Zur Lösung des Problems der niedrigen Lichtausbeute von AlGaN-basierten Tief-UV-LEDs wurde eine Gehäusestruktur mit einer dicht mit Fluorharz verbundenen Quarzlinse entwickelt, die effektiv das Problem hoher Totalreflexionsverluste bei der Photonenaustritt aus dem Saphirsublstrat in der Flip-Chip-LED-Struktur löst. Untersuchungen zeigen, dass eine dünne Fluorharz-Bindeschicht einen relativ passenden Übergang des Brechungsindexes bildet und so den Photonenaustritt maximiert, wodurch die Lichtintensität typischer 250-nm-Tief-UV-LEDs um 28 % gesteigert werden kann. Darauf aufbauend wurde eine Keramikverpackungsplatine mit reflektierenden Seitenwänden entwickelt, um die Extraktion und Konzentration des von Tief-UV-LEDs im Transversal-Magnetmodus (TM) emittierten Lichts zu verbessern. Simulationsergebnisse zeigen für Tief-UV-LEDs unterschiedlicher Wellenlängen signifikante Verbesserungen. Im Vergleich zu Kontrollproben mit unter 50 % Vorwärtslichtausbeute kann durch Einführung der reflektierenden Verpackungsplatine eine maximale Steigerung bis zu 94 % erreicht werden, wobei der Verbesserungsgrad bei LEDs mit Wellenlängen unter 250 nm aufgrund ihres höheren TM-Emissionsanteils besonders deutlich ist. Die weiter optimierte Krümmung der Quarzlinse ermöglicht eine effektive Steuerung der Lichtbündelungseigenschaften der LED, wodurch die Anforderungen an die Lichtfeldverteilung in verschiedenen Anwendungen wie der Oberflächeninaktivierung von Tief-UV-LEDs erfüllt werden.

AlGaN; Tief-UV-LED; Lichtextraktion; Gehäusestruktur