深紫外LED实现创纪录的功率密度的性能

第 44 卷第 10 期2023年 10 月Vol.44 No.10Oct., 2023发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE高气密性的深紫外LED半无机封装技术万垂铭1，2，曾照明2，肖国伟2，蓝义安2，谢子敬3，王洪1，3*（1. 华南理工大学电子与信息学院，广东广州　510640；2. 广东晶科电子股份有限公司，广东广州　511458；3. 中山市华南理工大学现代产业技术研究院，广东中山　528437）摘要：深紫外LED可通过物理方式破坏病毒和细菌的结构，从而获得高效消毒的效果。

相比于工艺成熟的蓝光LED，如何提高深紫外LED的封装可靠性和出光率仍是关键问题。

本文采用基底预热方式微固化封装胶，结合阵列点胶方式将石英玻璃固定在镀铜围坝，制备了半无机封装的深紫外LED。

该器件的输出波长为275 nm，半峰宽约为11 nm。

对比传统类透明材料封装的器件，石英封装的深紫外LED有更高的出光率。

在真空红墨水和氦气漏率实验中，采用本文提出的半无机封装技术的深紫外LED器件表现出高密封性。

此外，在加速老化测试中，该封装器件的光衰速率在20%以内。

实验结果表明，对比有机封装的深紫外LED器件，在基底预热条件下，采用阵列点胶固定石英玻璃是现阶段提高深紫外LED可靠性的一种封装方法。

关键词：深紫外LED；可靠性；出光率；基底预热；阵列点胶中图分类号：TN383.1 文献标识码：A DOI： 10.37188/CJL.20230156Semi-inorganic Packaging Technology ofDUV-LEDs with High-vapor TightnessWAN Chuiming1，2， ZENG Zhaoming2， XIAO Guowei2， LAN Yian2， XIE Zijing3， WANG Hong1，3*（1. School of Electronics and Information Engineering， South China University of Technology， Guangzhou 510640， China；2. APt Electronics Co. Ltd.， Guangzhou 511458， China；3. Zhongshan Institute of Modern Industrial Technology, South China University of Technology, Zhongshan 528437，China）* Corresponding Author， E-mail： pphwang@Abstract：Deep ultraviolet light-emitting diodes （DUV-LEDs） can physically destroy the structure of viruses and bacteria，thus achieving efficient pared with the mature blue LED process，how to improve the packaging reliability and light output efficiency of DUV-LEDs is still a key problem. In this paper， a semi-inorganic packaging DUV-LED was prepared by using substrate preheating method of micro-cured encapsulation adhesive and combining with array dispensation method to bond quartz glass in plated dam copper. The output wavelength of the device is 275 nm and its half-peak width is approximately 11 nm. Quartz-packaged DUV-LEDs have higher light out⁃put than traditional devices packaged with transparent materials. DUV-LED devices using the packaging technique presented herein exhibit high air hermeticity in vacuum red ink and helium environments. Moreover， in the accelerat⁃ed aging test， the light decay rate of this packaged device is less than 20%. Experimental results show that using ar⁃ray dispensing to bond quartz glass under substrate preheating is a packaging method to improve the reliability of DUV-LEDs compared with organic packaging.Key words：DUV-LEDs； reliability； light output efficiency； substrate preheating； array dispensing文章编号： 1000-7032（2023）10-1842-07收稿日期：2023⁃06⁃29；修订日期：2023⁃07⁃17基金项目：广州市科技计划项目（202103030002）；广州南沙区重点领域科技项目（2021ZD001）；广东省科技计划项目（2020B010171001）Guangzhou Municipal Science and Technology Plan Project（202103030002）； Nansha District Science and Technology Develop⁃ment Project of Guangzhou（2021ZD001）； Science and Technology Plan Project of Guangdong Province(2020B010171001)第 10 期万垂铭，等：高气密性的深紫外LED半无机封装技术1　引 言基于Ⅲ族氮化物材料的深紫外LED（200～280 nm）具有体积小、功耗低和绿色环保等优点，在光通信、生物检测、杀菌消毒等领域具有重要的应用价值[1-5]。

这 种 新 型 检 测 器 几 乎 不 会 反 射 可 见 光 。在 波 长 从４ ０ ０ 纳
纽约石溪 大学的合作 研究人 员在一种热 电材料钽酸锂
上 ， 生 长 出 了碳 纳 米 管 涂 层 ，涂 层 吸 收 激 光 转 换 成 热 量 ，
温度 上升产生 了电流 ，通 过测量 电流大小能确 定激光的功
米 的深紫 ，到４ 微米 的近 红外 线波 段 ，反射 少于０ １ ，在 ．％ ４ 微米一 １微米的红外光谱 中，反射少于 １ 。这和伦斯勒理 ４ ％
工 学 院 ２ ０ 年 报 告 的 超 黑 材 料 相 似 。 ２ ０ 年 一 个 日本 团 队 ０８ ０９ 也有类似研究。 正 是 受 到 伦 斯 勒 理 工 学 院 的 研 究 论 文 《 界 最 黑 人 造 世 材 料 》 的 启 发 ， 国 家 标 准 技 术 研 究 院 的科 研 人 员 对 精 细 碳 纳 米 管 进 行 了 较 为 稀 疏 的排 列 ，把 它 作 为 一 种 热 检 测 器 的
长，这或许 可为太赫兹射线功率测量提 供一种标准 。
（ 载 自： ｈｔ ： ｗｗｃｂｃ／ 国 科 学 院 《 际 动 转 ｔｐ／ ｗ．ａ．ｎ 中 ／ 国 态》）
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新型深紫外线LED适用场景摘要：深紫外线在消毒杀菌方面具有良好的消杀效果，能够杀灭99%以上的真菌、细菌等微生物。

