(092190) 서울바이오시스 - (7) Technology < UV LED >
UV(자외선) LED
Violeds (바이오레즈)서울바이오시스와 SETi사가 공동 개발한 UV LED 청정기술로 물, 공기, 표면 등의 살균 및 정화, 탈취를 위한 응용제품에 활용 가능합니다. 생활용품이나 치료 및 진단 목적의 생명과학 응용기기 등에도 다양하게 적용 가능하며, 단순한 광촉매 결합이 아닌 광원일체의 광집적도, 지향각 관련 특허를 활용한 첨단 기술입니다. 바이오레즈는 인류에게 안전하고 깨끗한 환경을 선사합니다. UV(자외선) LEDBLU, 조명, 자동차 등의 분야에서 가시광 LED 사용이 급격히 증가하고 있으며 자외선(UV)영역의 LED 역시 고효율화, 고출력화에 따라 기존의 수은, 메탈할라이드를 이용하는 자외선 램프를 대체해 나가며 사용이 확대되고 있습니다.UV의 발견1801년 독일의 화학자 J.W.리터가 눈에 보이지 않는 극히 짧은 파장의 빛 입자가 사진 필름을 감광시키는 것을 보고 보라색 보다 더 짧은 파장의 빛 입자도 있다는 것을 발견하게 되었습니다.UV의 어원보라색 (紫色 : Violet) 보다 훨씬 짧은 파장의 빛(전자기파)으로 보라색 밖에 있는 선이라는 뜻으로 자외선이라 부릅니다. 영어로는 “극단적인, 극도로, 초(超)”의 뜻을 가진 “Ultra” 라는 접두사를 자색(Violet)앞에 붙여서 보라색보다 극히 짧은 자색 밖의 선(紫色 外線: Ultra Violet) 즉 자외선이라고 부르게 된 것이 자외선(紫外線 : Ultra Violet) 및 줄여서 UV라고 나타냅니다.UV의 기능
파장에 따른 UV LED 응용분야
UV LED는 스팩트럼에 따라 많은 방법으로 분류됩니다. 이 중 태양광에 대한 ISO 분류 기준 ISO-DIS-21348에 따른 분류법을 소개하면 UVA(400~315nm), UVB(315~280nm), UVC(280~100nm)로 나눌 수 있습니다.
구분파장 (nm)내용
| Near UV | UV-A | 315-400 | 폴리머나 프린트 잉크의 경화, 가스 측정, 질소요소 측정, 집충기, 조명, 광학 센스, 이미지 색조 측정 ID,위폐 감지 등 |
| UV-B | 280-315 | UV 경화, 광학 치료, 광학센스, 이미지 색조 측정, 범죄 분석, 단백질 분석, DNA 스쿼엔싱, 약 개발 등 | |
| Deep UV | UV-C | 100-280 | 살균, 오존 탐지, 표면이나 물 오염 제거, 단백질 분석, DNA스쿼엔싱, 약 개발, 광학 센스,이미지 색조 측정 등 |
UV LED의 장점
기존 UV Lamp의 경우는 복사열로 인한 조사면의 온도가 상승되는 문제가 발생하여 UV Lamp와 조사면 간 일정 거리 이상을 두거나
조사면 온도에 대한 조절이 필요하였습니다. UV LED의 경우는 복사열이 적어 광원과의 거리를 가깝게 하는것이 가능합니다.
UV LED는 수은을 포함한 전통 UV램프와 비교하여 많은 장점을 가지고 있습니다. UV LED는 대부분 상용 전원을 그대로 쓸 수 있고 에너지 소비를 절대적으로 감소시킵니다. 그리고 순간적으로 on/off가 가능하여, 수은 UV 램프처럼 가동을 위해 사용하지 않을때도 켜놓을 필요가 없습니다. 수은 램프는 또한 오존을 발생시켜, 이를 제거하지 않으면 안됩니다. 이는 UV램프를 이용하는 장비의 주변에서 일하는 사람에서 심각한 호흡기 문제를 발생시키기 때문에 반드시 제거하는 장치를 설치해야 합니다. 이 때문에 공기 정화 환기구 등 많은 추가 비용과 에너지 소비를 발생시킵니다.
이에 비해 LED는 오존을 발생시키지 않습니다. 수은 램프의 수명은 일반적으로 2,000시간 내외입니다. 그러나 LED는 하루에 8시간 계속 on/off해서 사용한다고 할때 10년 이상 사용이 가능합니다. 또한 LED는 Small form factor라는 강한 장점을 가지고 있습니다. UV LED는 기존 수은 UV램프보다 훨씬 작기 때문에 모든 UV 어플리케이션을 디자인 하는데 있어서 다양성과 유연성을 부여합니다.
UV LED vs 수은램프
UV LED는 수은이 사용되지 않아 친환경적이며 장수명, 에너지절약, 적은 열 손실 등의 장점이 있습니다.
