Zur Lösung des Problems der niedrigen Lichteffizienz bei tief-ultravioletten LEDs auf AlGaN-Basis wurde eine Verpackungsstruktur mit einer eng anhaftenden Fluorharz-Quarzlinsen-Verkapselung entwickelt, die effektiv das Problem der großen Totalreflexionsverluste bei der Emission von Photonen aus einer LED mit umgekehrter Struktur an einem Saphirsubstrat löst. Untersuchungen zeigen, dass eine relativ dünne Fluorharz-Bindeschicht an der Schnittstelle einen relativ gut abgestimmten Übergang des Brechungsindex bilden kann, der die Photonenaustritts-Effizienz maximiert, wobei die typische Lichtintensität einer tief-ultravioletten LED mit 250 nm um 28 % gesteigert werden kann. Darauf aufbauend wurde ein Keramikverpackungsträger mit reflektierenden Seitenwänden entworfen, um die Extraktion und Fokussierung des bei tief-ultravioletten LEDs im transversalen magnetischen (TM) Modus austretenden Lichts zu verbessern. Simulationsergebnisse zeigen eine deutliche Verbesserung für verschiedene Wellenlängen tief-ultravioletter LEDs im Vergleich zur Kontrollprobe mit weniger als 50 % Vorwärtslichteffizienz, die durch Einführung des reflektierenden Verpackungsträgers auf bis zu 94 % gesteigert werden kann, wobei die Steigerung bei LEDs mit Wellenlängen unter 250 nm noch deutlicher ist, was mit dem höheren Anteil der TM-Modus-Emission zusammenhängt. Eine weitere Optimierung der Krümmung der Quarzlinse ermöglicht eine effektive Steuerung der Lichtfokussierungseigenschaften und erfüllt die Anforderungen an die Lichtfeldverteilung in verschiedenen Anwendungsszenarien von tief-ultravioletten LEDs, wie z. B. der Oberflächeninaktivierung.

AlGaN;tief-ultraviolette LED;Lichtextraktion;Verpackungsstruktur