材料深一度|《紫外LED技术与产业发展报告（2023年）》——（二）技术进展&产品性能

材料深一度 · 2024-03-21

3月12日，CSA Research重磅发布《紫外LED技术与产业发展报告（2023年）》。该年度报告在持续跟踪和梳理紫外LED技术和产业进展的基础上，进一步征集汇总业内优秀企业新产品、典型应用案例。非常感谢圆融·杰生、中科潞安、至芯半导体、深圳紫芯半导体、武汉优炜芯、鸿利秉一、安芯美、中科粤能净（山东）、深圳云硕、奥趋光电等企业的支持和参与。

▌产业化WPE已逐步实现5%-7%，年内突破10%，2026年突破20%

深紫外LED的效率问题是阻碍紫外LED产业化进程的瓶颈之一。2023年深紫外LED芯片技术加速突破，效率、功率和寿命等性能指标得到持续改善。随着应用领域从消费类向工业级拓展，大尺寸UVC芯片成为各厂商竞争的焦点。以4545规格芯片为例，主流厂商发布的产品数据均在100mW以上，甚至达到200mW，产业化WPE逐步实现5%-7%，实验室WPE达到9%-10%，企业纷纷表示年内产业化WPE有望突破10%。

艾迈斯欧司朗：当前产品在250mA驱动电流下可提供100mW的输出功率，L70为10,000小时。据介绍，其第三代器件在WPE为10%的情况下可产生高达200 mW的功率。该公司目标，2026年WPE将达到20%，L70达到40000小时。

日亚化学欧洲公司：预测2024年日亚器件WPE将达到7.5%，280nm输出功率将达到150mW。

Crystal IS： 265nm单芯片输出功率在500mA时达到160mW，最大WPE6.5%。在350 mA的驱动电流下，Crystal IS器件的L70寿命已经达到25000小时。

Violumas： 265nm 130mW UVC LED在L70 测试中长达13000小时。

中科潞安：265nm-280nm，20mil*20mil 30-35mW产品，量产电光转换效率达6%，1000小时老化后，光维持率达到95%以上；在双倍电流（200mA）超驱状态下，经1000小时老化，仍可保持光维持率95%的水平。45mil大功率芯片器件在350mA电流驱动下，光功率达185mW以上，实验室电光转换效率最高达9.56%。

优炜芯：270-280nm波段，20mil×20mil 尺寸，100mA 下的光功率达到 40-50mW。60℃下100mA 老化1000h，光功率维持率达到 90%；45mil×45mil 大尺寸，350mA 下的光功率达到130-150mW。60℃下350mA 老化1000h，光功率维持率达到 85%。45mil×45mil大尺寸UVB芯片，305-310nm波段，350mA下的光功率达到90mW，500mA下的光功率达到120mW。60℃下350mA老化1000h，光功率维持率达到80%。

圆融杰生：器件辐射效率突破10%，275nm,40mW@100mA，L80 10000h；275nm,100mW@350mA，L80 10000h。

至芯半导体：可量产的外延芯片类产品外量子效率达到7%以上，40mil芯片发光功率超过200mW。

安芯美：275nm实现30mW@100mA，L70可以达到10000小时以上。

此外，技术研究方面：

武汉大学周圣军团队：利用AlGaN基超薄隧道结对深紫外光的高透光性，降低了接触层的吸光损耗，使AlGaN基超薄隧道结深紫外LED芯片的电光转换效率相比于采用p-GaN接触层的深紫外LED芯片提升了5.5%。

北京大学科研团队联合松山湖材料实验室：提出一种衬底驱动应变调控方法，通过对纳米图形化蓝宝石衬底上的周期型纳米孔的孔径进行调控，实现了对AlGaN基底和MQWs 质量的有效提升，成功制备出303.6nm，20mil UVB LED芯片，在电流20mA时WPE可以达到3.27%。

▌AlN材料研究取得系列成果，衬底制备加速突破

奥趋光电：在衬底材料领域成功实现直径达76mm的铝极性AlN单晶锭生长及3英寸AlN单晶衬底样片的制备；开发出新一代具有世界领先水平的超高透过率AlN单晶衬底产品，并实现其在远紫外（Far-UVC）器件开发和MOCVD/HVPE同质外延生长等领域的应用。

东京农业技术大学等：使用一种新的Taiyo Nippon Sanso HVPE反应器来抑制寄生反应，使得AlN能够以150-170µm/hr的生长速度沉积。由此产生的AlN保留了通过物理蒸汽传输（PVT）生长的种子的结构质量，同时降低了抑制深紫外透明度的杂质密度。

中电科四十六所：在高质量AlN籽晶培育、传热传质动态控制、长时间稳定生长等方面取得了重要突破，生长的AlN单晶结晶质量得到了大幅度提升。

▌封装技术工艺持续提升，光源散热、光提取效率、寿命不断改善

封装技术得到改进，特别是在散热、光提取效率等方面，通过改进封装技术和封装材料，使得紫外LED在相同功率下产生更多紫外线。

中小尺寸UVC芯片普遍采用陶瓷支架封装，主要有氧化铝和氮化铝支架，其中氮化铝支架有更好的导热能力，是主要封装厂家的首选支架材料。同时，为了匹配大功率应用场景及降低成本，有厂商推出普通3535支架等多芯封装的灯珠产品，打破了固有的开发思路，进一步提高了深紫外LED的适配能力。例如深圳紫芯半导体365nm 900mW@500mA（3838）在ALN支架加上UVA 45mil尺寸的芯片，光源1000H工作光衰变化不超过2%；鸿利秉一365~410nm 3D打印光源寿命＞20000H。

在玻璃盖板的选择上，传统的高透石英玻璃仍是大部分封装厂商的首选，同时也出现了镀膜蓝宝石透镜，拥有更高的紫外光透过率和机械强度，给了众多厂商更多的选择空间。

随着细分市场推广和规模化应用，在保证产品高可靠性的同时，更加需求光提取率更高、成本更低的支架结构以及灌封胶水等封装材料。

正文未完待续……

企业动态、产品及模组应用案例

——中科潞安

中科潞安｜企业动态