmeleitender Klebefilme liegt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verbindungstemperatur stärker von der Filmdicke als von der Wärmeleitfähigkeit abhängt. Durch die Reduzierung der Dicke von 0,6 mm auf 0,1 mm wird die Kühlung allmählich verbessert, wobei die Ergebnisse unter 0,1 mm sinken. Ebenso bietet eine Wärmeleitfähigkeit über 5 W/m·K eine begrenzte Verbesserung. Dichte Chip-Layouts verstärken den Einfluss des Films. Durch die Optimierung dieser Parameter wird die lokale Überhitzung effektiv reduziert und die Verlustleistung erhöht. Diese Studie liefert praktische Richtlinien zur Verbesserung der langfristigen Zuverlässigkeit von LED-Verpackungen mit hoher Dichte durch die strategische Optimierung der Klebefilmparameter, um thermisch bedingte Verschlechterungen zu vermindern.

Schlüsselwörter: Multi-Chip-COB-LED; Wärmemanagement; Finite-Elemente-Simulation; Klebefolie

ABSTRAKT

Das Erreichen niederohmiger ohmscher Verbindungen ist einer der wesentlichen Faktoren für die Verbesserung der Leistung optoelektrischer und Halbleiterbauelemente. In dieser Arbeit untersuchten wir die Abnahme des spezifischen Kontaktwiderstands (ρc) nach Hochtemperaturglühen und Variation der Vanadiumdicke auf einer AlGaN-Epitaxieschicht vom n-Typ mit einer hohen Aluminiumkonzentration (75 %). Um ihn zu messen, haben wir rechteckige Übertragungsleitungsmodellelektroden hergestellt und den spezifischen Kontaktwiderstand bei Glühtemperaturen zwischen 800 und 950 °C gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass der minimal erreichte spezifische Kontaktwiderstand 4,12 × 10−2 Ω cm2 bei einer Glühtemperatur von 850 ○C betrug, was im Vergleich zum Oberflächenkontaktmodus doppelt so hoch war. Es wird auch gezeigt, wie der Kontaktwiderstand der epitaktischen AlGaN-Schicht vom n-Typ variiert, wenn sich die Vanadiumdicke von 2 auf 15 nm ändert.

© 2024 Autor(en). Der gesamte Artikelinhalt ist, sofern nicht anders angegeben, unter der Lizenz Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International (CC BY-NC-ND) lizenziert (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/). https://doi.org/10.1063/5.0210229

Diese Studie untersucht systematisch die Leistungsoptimierung von UV-C-LED-Wasserdesinfektionsmodulen und konzentriert sich dabei auf die Auswirkungen von Wärmeableitungsmaterialien, Antriebsstrom und optischem Strukturdesign auf die Sterilisationseffizienz. Die Ergebnisse zeigen, dass Kupfersubstrate die Lichtleistungsdämpfungsrate von UV-C-LEDs im Vergleich zu Aluminiumsubstraten deutlich reduzieren (41,90 % gegenüber 53,94 %) und dadurch die Betriebslebensdauer des Geräts verlängern. Bei Durchflusswasserdesinfektionsexperimenten steigert die Erhöhung des Antriebsstroms (von 100 mA auf 200 mA) die Inaktivierungseffizienz deutlich und erreicht eine Escherichia coli-Inaktivierungsrate von >99,999 % bei 200 mA, was den Trinkwasserdesinfektionsstandards entspricht. Darüber hinaus wurde durch die Optimierung des optischen Designs die Anzahl der UV-C-LED-Perlen von sechs auf vier reduziert, und es wurden individuelle Perforationen für jede Perle eingesetzt, um die UV-Reflexion zu verbessern. Dieser Ansatz sorgte für eine hohe Sterilisationsrate von 99,999 % und reduzierte gleichzeitig die Kosten um 33 %. Diese Studie liefert wichtige theoretische Grundlagen und technische Referenzen für die Gestaltung effizienter, kostengünstiger und langlebiger UV-C-LED-Wasserdesinfektionssysteme.