UV LED구분수은 UV 램프기술 (Technology)수명 (Life Time)에너지 소비 (Energy Consumption)예열 시간 (Warm-up time)환경성 (Environmental Friendliness)발열 (Heat generation)발광 파장(Emission Wavelength)중금속 (Heavy Metals)
| New, Light, Simple, Compact | Old, Bulky, Heavy, Complex |
| 10,000-50,000시간 | 2,000-10,000시간 |
| 낮음(Low) | 높음(High) |
| Zero | 느림 (Slow) |
| 수은 불필요, 오존을 발생시키지 않음 (No mercury, No Ozone) |
수은사용, 오존발생 (Mercury used, Ozone generation) |
| 낮음(Low) | 높음(High) |
| 자유 설계 가능 (Single UV Band, Customizable) |
수은 발광특성으로 제한 (Multiple Peaks) |
| None | Mercury (20 – 200 mg) |
UV LED와 수은램프의 특성 비교
왜 서울바이오시스 UV LED인가?
서울바이오시스는 모든 파장대(255nm~405nm)의 UV LED 제품 개발 및 생산체계를 갖춘 유일한 LED 기업입니다.
세계 최초의 255~340nm 파장대 Deep UV LED 개발
Stategic partnetship with LED Comapny (SETi, USA)
UV LED 시장전망
UV LED는 소형, 적은 유지 비용, 그리고 환경친화성으로 인해 전통적으로 수은램프가 사용되고 있는 응용 제품을 대체하기 시작하였고, UV LED로의 대체가 지속될 것으로 보이며 휴대용 제품 등의 새로운 제품 시장을 개척할 것으로 Yole development 사는 최신 보고서에서 예상하고 있습니다.
UV LED 시장은 2016년 1억5,190달러에서 2021년에는 11억1,780달러로 급격히 시장이 커질 것으로 보여지며 기존 UV 램프 시장에서의 점유율은 2011년 10.4%에서 28.1 %로 17.7%증가할 것으로 보고 있습니다.
UV Light Source Market Size
(**Source : Yole developpment 2015)
대부분의 UV LED는 UVA/B(365-400nm) 파장대의 제품이 판매되었으며, 이중 90% 이상은 UV 경화기, 위폐검사기, 의학 분야, 장비 부속 제품이었고, UVC 파장대의 경우 주로 연구나 과학 장비 목적으로 판매되었습니다. 하지만 이미 UVC 파장대의 UV LED를 사용한 물/공기 살균/정화 시스템이 상용화 되었고, 점점 적용이 확대될 것입니다.
그리고, UV LED 디바이스 시장에 일본, 대만, 중국의 가시광 LED 업체도 진입할 것으로 보여 경쟁이 치열할 것입니다.
UV LED 파장별 응용
자외선(UV) 영역의 LED도 고효율화, 고출력화가 진전되고 이의 산업이용도 확산되는 추세입니다. 자외선 LED는 발광 파장에 따라 응용군이 각각 다르며, UVA 315~400nm는 주로 산업용 경화기, 위폐감별기, 포충기 등에 사용되며, UVB 280~315nm는 의료/바이오 분야에서의 치료기 및 분석기기, 비타민 D 합성 등에 주로 이용되며, UVC 280~200nm는 살균/정화/정수 등에 많이 사용되고 있습니다.
하지만 이처럼 많은 응용 및 잠재시장이 있음에도 불구하고 현재 자외선 LED 광원은 AlN 계 물질사용에 따른 고품질 박막성장의 어려움, 소자제작 공정기술 미개발 및 자외선 LED용 패키지 소재 부재, 자외선 LED 소자의 낮은 광출력 등으로 인하여 시장진입에 어려움이 있었습니다. 이에 대한 기술적 극복을 통해 시장은 더욱 확대될 것으로 보입니다.
UV 적용제품
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- 가전제품 응용 (Sterilization)
- 255~280㎚:소독 (Disinfection) / 정수 (Water purifier) / 공기정화 (Air purifer)
- 265~385㎚:탈취 (Deodorization)
- 의학 및 과학적 응용 (Medical & Scientific application)
- 265~340㎚: 의학 및 과학적 응용 분광기 (Spectroscopy for Medical & Scientific application)
- 310~340㎚: 광선치료법 (Phototherapy) - 건선, 진균증, 진균증종양, 습진 등을 치료
- 385, 395, 405㎚: 치아미백 (Tooth Whitening)
- 산업적 이용 (Industrial applicatons)
- 365~395㎚: 자외선 경화기 (UV Curing)
- 보안 응용 제품 (Security applications)
- 310~395㎚: 위폐 감별기 (Money and ID detector)
- 365~420㎚: 법의학 응용제품 - 혈흔 검출기 (Forensic applications : Blood stain identification)
- 기타 응용 제품 (Security applications)
- 340㎚: 혈액 분석기 (Blood Analysis)
- 255~365㎚: 255~365nm : 형광광원 (Fluorescent Light Source)