選購UVC LED 芯片注意事項

時間：2022-09-07作者：深圳市科電電子有限公司瀏覽：392

選購UVC LED 芯片注意事項

新冠疫情爆發(fā)后，2020年上半年UVC LED市場呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，尤其是芯片市場熱火朝天，一度供不應(yīng)求。而隨著疫情逐漸被控制，UVC LED市場發(fā)展回歸理性，如何選到對的UVC LED 芯片，在選購過程中需要注意哪些事項，成為封裝企業(yè)甚至是消費端都非常關(guān)注的部分。



下面我們從目前主流芯片結(jié)構(gòu)、目前UVC LED的主要問題以及芯片的關(guān)鍵指標等層面來一一分析。


※ 主流芯片結(jié)構(gòu)分析
芯片主要有正裝、倒裝和垂直三種結(jié)構(gòu)。


? 倒裝結(jié)構(gòu)


目前， UVC-LED芯片的難點在于：良率低、外**效率低、可靠性不佳，從而導(dǎo)致成本居高。其中，正裝芯片由于正面出光面的P型層上的P-GaN會吸收深紫外線，影響光效，因此目前主流芯片為倒裝結(jié)構(gòu)。


圖1：UV LED芯片結(jié)構(gòu)圖


? 垂直結(jié)構(gòu)


垂直結(jié)構(gòu)是在正裝結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，這種芯片是將傳統(tǒng)藍寶石襯底的芯片倒過來鍵合在導(dǎo)熱能力較好的硅襯底或金屬等襯底上，再將藍寶石襯底激光剝離。該結(jié)構(gòu)目前是UVA-LED（365nm-395nm）中大功率主流的芯片結(jié)構(gòu)，UVA-LED中小功率還是以水平結(jié)構(gòu)為主。


不過，雖然目前310nm以下，倒裝是主流，但不代表是較優(yōu)結(jié)構(gòu)?；诖怪苯Y(jié)構(gòu)電流擴展較好，吸光少，散熱好等，將**會成為UVC-LED大功率主流，前提是找到將藍寶石襯底剝離的經(jīng)濟而又簡單的方法。此前垂直結(jié)構(gòu)UVC-LED量產(chǎn)廠商代表是韓系的LGIT（但LGIT已經(jīng)宣布退出LED行業(yè)）。


※ 目前UVC LED芯片的主要問題
目前UVC LED芯片端，主要的問題在于氮化鋁系材料生長難度高，預(yù)反應(yīng)嚴重等導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換效率低——熱量高，晶體質(zhì)量不高——良率低


? 散熱問題


根據(jù)能量守恒原理，未轉(zhuǎn)化成光的電能，以熱能的形式呈現(xiàn)，而LED芯片的使用壽命又和溫度成反比。由于UV LED芯片的發(fā)光效率偏低，因此帶來很高的發(fā)熱量，從而對散熱的要求較高。按現(xiàn)有的散熱方式，難以做到大功率UVB/UVC-LED芯片的有效散熱，甚至在多芯片集成的UVC-LED光源中，有的需要加裝風扇進行散熱，從而再度增加成本。


? 良率問題


UVC LED的光電轉(zhuǎn)化效率低，短時間內(nèi)又很難**質(zhì)的飛躍，現(xiàn)階段要獲得功率的提升，產(chǎn)業(yè)普遍通過調(diào)整材料和MQW來實現(xiàn)。但是，由于外延片表面缺陷較多，在劃片階段，小尺寸（小功率）可以避開缺陷，而大尺寸較難避開，因此導(dǎo)致大尺寸（大功率）芯片良率較低。


※ 選購時看哪些參數(shù)，有哪些注意事項
那么在選購UVC LED芯片時，除了看芯片結(jié)構(gòu)，評估散熱情況和良率外，還可以依據(jù)場景需求，從波長，光功率，電光轉(zhuǎn)換效率及壽命等方面進行考量。


? 波長


UVC LED的波長范圍在200-280nm之間，其中 265nm左右的波長，殺菌效率較高。


波長與殺菌率的關(guān)系見下圖：


圖2：波長與殺菌率的關(guān)系


對于目前UVC LED芯片來說，波長越短，制造成本越高，對應(yīng)的光效也越低，因此權(quán)衡波長，光效及成本多方面的考量，目前大部分廠商會選擇260-280nm的波長段芯片產(chǎn)品，典型波長范圍是265nm、275nm和280nm。