GaN-Leistungstransistoren mit hoher Elektronenmobilität (HEMTs) mit einer Durchbruchspannung (BV) von mehr als 2500 V bei einem IDSS-Leckstrom von 1 μA mm−1, gewachsen durch plasmaunterstützte MBE (PA-MBE) auf Saphir, wurden mit einer Einzelfeldplattenstruktur demonstriert. Es hat sich gezeigt, dass die Unterteilung des 70-nm-GaN-Kanals in 12 Schichten weniger Defektzustände und weniger Porendefekte aufweist, was dem BV zugute kommt. Die Single-Gate-Feldplattentechnik trägt dazu bei, den Zustand des elektrischen Spitzenfelds zu vereinfachen, und trägt auch zur hohen BV bei. Diese Vorteile unterstreichen das Potenzial des PA-MBE-gewachsenen GaN-Leistungs-HEMT für elektronische Hochleistungsanwendungen.

Wir berichten über einen GaN-Leistungs-HEMT mit einer Durchbruchspannung von mehr als 800 V, gewachsen durch MBE auf Saphir. Die hohe Durchbruchspannung von über 800 V wird durch die Verwendung einer ultradünnen AlN-Pufferschicht, die durch MBE gewachsen ist, und die Implementierung einer Single-Level-Gate-Feldplattentechnik erreicht. Die MBE-Technik erleichtert das Wachstum einer dotierstofffreien Pufferschicht und pseudomorpher Epischichten, was für die hohe Zuverlässigkeit von GaN-Leistungs-HEMTs von Vorteil ist. Darüber hinaus trägt die Single-Level-Gate-Field-Plate-Technik dazu bei, die Gesamtherstellungskosten zu senken und erhöht auch die Zuverlässigkeit von GaN-Leistungs-HEMTs. Diese Vorzüge unterstreichen das Potenzial des beschriebenen GaN-Leistungs-HEMT für Anwendungen in der Hochleistungselektronik.

Das Deep UV-LED-Paket ist ein Hotspot von wachsenden Sorge für Forschungswissenschaftler. Durch die LED-Halbleiter-Leuchttätigkeitsgeräte werden UVC-Bande-Ultraviolett (typische Wellenlänge 260 ~ 280 nm) ausgestrahlt. Im Vergleich zu traditionellen UV-Lichtquellen ist eine neue Art von gesunder künstlicher Lichtquelle, und das traditionelle UV-Licht-Mercury-Mercury-Lampen, das Tiefe-uv-LED-LED-LED-LED-LED-LED-A-Waveleng von wagelg. Aufgrund der energiestarken UV-Strahlungsfähigkeit hat es einen starken bakteriziden und inaktivierten Effekt auf Bakterien, Viren und andere Mikroorganismen. In den letzten Jahren wurden mit dem kontinuierlichen Fortschritt der tiefen Verpackungstechnologie die optische Effizienz und Zuverlässigkeit von tiefen UV -LEDs erheblich verbessert. Dieses Papier fasst die Schlüsseltechnologien der Deep-Ultraviolett-Verpackung, die Leistung von Deep-Ultraviolett-LEDs und die Anwendung von Deep-Ultraviolett-LEDs zusammen. Durch das Verständnis der Verpackungsmaterialien, der Verpackungsstruktur, des Verpackungsprozesses usw., um die Leistung von Deep-Ultraviolett-LEDs zu verbessern, so dass es besser ist, sich auf den Markt anzuwenden, was zu erkennen ist, dass die Deep-Ultraviolett-LEDs eine große Aussicht auf die Entwicklung haben.

Um das Problem der geringen Effizienz von UV-LED-Chips auf AlGaN-Basis anzugehen, wurde in dieser Studie eine Art fest-flüssig verpackter UV-LED-Chip entwickelt und dessen Lichtausgabeeffizienz unter verschiedenen Parametern analysiert. Die Lichtausbeute von UV-LED-Chips mit und ohne Fest-Flüssigkeit-Einkapselung wurde unter Verwendung verschiedener reflektierender Materialien im Inneren der Chips analysiert. Es wurde festgestellt, dass Au, Ag und reflektierende Materialien mit Totalabsorption die Lichtausbeute von UV-LED-Flüssigkeitsverpackungen nicht verbessern konnten. Darüber hinaus können reflektierende Al-Materialien und photonische Kristalle mit Totalreflexion die Lichtausbeute von UV-LED-Flüssigkeitsverpackungen verbessern, wobei die höchste Effizienzsteigerung über 74 % erreicht. Die Lichtausbeute von Flüssigkeitsverpackungen mit Quarzdeckschichten unterschiedlicher Dicke wurde analysiert; Die Ergebnisse zeigten, dass die Effizienz umso höher war, je dünner die Quarzdeckschicht war. Unter den gleichen Bedingungen ist die Effizienzsteigerung von oberflächenmontierten UV-LED-Perlen bei unterschiedlichen Dicken von Quarzabdeckplatten nicht signifikant; Bei gleicher Dicke der Quarzabdeckung können reflektierendes Al-Material und photonischer Kristall mit Totalreflexion die Lichtausbeute von UV-LED-Flüssigkeitsverpackungen verbessern.

