Zur Lösung des Problems der niedrigen Lichtausbeute von AlGaN-basierten Tiefen-Ultraviolett-LEDs wurde eine Verpackungsstruktur mit einer Quarzlinse entwickelt, die fest mit Fluorharz verbunden ist. Dies löste effektiv das Problem hoher totaler interner Reflexionsverluste von Photonen bei der Emission aus dem Saphirsubstrat bei LED mit Flipped-Struktur. Untersuchungen zeigten, dass eine dünne Fluorharz-Bindeschicht an der Grenzfläche einen relativ abgestimmten Brechungsindexübergang bilden kann, um die Photonenaustrittsrate zu maximieren; die typische Lichtintensität einer 250 nm tiefen UV-LED kann um 28 % gesteigert werden. Darauf aufbauend wurde eine keramische Verpackungsgrundplatte mit reflektierender Seitenwand entworfen, um die Extraktion und Bündelung des Lichts im Transversal magnetischen (TM)-Modus von Tief-UV-LEDs zu verbessern. Simulationsergebnisse zeigen signifikante Verbesserungen für Tief-UV-LEDs bei verschiedenen Wellenlängen, wobei die höchste Vorwärtslichtausbeute mit reflektierender Grundplatte bis zu 94 % erreicht, verglichen mit weniger als 50 % bei Referenzproben; die Verbesserung ist bei LEDs mit einer Wellenlänge unter 250 nm besonders ausgeprägt, was mit dem höheren Anteil der TM-Modus-Emission zusammenhängt. Die weitere Optimierung der Krümmung der Quarzlinse ermöglichte eine effektive Steuerung der Bündelungseigenschaften des LED-Abstrahllichts, was die Anforderungen an die Lichtfeldverteilung für verschiedene Anwendungen von Tief-UV-LEDs, wie Oberflächenpassivierung, erfüllt.

AlGaN;Tief-UV-LED;Lichtextraktion;Verpackungsstruktur