下一個(gè)制勝點(diǎn)：UV-LED結構設計詳解

　　目前單個(gè)UV-LED 芯片不像白光芯片，其功率非常有限，因此為了獲得大功率和使大功率UV-LED器件穩定而可靠的工作，又要做到封裝結構簡(jiǎn)單緊湊，就必須提出UV-LED 陣列設計。也就是說(shuō)，把多個(gè)UV-LED 芯片集成在一個(gè)小模塊里，從而得到較大光強的光源。采用COB 封裝技術(shù)，可以盡可能減少從芯片到外部環(huán)境之間的接觸層，從而減少熱阻，降低材料不匹配的問(wèn)題。配合外部制冷器，可以讓大功率UV-LED 芯片在較低溫度下保持長(cháng)時(shí)間的持續高亮度發(fā)光，保證UV-LED 光源的可靠性和穩定性。

　　由于芯片的發(fā)光是從芯片的四周向外界各個(gè)方向進(jìn)行發(fā)射，因此在進(jìn)行UV-LED點(diǎn)光源結構設計時(shí)，影響UV-LED 出光效率主要有：1）用于光反射的反射杯結構;2）光線(xiàn)通過(guò)透鏡的透過(guò)率和折射率;3）封裝工藝的好壞;4）封裝材料的防紫外老化能力。這些參數都會(huì )直接影響到UV-LED的出光效率，如果UV-LED 的封裝結構里面沒(méi)有設計反射杯，則很大一部分光線(xiàn)則會(huì )損失，轉化成熱量，從而也間接地增加了熱管理難度。

　　目前UV-LED 主要有環(huán)氧樹(shù)脂封裝和硅膠/玻璃透鏡封裝。前者主要應用于大于400 nm 的近紫外LED封裝，后者主要應用于波長(cháng)小于400 nm 的LED 封裝。又由于GaN和藍寶石折射率分別為2.4 和1.76 ，而氣體折射率為1，較大的折射率差導致全反射限制光的逸出較為嚴重，封裝后器件的出光效率低。因此在透鏡的設計方面，要綜合考慮器件在紫外波段的光透過(guò)率、耐熱能力和耐紫外老化能力。

　　根據光的萃取原理，這兩種結構均采用了折射率很高的硅膠和玻璃透鏡，充分消除了光的全反射效應，大大提高了出光效率。這兩種結構非常類(lèi)似，都是將 LED芯片直接固晶在陶瓷基板上，陶瓷基板通過(guò)錫球焊接在銅鋁散熱片或熱沉上，整個(gè)封裝結構的熱阻較小，外層封裝折射率為1.5 的硅膠和玻璃透鏡，反射板采用陶瓷基板自帶的反射腔體，唯一的區別在于后者多加了一層封裝硅膠B，形成折射率遞減的三層結構，減少全反射的光線(xiàn)損失。

　　在整個(gè)封裝結構中，樹(shù)脂層厚度都較薄，可以盡可能地減少硅樹(shù)脂對紫外光的吸收損耗，且折射率逐層遞減的三層結構有利于減少光在傳播過(guò)程中的菲涅爾損耗。在某些場(chǎng)合，若需更大地提高光線(xiàn)透過(guò)率，可以在光學(xué)系統各面均鍍制光學(xué)增透膜。

　　在上述封裝結構中，反射腔體的設計也尤為重要。為達到最佳的出光光強，反射腔體的反射角度應該為55°為最佳反射角，或腔體夾角為70°，反射角過(guò)大或過(guò)小都會(huì )導致發(fā)光強度降低。

　　另外根據光學(xué)上的出光原理，為有效地減少全反射現象，我們選取膠水的原則一般是由里到外，膠水折射率從高到低（外層膠水的折射率可以小于或等于內層膠水折射率，但絕不能高于內層膠水的折射率）。