Diese Studie bewertete systematisch die Sterilisationsleistung und Zuverlässigkeit eines UV-C-LED-Wasserdesinfektionsmoduls auf Basis von 270–280 nm Galliumnitrid (GaN)-Hochleistungschips unter verschiedenen Konfigurationen, Strukturparametern und Druckbedingungen. Das Experiment analysierte zunächst den Einfluss der Anzahl der Dual-Chip-UV-C-LED-Perlen auf die Bestrahlungsintensität und die Wirksamkeit der Sterilisation. Bei einer Durchflussrate von 9 l/min ergaben Konfigurationen mit 5-Serien-2-Parallel (10 Perlen), 4-Serien-2-Parallel (8 Perlen) und 3-Serien-2-Parallel (6 Perlen) Bestrahlungsintensitäten von 377 µW/cm², 320 µW/cm² bzw. 273 µW/cm². Die Ergebnisse zeigten, dass das System selbst bei einer Reduzierung der Anzahl der Perlen um 40 % und einer Verringerung der Bestrahlungsintensität um 27,5 % eine Inaktivierungsrate von 99,999 % für Escherichia coli erreichte. Um die Systemleistung und -kosten weiter zu optimieren, wurden mehrere strukturelle Verbesserungen implementiert: Durch den Ersatz des Aluminiumsubstrats durch ein Kupfersubstrat wurde die Dämpfungsrate der optischen Leistung von 54 % auf 42 % reduziert; Die Vergrößerung des Quarzrohrdurchmessers von 6 mm auf 16 mm verlängerte effektiv die Wasser-UV-Kontaktzeit; und die Optimierung des Aperturdesigns von Materialien mit hohem Reflexionsvermögen verbesserte die Effizienz der Lichtnutzung. Basierend auf diesen strukturellen Verbesserungen wurden Tests mit Einzelchip-UV-C-LED-Perlenkonfigurationen (10, 8 und 6 Perlen) durchgeführt, die zu Bestrahlungsintensitäten von 305 µW/cm², 250 µW/cm² bzw. 210 µW/cm² führten, die 19–23 % niedriger waren als die entsprechender Dual-Chip-Konfigurationen. Dennoch blieb die Sterilisationsrate stabil bei 99,999 %. Dichtungs- und Druckfestigkeitstests ergaben, dass das mit lebensmittelechtem Silikon versiegelte Modul die vorgesehene Durchflussrate von 9 l/min bei einem Eingangsdruck von 0,12 MPa erreichte, mit einer maximalen Drucktoleranz von 0,45 MPa. Während des Langzeitbetriebs wurden keine Leckagen beobachtet, was auf eine hervorragende mechanische Abdichtung und Betriebsstabilität hinweist. Diese Studie liefert wichtige experimentelle Beweise und Designreferenzen für die Entwicklung effizienter, kostengünstiger und zuverlässiger UV-C-LED-Wasserdesinfektionssysteme und erleichtert deren Anwendung in praktischen Wasseraufbereitungsszenarien.

