深紫外LED的介绍和市场应用价值

时间：2018-10-26 10:32:54 所属分类：建筑科学 浏览量:

这篇科技论文投稿发表了深紫外LED的介绍和市场应用价值，世界上第一支LED于1962年问世，但只能发射红光波段光谱，慢慢地，黄光、绿光、蓝光的LED也陆续被研发出来。论文主要介绍了深紫外波段LED的研究现状，讨论了UV-LED的优点和研究难点。 关键词：科技论文

　　这篇科技论文投稿发表了深紫外LED的介绍和市场应用价值，世界上第一支LED于1962年问世，但只能发射红光波段光谱，慢慢地，黄光、绿光、蓝光的LED也陆续被研发出来。论文主要介绍了深紫外波段LED的研究现状，讨论了UV-LED的优点和研究难点。

　　关键词：科技论文投稿,LED应用

　　0 引言

　　LED(Light Emitting Diode)即发光二极管，是一种电致发光型的固态光源。紫外LED也属于LED的一个分支，虽然不能广泛用于LED照明领域，但是UV-LED作为一种新型紫外光源，它具有独特的优势，并且理论上UV-LED未来将替代所有的传统紫外光源。

　　1 深紫外LED介绍

　　波长小于400nm的波段被称为紫外波段。在UV-LED中，LED发射波长在300nm到400nm之间的称为近紫外LED，发射波长小于300nm的被称为深紫外LED。

　　1.1 制作工艺

　　UV-LED的制作工艺与普通LED的工艺大体相同，但是由于UV-LED的发光材料不同，因此选取的发光材料和封装形式会有一定区别，图1为深紫外LED的工艺流程图。

　　1.2 封装方式

　　深紫外LED由于发射的光谱波长通常小于300nm，所以在封装上要求更高，常用的封装形式有以下三种：

　　1.2.1 覆晶封装(FLIP FLOP)

　　覆晶封装的特点是采用倒装芯片，不需要金线和导电银胶，芯片通过底部电极金属层与基板电极焊接来实现电连接和固定，光从蓝宝石衬底取出。这种封装形式可以缩短封装过程的烘烤时间，能够减少低物料热应力，这种封装形式具有体积小、高光效、导热好、可靠性高等特点。

　　1.2.2 板上芯片封装(COB)

　　COB式封装最大的特点是封装效率高，通过将芯片直接安放在基底表面，通过热处理固定，最后利用丝焊的方法将芯片和基底建立电气连接，由于不需要支架，因此节省了器件的封装时间和成本[2]。

　　1.2.3 模组式封装(MODEUL)

　　模组式封装主要应用于大功率LED领域，通过将一定数量的芯片按规则排列在一起进行集成封装，模组式封装的UV-LED能满足高光功率的要求，它具有发热量大、出光效率高、寿命长等特点。

　　1.3 UV-LED的优势

　　传统的紫外光源通常为紫外汞灯，与传统的汞蒸气紫外放电光源相比，UV-LED具有诸多的优势。首先，在寿命上，紫外LED的使用寿命是汞灯的4～5倍;其次，汞灯点亮前需要启辉，而紫外LED的开关却十分方便，并且工作电流可调，工作电压也只有8～10V左右。从体积上，紫外LED更加小巧，便于携带，而紫外放电汞灯的体积却过于笨重;在光谱特性上，UV-LED的光谱为可调的单峰，而紫外汞灯光谱为固定的多杂峰。基于以上优势分析，UV-LED很可能会逐渐替代传统的紫外汞灯，成为新一代紫外光源。

　　2 研究中存在的问题

　　虽然紫外LED具有很多的优势，但是在研究和发展中，依然会遇到很多难题，这也是UV-LED难以大范围普及到人们生活中的原因，目前研究阶段存在的问题有：

　　2.1 芯片外延生长困难

　　目前紫外LED芯片最广泛使用的材料是GaN，禁带宽度为3.4 eV，对应的发光波长为365nm，属于近紫外波段。而深紫外LED是通过在GaN中添加Al扩大带隙，从而获得更短的发光波长。但是目前来看，高Al组分的AlGaN材料的外延生长困难，Al含量越高，晶体质量越低，外延层的导电率也越低，外量子效率基本不到10%[3]。

　　2.2 封装材料的老化

　　对于照明领域中的白光和蓝光LED，最常用的封装材料是环氧树脂，但是环氧树脂的性能在紫外光下会恶化，这是因为环氧树脂中的芳香环会吸收紫外光发生变色氧化，透光率会急速下降。目前，UV-LED常用的封装材料是硅树脂，硅树脂的抗氧化能力比较好，但是在波长小于320nm后，透光率也会逐渐下降，依然不能很好地满足深紫外LED的要求。

　　2.3 光提取效率较低

　　目前UV-LED多采用覆晶倒装芯片的封装形式，采用的是蓝宝石衬底，但是平面蓝宝石衬底会导致全反射，将大量紫外光限制在外延层，限制了UV-LED的光提取效率;同时，现在的所有LED芯片几乎都使用氧化铟锡作为透明导电层，但氧化铟锡材料对紫外光的吸收比不可见光高很多，目前台湾已有公司已试验用石墨烯代替氧化铟锡，以提高紫外LED的光提取效率。

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