深紫外LED的發(fā)展歷程

在過去的20年里，深紫外LED被發(fā)明、改進(jìn)和商業(yè)化，使其能夠在消毒、聚合物固化和皮膚治i療產(chǎn)品中取代銾燈。20世紀(jì)90年代將被后人所銘記，因?yàn)榛诘业母遡效藍(lán)光、綠光LED誕生于彼時(shí)。在隨后的十年中，進(jìn)一步的改進(jìn)是你看不見的。因?yàn)镚aN LED的發(fā)射波長被擴(kuò)展到了紫外光。用AlxGa1-xN制成的量i子阱取代InxGa1-xN量i子阱，使器件達(dá)到了紫外線領(lǐng)域，在UVB（315nm至280nm）和UVC（280nm至100nm）區(qū)域發(fā)光。

下一步進(jìn)展接踵而至。如今，來自世界各地的幾家公司正在追求這些固態(tài)光源的大規(guī)模制造和商業(yè)化，并將其配置進(jìn)許多應(yīng)用中。在此，我們將對這一進(jìn)展進(jìn)行概述，內(nèi)容包括做出主要貢獻(xiàn)的幾個(gè)團(tuán)隊(duì)所獲成果的細(xì)節(jié)。我們首先從歷史的角度出發(fā)，然后介紹目前的狀況、新興的應(yīng)用，蕞后介紹一些蕞新的研究方向。

制造365nm以下發(fā)光的LED的主要?jiǎng)訖C(jī)是為了創(chuàng)造出一種優(yōu)越的銾燈替代品。銾燈是應(yīng)用于空氣-水凈化、食品消毒和其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)有光源，體積龐大、易碎，需要較高的工作電壓，而且由于銾會(huì)對食品、水和生物醫(yī)學(xué)行業(yè)造成危害，因此還存在污染環(huán)境的問題。生產(chǎn)在UVB和UVC中工作的高i效i率、高功率LED，有可能獲得可觀的收入，因?yàn)檫@種光源可以滿足各種關(guān)鍵應(yīng)用。其緊湊的結(jié)構(gòu)、較長的壽命、脈沖操作選項(xiàng)，以及易于與硅電子器件集成的特點(diǎn)，都有助于推動(dòng)它們的發(fā)展。

為什么在選擇led燈珠需要考慮這些因素呢？

選擇一款LED燈珠主要要考慮哪些因素？今天我們主要從led的發(fā)光源,即貼片燈珠來了解。

1、LED燈珠的亮度不同，價(jià)格不同。作為用戶，簡單直接的方式就是同等功率的燈具，亮度高的燈具為佳；

2、抗靜電能力強(qiáng)的LED燈珠，壽命長，通?？轨o電大于700V的LED燈珠才能用于LED燈具；

3、波長一致的LED燈珠，顏色一致，沒有LED分光分色儀的生產(chǎn)商很難生產(chǎn)色彩純凈的產(chǎn)品；

4、漏電電流，LED是單向?qū)щ姷陌l(fā)光體，如果有反向電流，則稱為漏電，漏電電流大的LED，壽命短、價(jià)格低；

5、發(fā)光角度，用途不同的LED其發(fā)光角度不一樣。特異的發(fā)光角度價(jià)格較高；

6、壽命，不同品質(zhì)的關(guān)鍵是壽命，壽命由光衰決定。光衰小、壽命長，價(jià)格高；

7、晶片，LED的發(fā)光體為晶片，不同的晶片，價(jià)格差異很大。日本、美國的晶片較貴，一般臺(tái)灣的晶片價(jià)格低于日本、美國，國產(chǎn)的少；

8、膠體，普通LED的膠體一般為環(huán)氧樹脂，加有抗紫外線及防火劑的LED價(jià)格較貴。

目前LED芯片理論壽命大約是10萬小時(shí)，而業(yè)界元器件壽件如要與之匹配，關(guān)鍵元器件的選擇必須經(jīng)過完善的DMT、DVT的驗(yàn)證管理，以保證長壽命及產(chǎn)品可靠性要求，否則電源壽命不夠，燈具壽命也就無法實(shí)現(xiàn)。

紫外線殺菌燈消毒原理

是利用適當(dāng)波長的紫外線能夠破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結(jié)構(gòu)，造成生長性細(xì)胞死*和(或)再生性細(xì)胞死*，達(dá)到殺菌消毒的效果。經(jīng)試驗(yàn)，紫外線殺菌燈的有效波長范圍可分為四個(gè)不同的波段：UVA(400～315nm)、UVB(315～280nm)、UVC(280～200nm)和真空紫外線(200～100nm)。其中能透過臭氧保護(hù)層和云層到達(dá)地球表面的只有UVA和UVB部分。就殺菌速度而言，UVC處于微生物吸收峰范圍之內(nèi)，可在1s之內(nèi)通過破壞微生物的DNA結(jié)構(gòu)*病毒和細(xì)菌，而UVA和UVB由于處于微生物吸收峰范圍之外，殺菌速度很慢，往往需要數(shù)小時(shí)才能起到殺菌作用，在實(shí)際工程的數(shù)秒鐘水力停留(照射)時(shí)間內(nèi)，該部分實(shí)際上屬于無效紫外部分。

熱管理,提高UVCLED壽命的關(guān)鍵

“產(chǎn)生的熱量要比光更多”，這句話總結(jié)了UVC LED這個(gè)日益增長的市場面臨的“熱量挑戰(zhàn)”。做好產(chǎn)品熱管理是提高UVC LED壽命的關(guān)鍵一步。

一、熱管理概述

熱管理是指對封裝體內(nèi)的耗熱元件及系統(tǒng)采用合理的冷卻、散熱技術(shù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對其內(nèi)部溫度進(jìn)行控制，從而保證電子器件和系統(tǒng)正?？煽啃缘墓ぷ?，目的是通過各種方法導(dǎo)出這些熱量，使封裝體的溫度維持在允許范圍內(nèi)。

二、熱管理是提高UVC LED壽命的關(guān)鍵

像任何電子元器件一樣，UVC LED對熱敏感。UVC LED具有較低的外量i子效率，在輸入的功率中，普遍只將不到5％的功率轉(zhuǎn)換成光（目前，據(jù)說有相關(guān)廠家產(chǎn)業(yè)化成品效率已經(jīng)超過5%），剩余超過95％的功率被轉(zhuǎn)換成熱量。這就導(dǎo)致UVC LED芯片發(fā)熱異常嚴(yán)重。此時(shí)，如果不將熱量快速去除，保持LED芯片低于其蕞大工作溫度，直接影響了UVC LED的壽命和可靠性，甚至不能使用。

由于UVC LED本身體積較小，大部分的熱量無法從正面散熱，因此LED背面成為了有效散熱的唯壹途徑。改善散熱的任務(wù)就轉(zhuǎn)嫁到了下游的封裝和模組。此時(shí)，如何在封裝環(huán)節(jié)做好熱管理顯得尤為重要。