In dieser Arbeit werden GaN-Leistungstransistoren mit hoher Elektronenmobilität (HEMTs) beschrieben, die durch die Implementierung einer einzelnen Gate-Feldplatte (FP) eine Durchbruchspannung (BV) von mehr als 2400 V (definiert bei IDSS <1 μA mm−1) erreichen. Dieses Design schafft ein vereinfachtes und dennoch optimiertes elektrisches Feldprofil, das der Schlüssel zum Erreichen einer hohen BV bei gleichzeitiger Beibehaltung einer günstigen dynamischen Leistung ist. Der dynamische EIN-Widerstand (Ron) bleibt nach der VDS-Belastung im AUS-Zustand bei 600 V bei nur 106 %. Die Kombination aus hohem BV und robusten dynamischen Eigenschaften zeigt, dass die Single-Gate-FP-Technik ein vielversprechender Ansatz für die Massenproduktion von Hochleistungs-GaN-Leistungs-HEMTs ist und das Potenzial für eine Reduzierung der Prozesskomplexität und Kosten ohne Beeinträchtigung der Geräteleistung bietet.

Die strategische Auswahl der Linsengeometrie – sphärisch oder eben – prägt entscheidend die opto-thermische Leistungsgrenze von Leuchtdioden im tiefen Ultraviolett (DUV-LEDs) und bestimmt so deren Wirksamkeit in anwendungsspezifischen photochemischen Prozessen. Diese Studie zeigt, dass sphärische Linsen aufgrund ihrer überlegenen Lichtsammelgeometrie die optische Extraktionseffizienz und die Wärmemanagementleistung im Vergleich zu herkömmlichen Planlinsen deutlich verbessern. Diese technischen Leistungsmerkmale führen direkt zu unterschiedlichen funktionellen Ergebnissen: Sphärische Linsen ermöglichen eine schnelle, hochintensive Verarbeitung, während ebene Linsen besser für einen kontrollierten, dauerhaften Betrieb geeignet sind. Die Ergebnisse legen ein grundlegendes Prinzip für das DUV-LED-Verpackungsdesign fest: Die Linsengeometrie kann angepasst werden, um die Effizienz für bestimmte photochemische Aufgaben zu optimieren, und bietet so einen klaren Weg von der Geräteentwicklung zur anwendungsorientierten Leistung.

Akustische Mikrowellenkomponenten weisen höhere Qualitätsfaktoren und weniger Übersprechen auf als elektromagnetische Komponenten. Eine effiziente Modulation akustischer Geräte ist für den Aufbau groß angelegter multifunktionaler akustischer Schaltkreise unerlässlich. Hier demonstrieren wir einen thermoakustischen Phasenmodulator, der auf einer Y36-geschnittenen LiNbO3 (LN)-Dünnschichtplattform basiert. Die vorgeschlagene Struktur integriert eine akustische Verzögerungsleitung im 460-MHz-SH0-Modus und eine On-Chip-Mikroheizung zur lokalen Änderung der Temperatur und damit zur Steuerung der Phase des ADL. Mit diesem Ansatz erreichen wir eine Phasenänderung von mehr als 281° bei einer Heizleistung von 20 mW und eine Modulationsfähigkeit von 17 °/mW im linearen Modulationsbereich, was einer 6,5-fachen Verbesserung gegenüber zuvor berichteten Bulk-LN-Plattformen entspricht. Unsere thermoakustischen Modulatoren ermöglichen eine rekonfigurierbare akustische Signalverarbeitung für drahtlose Kommunikations- und Mikrowellensysteme der nächsten Generation.

Ein fokussierender Wandler im Wellenlängenbereich, der auf einem schwebenden piezoelektrischen Dünnfilm aus Aluminiumnitrid (AlN) basiert, wurde entworfen, simuliert und hergestellt. Das Ein-Port-Gerät wurde simuliert und analysiert, um die Fokussierungsleistung des Geräts zu überprüfen. Eine akustische Zweitor-Verzögerungsleitung mit unterschiedlicher elektrischer Konfiguration wurde simuliert, hergestellt und analysiert, um die elektroakustische Transduktionsfähigkeit des Wandlers zu bewerten. Den Simulations- und Messergebnissen zufolge kann der Wandler den erwarteten fokussierten Gaußschen Lambstrahl mit einer Strahltaille von 5 µm erzeugen, was der Hälfte der Wellenlänge entspricht. Die Einfügungsdämpfung von 32,16 dB bei 824,13 MHz beweist die effiziente elektromechanische Transduktionsfähigkeit des Wandlers. Der Wandler ist die potentielle Komponente in phononischen integrierten Schaltkreisen (PnICs).

