AlGaN 기반 심자외선 LED의 낮은 광출력 효율 문제를 해결하기 위해 플루오르 수지로 밀착 접합된 석영 렌즈 패키징 구조를 설계하여, 역구조 LED에서 사파이어 기판을 통한 광자의 큰 내부 전반사 손실 문제를 효과적으로 해결했다. 연구 결과, 얇은 계면 플루오르 수지 결합층이 상대적으로 매칭된 굴절률 전이층을 형성하여 광자 출력이 최대화되었으며, 대표적인 250 nm 심자외선 LED의 광출력 강도가 28% 향상되었다. 이를 기반으로 반사 측벽이 있는 세라믹 패키징 기판을 설계하여 심자외선 LED의 횡자기(Transverse magnetic, TM) 모드 출사광의 추출 및 집광을 향상시켰다. 시뮬레이션 결과, 다양한 파장의 심자외선 LED에서 유의미한 개선이 이루어졌으며, 반사형 패키징 기판 도입 후 전방 광출력 효율이 대조군의 50% 미만에서 최대 94%까지 향상되었고, 특히 250 nm 이하 파장의 LED에서 TM 모드 발광 비율 증가와 관련하여 개선 폭이 더욱 뚜렷했다. 추가로 석영 렌즈 곡률 최적화를 통해 LED 출사광 집광 특성을 효과적으로 제어할 수 있어, 표면 소멸 등 다양한 심자외선 LED 적용 환경의 광장 분포 요구를 충족시켰다.

AlGaN;심자외선 LED;광 추출;패키징 구조