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深紫外UVC LED相关技术原理

2021年07月02日
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发光及消杀原理

利用半导体发光原理制造UVC波段的光源,氮化铝、氮化镓或铟镓氮等三五族半导体材料的禁带宽度落在蓝光到紫外光波段之间,它们的电子与价带上的空穴复合,复合时得到的能量释放出去,通过改变材料配比,可以释放出不同波段的紫外线和可见光。

不同铝铟镓氮材料配比与禁带宽度、发射波长关系

根据光量子论,波长越短,能量越强,对生物的破坏性越大。短波紫外光甚至具备超强的破坏力,能斩断多数化合物的化学链结,还能破坏细胞的RNA与DNA,使其立即死亡或失去繁殖能力。

1. 泛亚电竞:UVC泛亚电竞以倒装泛亚电竞为目前主流,但还不一定是最优结构。垂直泛亚电竞也有其独特优势,如电流扩展更好,吸光少,散热好等。但因材料主要是AlN,要将其与蓝宝石衬底剥离,需要波长短、能量大的准分子激光器才能做到,但这又会对外延材料造成严重损伤。故截止目前仍然只有LGIT能够做到垂直结构UVC LED的量产。如果能找到既经济又简单的剥离方法,那么垂直结构有机会成为UVC LED大功率主流。

2. 封装:主要考虑UVC LED的散热和出光。在材料方面,经过多年的发展,目前市面上UVC LED基本以倒装泛亚电竞搭配高导热氮化铝基板的方案为主。固晶方式有银浆、锡膏、金锡共晶焊,其中共晶方式主要通过助焊剂进行焊接,相对能有效提升泛亚电竞与基板的结合强度,导热率,更为可靠,有利于UVC LED的品质管控。

3. 寿命:UVC LED长时间工作会光衰引起老化,尤其对大功率UVC LED来说,光衰问题更加严重。在衡量UVC LED的寿命时,仅仅以灯的损坏作为UVC LED寿命的终点是远远不够的,应该以UVC LED的光衰减百分比来规定LED的寿命。目前从产业主流水平看,在UVC LED应用中,消费类产品L70(1000H)、家电类产品达L50(10000H)较佳。

4. 发光效率:一般指UVC LED的外部量子效率(EQE),是器件内部量子效率与取出效率的乘积。内部量子效率(IQE)主要与器件本身的特性(如器件材料的能带、缺陷、杂质)、外延片材料及结构等相关。而器件的取出效率指的是器件内部产生的光子在经过器件本身的吸收、折射、反射后,实际在器件外部可测量到的数据。因此,影响取出效率的因素包括了器件材料本身的吸收、散射、结构及封装材料的折射率差等。

内部量子效率(IQE):主要与器件本身的特性,如器件材料的能带、缺陷、杂质、外延片材料及结构等相关;

·取出效率:器件内部产生的光子在经过器件本身的吸收、折射、反射后,实际在器件外部可测量到的数目;

·外部量子效率(EQE):器件内部量子效率与取出效率的乘积;

·电光转换效率(WPE):最终成品通电后,有多少电能转换成了光能。主要考量输入功率、EQE和泛亚电竞情况,是目前较常用来评估发光效率的重要指标;


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