Diese Studie bewertete systematisch die Sterilisationsleistung und Zuverlässigkeit eines UV-C-LED-Wasserdesinfektionsmoduls auf Basis von 270–280 nm Galliumnitrid (GaN)-Hochleistungschips unter verschiedenen Konfigurationen, Strukturparametern und Druckbedingungen. Das Experiment analysierte zunächst den Einfluss der Anzahl der Dual-Chip-UV-C-LED-Perlen auf die Bestrahlungsintensität und die Wirksamkeit der Sterilisation. Bei einer Durchflussrate von 9 l/min ergaben Konfigurationen mit 5-Serien-2-Parallel (10 Perlen), 4-Serien-2-Parallel (8 Perlen) und 3-Serien-2-Parallel (6 Perlen) Bestrahlungsintensitäten von 377 µW/cm², 320 µW/cm² bzw. 273 µW/cm². Die Ergebnisse zeigten, dass das System selbst bei einer Reduzierung der Anzahl der Perlen um 40 % und einer Verringerung der Bestrahlungsintensität um 27,5 % eine Inaktivierungsrate von 99,999 % für Escherichia coli erreichte. Um die Systemleistung und -kosten weiter zu optimieren, wurden mehrere strukturelle Verbesserungen implementiert: Durch den Ersatz des Aluminiumsubstrats durch ein Kupfersubstrat wurde die Dämpfungsrate der optischen Leistung von 54 % auf 42 % reduziert; Die Vergrößerung des Quarzrohrdurchmessers von 6 mm auf 16 mm verlängerte effektiv die Wasser-UV-Kontaktzeit; und die Optimierung des Aperturdesigns von Materialien mit hohem Reflexionsvermögen verbesserte die Effizienz der Lichtnutzung. Basierend auf diesen strukturellen Verbesserungen wurden Tests mit Einzelchip-UV-C-LED-Perlenkonfigurationen (10, 8 und 6 Perlen) durchgeführt, die zu Bestrahlungsintensitäten von 305 µW/cm², 250 µW/cm² bzw. 210 µW/cm² führten, die 19–23 % niedriger waren als die entsprechender Dual-Chip-Konfigurationen. Dennoch blieb die Sterilisationsrate stabil bei 99,999 %. Dichtungs- und Druckfestigkeitstests ergaben, dass das mit lebensmittelechtem Silikon versiegelte Modul die vorgesehene Durchflussrate von 9 l/min bei einem Eingangsdruck von 0,12 MPa erreichte, mit einer maximalen Drucktoleranz von 0,45 MPa. Während des Langzeitbetriebs wurden keine Leckagen beobachtet, was auf eine hervorragende mechanische Abdichtung und Betriebsstabilität hinweist. Diese Studie liefert wichtige experimentelle Beweise und Designreferenzen für die Entwicklung effizienter, kostengünstiger und zuverlässiger UV-C-LED-Wasserdesinfektionssysteme und erleichtert deren Anwendung in praktischen Wasseraufbereitungsszenarien.

Diese Studie untersucht systematisch die Leistungsoptimierung von UV-C-LED-Wasserdesinfektionsmodulen und konzentriert sich dabei auf die Auswirkungen von Wärmeableitungsmaterialien, Antriebsstrom und optischem Strukturdesign auf die Sterilisationseffizienz. Die Ergebnisse zeigen, dass Kupfersubstrate die Lichtleistungsdämpfungsrate von UV-C-LEDs im Vergleich zu Aluminiumsubstraten deutlich reduzieren (41,90 % gegenüber 53,94 %) und dadurch die Betriebslebensdauer des Geräts verlängern. Bei Durchflusswasserdesinfektionsexperimenten steigert die Erhöhung des Antriebsstroms (von 100 mA auf 200 mA) die Inaktivierungseffizienz deutlich und erreicht eine Escherichia coli-Inaktivierungsrate von >99,999 % bei 200 mA, was den Trinkwasserdesinfektionsstandards entspricht. Darüber hinaus wurde durch die Optimierung des optischen Designs die Anzahl der UV-C-LED-Perlen von sechs auf vier reduziert, und es wurden individuelle Perforationen für jede Perle eingesetzt, um die UV-Reflexion zu verbessern. Dieser Ansatz sorgte für eine hohe Sterilisationsrate von 99,999 % und reduzierte gleichzeitig die Kosten um 33 %. Diese Studie liefert wichtige theoretische Grundlagen und technische Referenzen für die Gestaltung effizienter, kostengünstiger und langlebiger UV-C-LED-Wasserdesinfektionssysteme.

