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發(fā)光及消殺原理

 

利用半導(dǎo)體發(fā)光原理制造UVC波段的光源，氮化鋁、氮化鎵或銦鎵氮等三五族半導(dǎo)體材料的禁帶寬度落在藍光到紫外光波段之間，它們的電子與價帶上的空穴復(fù)合，復(fù)合時得到的能量釋放出去，通過改變材料配比，可以釋放出不同波段的紫外線和可見光。

 

不同鋁銦鎵氮材料配比與禁帶寬度、發(fā)射波長關(guān)系

 

根據(jù)光量子論，波長越短，能量越強，對生物的破壞性越大。短波紫外光甚至具備超強的破壞力，能斬斷多數(shù)化合物的化學(xué)鏈結(jié)，還能破壞細胞的RNA與DNA，使其立即死亡或失去繁殖能力。

 

1. 芯片:UVC芯片以倒裝芯片為目前主流，但還不一定是最優(yōu)結(jié)構(gòu)。垂直芯片也有其獨特優(yōu)勢，如電流擴展更好，吸光少，散熱好等。但因材料主要是AlN，要將其與藍寶石襯底剝離，需要波長短、能量大的準分子激光器才能做到，但這又會對外延材料造成嚴重損傷。故截止目前仍然只有LGIT能夠做到垂直結(jié)構(gòu)UVC LED的量產(chǎn)。如果能找到既經(jīng)濟又簡單的剝離方法，那么垂直結(jié)構(gòu)有機會成為UVC LED大功率主流。

 

2. 封裝:主要考慮UVC LED的散熱和出光。在材料方面，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前市面上UVC LED基本以倒裝芯片搭配高導(dǎo)熱氮化鋁基板的方案為主。固晶方式有銀漿、錫膏、金錫共晶焊，其中共晶方式主要通過助焊劑進行焊接，相對能有效提升芯片與基板的結(jié)合強度，導(dǎo)熱率，更為可靠，有利于UVC LED的品質(zhì)管控。

 

3. 壽命:UVC LED長時間工作會光衰引起老化，尤其對大功率UVC LED來說，光衰問題更加嚴重。在衡量UVC LED的壽命時，僅僅以燈的損壞作為UVC LED壽命的終點是遠遠不夠的，應(yīng)該以UVC LED的光衰減百分比來規(guī)定LED的壽命。目前從產(chǎn)業(yè)主流水平看，在UVC LED應(yīng)用中，消費類產(chǎn)品L70(1000H)、家電類產(chǎn)品達L50(10000H)較佳。

 

4. 發(fā)光效率:一般指UVC LED的外部量子效率(EQE)，是器件內(nèi)部量子效率與取出效率的乘積。內(nèi)部量子效率(IQE)主要與器件本身的特性(如器件材料的能帶、缺陷、雜質(zhì))、外延片材料及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。而器件的取出效率指的是器件內(nèi)部產(chǎn)生的光子在經(jīng)過器件本身的吸收、折射、反射后，實際在器件外部可測量到的數(shù)據(jù)。因此，影響取出效率的因素包括了器件材料本身的吸收、散射、結(jié)構(gòu)及封裝材料的折射率差等。

 

內(nèi)部量子效率(IQE):主要與器件本身的特性，如器件材料的能帶、缺陷、雜質(zhì)、外延片材料及結(jié)構(gòu)等相關(guān);

 

·取出效率:器件內(nèi)部產(chǎn)生的光子在經(jīng)過器件本身的吸收、折射、反射后，實際在器件外部可測量到的數(shù)目;

 

·外部量子效率(EQE):器件內(nèi)部量子效率與取出效率的乘積;

 

·電光轉(zhuǎn)換效率(WPE):最終成品通電后，有多少電能轉(zhuǎn)換成了光能。主要考量輸入功率、EQE和芯片情況，是目前較常用來評估發(fā)光效率的重要指標。