深紫外线通过破坏微生物的细胞组织，如细胞壁、遗传物质DNA或RNA，从而导致细菌的细胞破碎，内容物流出，而彻底死亡，以此达到消毒杀菌的目的。

经过深紫外线照射试验得出消杀效果最优的波长，深紫外线波长在200~300nm的具有杀菌效果，其中波长265~266nm的杀菌效果最强。

在潮湿昏暗，潮湿封闭，人员密集和通风不畅的环境中更容易滋生细菌和病毒，所以深紫外线杀菌的方式已经应用于各行各业，如食品制造过程、医疗行业、养殖业有了较为广泛的应用。

关键字：深紫外线、紫外线有效辐照、杀菌消毒一、深紫外线的优势深紫外LED就是通过LED半导体发光器件发出波长最短紫外线的技术。

波长在265~266nm的深紫外线的消杀效果最强，可以高效杀灭绝大部分细菌病毒，对于病毒消杀率高达99.99%。

与传统消杀方式相比，深紫外LED消杀方式具有更安全、环保、寿命长、波长精准可调和效果优等优势，具有广泛的应用价值。

二、深紫外线适用场景（一）室内空气消毒在当下要过滤空气一般会选择空气净化器，但是一般的空气净化器仅使用过滤器来过滤空气这类设备中的滤网必须经常清洁和更换，还不能有效的杀死空气中的细菌。

而通过将深紫外线与滤网结合使用，可以实现紧凑但具有更强消毒能力的空气净化器。

（二）物体表面消毒在日常生活中，人们会与许多物体的表面进行接触，但物体表面残留着许多的细菌。

而物体表面的细菌均在深紫外LED杀菌范围内。

近距离高强度的照射，可将物体表面上的99.9%的细菌芽孢杀灭，对细菌繁殖体仅需1s即可杀灭，要对整个房间进行消毒，一般需要达到30分钟以上。

（三）改善分析设备的性能某些物质具有吸收特定波长紫外线的特性，通过紫外线的照射来测量透过的光量可以来确定气体中该物质的浓度。

除了在臭氧分析仪中利用该原理外，还可以使用该原理来分析TOC（总有机碳）、蛋白质、SOx、NOx、氯等。

深紫外led的研究与应用深紫外（DUV）LED是一种波长在280-350nm之间的LED，它具有广泛的应用前景，如消毒、空气净化、固态照明等。

在过去的几年里，随着技术的不断发展，深紫外LED的性能不断提升，并且广泛被应用于各种场合，特别是在病毒和细菌的消毒方面，深紫外LED展现出了很强的优势。

发光机制深紫外LED的发光机制与其他LED的机制略有不同。

传统的GaN LED是由氮掺杂的GaN材料制成的，在通电时，电子与空穴在pn结处复合时，可以发出紫外光。

而深紫外LED与之不同，它们通常由AlGaN材料制成，p区和n区中都嵌入了稀土元素氧化物，从而形成了氧化物与AlGaN之间的强分离层。

在通电时，电子通过分离层与离子复合，形成欧姆电路，从而发出深紫外光。

性能特点深紫外LED的性能特点主要包括以下几个方面。

1、波长短：深紫外LED波长非常短，其波长通常在280-350nm之间。

2、发光强度高：深紫外LED的发光强度比传统的氮掺杂GaN LED高。

3、稳定性好：深紫外LED的稳定性非常好，通常会使用高品质的材料来制造。

4、长寿命：深紫外LED的寿命很长，通常可以使用10000小时以上。

应用领域随着深紫外LED的技术不断提升，其应用范围也越来越广泛。

其主要应用领域包括以下几个方面。

1、消毒：深紫外LED具有很强的消毒能力，可以有效去除细菌、病毒等有害物质。

2、空气净化：深紫外LED可以用于空气净化器中，可以有效去除空气中的有害物质。

4、光谱分析：深紫外LED可以用于光谱分析领域中，具有很好的测量性能。

总之，深紫外LED具有很多独特的性能特点和广泛的应用领域，可以为我们的生活带来更多的便利和安全性。

随着技术的不断发展，相信深紫外LED会有更广阔的未来。