Ziel dieser Studie war es, die Wirksamkeit eines neuartigen Luftsterilisationssystems auf Luftmikroorganismen sowohl im Labor-Umfeld als auch im Büroumfeld zu bewerten. Hier haben wir eine UV-C-LED-basierte Technik verwendet, um die Luft kontinuierlich zu reinigen. Es wurde beobachtet, dass die Desinfektionsrate des UV-C-LED-Systems in 2 Stunden in 2 Stunden 99,94% gegen Staphylococci Albus (8032) gegen Staphylococci Albus beträgt, während 99,6%, 99,02% und 98,65% gegen natürliche Mikroorganismen in 2 Stunden innerhalb von 100 M3, 150 M3 und 210 M3 M3-Räumen in 2 Stunden. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse für eine 5-tägige Prüfung vor Ort, die in normalerweise operativen Büros durchgeführt wird, eine Desinfektionsrate von bis zu 92% gegen natürliche in der Luft befindliche Mikroorganismen. Die Ergebnisse zeigen auch keine Ozonemission von Null aus den UV-C-LED-Basis-Luftsterilisations-De-Vices. Diese Studie zeigt eine vielversprechende Rolle für diese von UV-C-LED-basierte neuartige Technologie bei der Kontrolle und Prävention von Infektionen, indem die Ausbreitung von Luftpathogenen effektiv und effizient entworfen wird, ohne gefährliche Quecksilber oder Chemikalien einzuführen.

Luftsterilisatoren erfreuen sich auf dem Markt großer Beliebtheit, ihre Funktionalität ist jedoch weiterhin auf einzelne Zwecke wie Desinfektion oder Geruchsbeseitigung beschränkt. Der UV-C-Luftsterilisator Q6060-D von MassPhoton nutzt Festkörper-Halbleitertechnologie mit UV-C-LEDs, die ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 260–280 nm aussenden und ein breites Spektrum von Mikroorganismen durch Blockierung der DNA- und RNA-Replikation inaktivieren können. Der Q6060-D UV-C-Luftsterilisator von MassPhoton wurde an der Decke von Besprechungsräumen, Müllräumen und Fluren in einem normal betriebenen Einkaufszentrum in Hongkong installiert und erreichte eine Sterilisationsrate von 70,8 % im Müllraum und 61,62 % im Besprechungsraum. Obwohl während des Geruchsentfernungstests Wandstreicharbeiten in einem gemieteten Ladengeschäft die TVOC-Werte deutlich erhöhten, reduzierte der Einsatz des MASSPHOTON-Luftsterilisators den anfänglichen TVOC-Wert innerhalb von 2 Stunden von 10,00 mg/m³ auf 3,53 mg/m³. In einem simulierten Test, der in einem 112 m³ großen Raum durchgeführt wurde, wurde der Q6060-D UV-C-Luftsterilisator des MassPhoton sofort aktiviert, nachdem vier Zigaretten vollständig verbrannt waren. Nach 4 Stunden war die PM2,5-Konzentration effektiv um 61,1 % und die TVOC-Konzentration um 98,2 % reduziert. Unter Verwendung einer 10 %igen Ammoniaklösung als Test für flüchtiges Ammoniakgas erreichte die Ammoniakentfernungsrate innerhalb von 90 Minuten 99,9 %. Basierend auf allen experimentellen Ergebnissen kann der Schluss gezogen werden, dass der Q6060-D UV-C-Luftsterilisator von MassPhoton die Anzahl natürlicher Bakterien in der Luft effektiv reduzieren kann, während er gleichzeitig Partikel in der Umgebung adsorbiert, Geruchsmoleküle zersetzt, die Luftreinheit und -frische aufrechterhält, die Ausbreitung von Atemwegserkrankungen verhindert und gefährdete Bevölkerungsgruppen schützt.

