影响UVCLED的热管理和寿命的原因有哪些

在科技高度发展的今天，电子产品的更新换代越来越快，     LED   灯的技术也在不断发展，为我们的城市装饰得五颜六色。

    UV   C技术起源于20世纪初，那时水银灯首次进行批量生产。紫外线发射灯在1910年用于饮用水消毒。但是，那家原型厂因被证明是不太可靠的，因此遭到关闭。在20世纪50年代，新的UVC水处理系统被试用，到20世纪80年代中期，欧洲共有约1500家工厂。目前，UVCLED主要用于为医疗仪器、水和其他日常消费品消毒。

热管理是指对     包装   中的耗热组件和系统使用合理的冷却和散热技术以及结构优化设计，以控制其内部温度，以确保电子设备和系统的正常可靠性。目的是使用各种方法消散这些热量，以将包装的温度保持在允许的范围内。

UVCLED技术仍处于起步阶段，最大的挑战是UVCLED的热管理。像任何电子组件一样，LED对热非常敏感。UVCLED具有特别低的外部量子效率（EQE）-它们仅将大约5%的输入功率转换为光。剩余的95%的功率被转换为热量，必须迅速将其移除以使LED芯片保持在其最高工作温度以下。如果未及时冷却LED芯片，则最终会缩短其使用寿命甚至无法使用。

254nm是灭菌的最佳波长，这是一种误解，因为低压汞灯的峰值波长（仅由灯的物理特性决定）为253.7nm。实际上，如上所述，一定范围的波长具有杀菌作用。然而，通常认为265nm的波长是最佳的，因为该波长是DNA吸收曲线的峰。因此，UVC是最适合灭菌的条带。

像任何电子组件一样，UVCLED对热敏感。UVCLED具有较低的外部量子效率。在输入功率中，通常只有不到5%的功率被转换为光（目前，据说相关制造商的工业产品的效率已经超过5%），而其余超过95%的功率被转换为光热。这会导致UVCLED芯片产生异常严重的热量。此时，如果不能迅速消除热量并将LED芯片保持在最高工作温度以下，则UVCLED的寿命和可靠性将受到直接影响，甚至可能无法使用。

市场上可用的UVCLED光功率文件范围从2mW，10mW到100mW。不同的应用有不同的电源要求。一般来说，可以通过组合照明距离，动态需求或静态需求来匹配光功率。照射距离越大，动态需求就越大，所需的光功率就越大。

随着UVCLED市场的扩大，制造商需要考虑新方法来应对这一挑战。现在，仍然存在的问题是如何应对UVLED的高热需求，同时确保组件保持成本效益，耐用性以及对UV光源本身的磨损的抵抗力。由于UVCLED的尺寸很小，因此大部分热量无法从正面散发，因此LED背面成为有效散发热量的唯一方法。改善散热的任务已转移到下游封装和模块。此时，如何在包装过程中做好热管理显得尤为重要。

带有平面透镜的灯珠的光输出角度通常在120-140°之间，而带有球形透镜的封装的光输出角度在60-140°之间可调。实际上，无论选择多大的UVCLED，都可以设计足够的LED以完全覆盖所需的灭菌空间。在对灭菌范围不敏感的场景中，较小的出光角度可使光线更加集中，从而缩短了灭菌时间。

因此，安装有LED的     PCB   必须具有较高的导热性。对于可见光LED，通常是基于金属的     印刷电路板   （MCPCB）。但是，这些不适用于UVC应用。基于环氧电介质的金属基材可用于可见光应用，但是紫外线（尤其是UVC）会降解有机物质，例如     环氧树脂   ，这会大大缩短紫外线应用中金属基材的寿命。唯一可行的替代方法是使用电子级陶瓷。

随着UVCLED市场进一步扩大，制造商需要考虑新的方法来应对这一挑战。现在，问题仍然是如何处理UVLED的高热需求，同时确保组件保持成本效益、耐用、能耐紫外线光源本身的磨损。由LED实现的UVC消毒技术可以带来真正的变革效果，产业发展中需要确保能够克服UVLED所面临的热挑战。

虽然LED在生活中处处可见，但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备，这样才能设计出更加符合生活所需的产品。