? 光功率


當前市場上可供選擇的UVC LED芯片尺寸有1020mil、2020mil、3030mil、4545mil等，尺寸越大，理論上對應(yīng)的光功率越大，從2mW-60 mW不等。光功率的選擇主要取決于應(yīng)用場景根據(jù)不同產(chǎn)品尺寸、產(chǎn)品要求的輻射劑量和照射時間等而定。其中紫外線滅菌公式為：紫外線照射劑量（mJ/c㎡）=照射時間（s）×UVC輸出強度（mW/c㎡）


? 內(nèi)**效率-IQE、外**效率-EQE與電光轉(zhuǎn)換效率WPE


內(nèi)**效率-IQE：PN結(jié)中產(chǎn)生的光子數(shù)與復(fù)合總載流子數(shù)之比；其中產(chǎn)生的光子數(shù)很少，大部分復(fù)合產(chǎn)生的是熱。


外**效率-EQE：LED芯片發(fā)出的光子數(shù)與PN結(jié)產(chǎn)生的光子總數(shù)之比；受材料折射率、芯片結(jié)構(gòu)和封裝結(jié)構(gòu)等影響，大約只有20%左右的轉(zhuǎn)換效率。


電光轉(zhuǎn)換效率-WPE：LED的光功率與輸入電功率之比。WPE是目前較常用來評估發(fā)光效率的重要指標。所以，選購芯片時，需要考量以上幾個關(guān)鍵轉(zhuǎn)化效率。


目前市場上UVC LED IQE普遍在50%-80%，WPE主流水平在2-3%，部分廠商可達4-5%。


? 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，光衰問題較加嚴重。在衡量UVC LED的壽命時，一般以UVC LED的光衰減百分比來規(guī)定LED的壽命。


由于滅菌公式：紫外線照射劑量（mJ/c㎡）=照射時間（s）×UVC輸出強度（mW/c㎡）中，照射劑量一定的情況下，光源的輸出功率與照射時間成反比。


針對光源壽命選擇的問題，產(chǎn)業(yè)目前有兩種技術(shù)路線：


1.低功率路線：需要長時間照射才能達到相應(yīng)的紫外線劑量，光衰相對低，壽命相對較長，適用于常規(guī)消毒場景。傳統(tǒng)汞燈的消毒即是這是使用方案，市場批量汞燈在幾百mW的紫外線輸出功率，壽命從幾千到幾萬不等。未來，UVC LED替換汞燈，這是一條重要的技術(shù)路線。


2.瞬間大功率紫外功率輸出路線: 在較短的時間內(nèi)照射即達到殺菌劑量， 如目前應(yīng)用的脈沖氙燈，瞬間紫外線輸出功率能從幾W到幾百W。對于UVC LED來說，此技術(shù)路線需要提高飽和電流值，在瞬間通入幾A甚至較大的脈沖大電流，而得到大功率的紫外功率輸出，未來可取代脈沖氙燈消毒市場。


目前，UVC LED，大家比較關(guān)注的還是技術(shù)路線1 ，故在選購時，需依據(jù)具體場景應(yīng)用來考量對壽命的需求，找到較匹配的UVC LED芯片。


? 實測




當然，除了從以上幾個方面進行綜合對比和選擇，最后一步還是需對芯片進行實測，對比結(jié)果與需求的匹配程度后，方能做出較為正確的判斷和選擇。




上述就是小編為你介紹的關(guān)于選購UVC LED 芯片注意事項的內(nèi)容，對此你還有什么不了解的，歡迎前來咨詢我們網(wǎng)站，我們會有技術(shù)人員為你講解。

關(guān)鍵詞：  UVC  FPGA廠家  LDO廠家


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• 詞條

  詞條說明

• UVC功能

  UVC設(shè)備都是多Interface設(shè)備，這點同普通的u盤不同。UVC設(shè)備較起碼有兩個Interface，VideoControl（VC）Interface和VideoStream(VS) Interface； 這也是較常見的UVC設(shè)備。 Spec明確要求一個具有可用的，具有實際UVC功能的設(shè)備要有一個VC Interface，一個或多個VS Interface。VCInterface用于進行配置，

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