Diese Studie untersuchte systematisch die Mechanismen, die den Auswirkungen der UV-C-LED-Bestrahlung auf die Konservierung von frischen Früchten zugrunde liegen. Es wurden Hochleistungs-UV-C-LED-Chips auf Galliumnitrid (GaN)-Basis mit 270–280 nm verwendet, wobei die Geräteleistung durch optimierte Wärmeableitungsstrukturen und ein Matrixanordnungsdesign verbessert wurde. Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass unter Umgebungsbedingungen (22–27 °C) eine UV-C-Bestrahlung mit einem Arbeitszyklus von 75 % (45 s an/15 s aus) die wirksamste Unterdrückung des Schimmelwachstums auf Apfelscheiben und Himbeeren erzielte und die Schimmelpilzvermehrung vollständig verhinderte. Der Arbeitszyklus von 25 % (15 s an/45 s aus) sorgte für ein besseres Gleichgewicht zwischen antibakterieller Wirksamkeit und Erhaltung der Fruchtfrische. In einer gekühlten Umgebung mit 4 °C reduzierte der 25 %-Bestrahlungsmodus (15 s an/45 s aus, 40 cm Abstand) die Verderbnisrate von Himbeeren von 100 % auf 20 %. Bei Erdbeeren unterdrückte die UV-C-Bestrahlung zwar das Schimmelwachstum vollständig, verursachte jedoch erhebliche oxidative Schäden (44,4 % der Früchte wiesen wassergetränkte Flecken auf) und eine höhere Gewichtsverlustrate (14 % im Vergleich zu 6 % in der Kontrollgruppe). Diese Ergebnisse bestätigen, dass UV-C-Bestrahlung den mikrobiellen Verderb von Früchten nach der Ernte wirksam kontrolliert. Allerdings ist eine Optimierung der Bestrahlungsparameter erforderlich, um die antibakterielle Wirksamkeit mit der Erhaltung der Fruchtqualität in Einklang zu bringen.

Die Ausbreitung von Infektionskrankheiten in Krankenhäusern wird durch Kreuzkontaminationen durch kleine medizinische Geräte wie Mobiltelefone, Blutdruckmessgeräte und Blutzuckermessgeräte deutlich verschärft. Aktuelle Desinfektionsgeräte weisen jedoch erhebliche Einschränkungen auf: Sie lassen sich nicht nur nur schwer an medizinische Geräte unterschiedlicher Größe anpassen, sondern sind auch nicht in der Lage, empfindliche elektronische Geräte Hochtemperatur-Desinfektionsprozessen zu unterziehen. Diese Situation behindert die wirksame Umsetzung von Maßnahmen zur Infektionsprävention und -kontrolle in Krankenhäusern erheblich. Diese Studie befasst sich mit den oben genannten Herausforderungen, indem sie einen Oberflächendesinfektionsschrank für kleine medizinische Geräte entwickelt, der UV-C-LED-Technologie als Kernkomponente nutzt. Durch Simulationsmodellierung und praktische Tests wurde die Desinfektionswirksamkeit dieser Technologie auf Geräten wie Mobiltelefonen, PDAs und Blutdruckmessgeräten bewertet. Habe vom Laborpersonal drei Mobiltelefone, ein Tablet, zwei Gerätefernbedienungen und einen Verpackungskarton eingesammelt, also insgesamt sieben kleine Gegenstände unterschiedlicher Materialien und Spezifikationen. Die Koloniezahlen vor und nach der Verwendung des Geräts wurden erfasst und getestet, wobei jeder Test mehr als dreimal wiederholt wurde. Die Ergebnisse deuten auf eine deutliche Reduzierung der Bakterienkolonien auf den Probenoberflächen vor und nach der Desinfektion hin, mit einer durchschnittlichen Sterilisationsrate von 99,4 %. Das Wachstum natürlicher Bakterien in den Kulturschalen betrug weniger als 1 KBE/cm² und erfüllte damit die Anforderung einer Reduzierung der natürlichen Bakterienzahl um mehr als 1,00 Log gemäß GB27952-2020 „Allgemeine Anforderungen an Desinfektionsmittel auf Oberflächen gemeinsamer Gegenstände“. Darüber hinaus bestätigten Tests, dass das Gerät kein Ozon erzeugt und kein Risiko einer UV-Leckage im Labor innerhalb des Fabrikgeländes darstellt, sodass eine kontinuierliche Verwendung in Räumen mit anwesenden Personen möglich ist.