UV-LED單個(ge) 芯片麵積小，便於(yu) 靈活設計；但相應的是單個(ge) 芯片的輻射功率也較低，在很多應用中難以滿足高輻射功率密度的要求，這也是目前UV-LED在眾(zhong) 多領域很難替代UV放電燈的重要原因之一。

因此，隨著UV-LED的發展，其封裝和係統設計也成為(wei) 關(guan) 注的焦點。

德國kit大學

德國KIT大學的Schneider等提出了一種高功率密度的UV-LED模組，將98個(ge) 395nm的LED芯片密集封裝在陶瓷基板上，可以實現較高的輻射功率密度。

最初98個(ge) LED芯片通過銀膠封裝在氧化鋁陶瓷基板上，如圖所示。

模組結構

單顆LED芯片輸入電功率為(wei) 1.65W，工作電流500mA，結溫25℃，輸出輻射功率為(wei) 375mW。98個(ge) 芯片串聯，整個(ge) 模組的最大輸入功率為(wei) 162W，封裝麵積為(wei) 2.11cm2 ，熱功率密度達到59.2W/cm2 。

風冷條件下的特征測試結果顯示，在輸入功率120W、工作電流400mA狀態下，模組發出的紫外波長為(wei) 397nm，輻射功率密度為(wei) 13.1W/cm2 。

而熱學仿真結果表明，假如提高該模組的散熱特性，輻射功率密度預計可以達到20.8W/cm2 。為(wei) 此，設計了一個(ge) 表麵微型散熱器，如圖所示。

表麵微型製冷器

該散熱器基於(yu) 層流條件下熱傳(chuan) 導的微通道較短的原理，眾(zhong) 多短小的微通道相互並聯，以提高熱傳(chuan) 導的麵積，並采用水作為(wei) 冷卻液。

采用塑料製成的該結構散熱器的熱通量達500W/cm2 ，采用鋁或氧化鋁陶瓷等熱阻更低的材料時，該散熱器的熱通量預計能夠達到800W/cm2 ，因此可以有效提高LED模組的散熱性能。

隨後，采用厚膜印刷的鋁基板來代替陶瓷基板，結果證實改良後的模組散熱性能更好，最大輻照度可達到31.6W/cm2。

台灣中興(xing) 大學

台灣中興(xing) 大學的Horng等人采用複合電鍍工藝製備出摻雜金剛石的銅（Diamond-addedCopper，DAC）散熱器並應用於(yu) UV-LED封裝散熱。激光閃光法測得DAC散熱器的熱擴散係數為(wei) 0.7179cm2/s。

實驗結果表明，采用DAC散熱器的UV-LED熱阻僅(jin) 為(wei) 18.4K/W，低於(yu) 純銅的24.8K/W，其散熱特性和光學性能都得到了改善。

注入電流為(wei) 350mA時，使用DAC散熱器的UV-LED的表麵溫度為(wei) 45.3℃，而相同條件下純銅散熱器的UV-LED表麵溫度為(wei) 50.1℃，僅(jin) 藍寶石襯底的表麵溫度為(wei) 62.5℃。

該條件下，UV-LED的輻射輸出功率和輻射效率分別增大至71.8mW和4.3%。

複旦大學

複旦大學課題組基於(yu) 銅板與(yu) AlN板三明治結構的高功率密度封裝，開發了kW級以上的大功率紫外LED光固化係統。

AlN板作為(wei) 銅板正負電極之間、銅板電極與(yu) 散熱器之間的絕緣層，既能達到良好的絕緣效果，又能夠確保芯片熱量的高效導出，從(cong) 而改善LED模組的散熱特性；銅板作為(wei) 電極連接，增大了LED模組的驅動電流，將單位麵積的封裝功率提高到20~500W/cm2。

如圖所示的移動式紫外固化係統，輸入功率密度達到200W/cm2，總功率14kW，能很好地應用於(yu) 各種不同的地坪塗料的固化處理，並已應用於(yu) 耐磨紙塗層和木器油漆的固化。

地坪塗料LED紫外固話係統及其光源模組

廣東(dong) 海洋大學

廣東(dong) 海洋大學的Zhou等人設計了一種特殊的扇形UV-LED陣列，用來滿足高速旋轉固化如光盤固化等應用的特殊要求，並采用TracePro光學仿真軟件對該光源的輻照度分布進行了模擬。

其陣列結構如圖（a）所示，若幹大功率UV-LED組成扇形陣列安裝在鋁基板上，每層UV-LED等間隔分布在以O為(wei) 圓心的圓弧上。沿半徑方向上LED芯片的個(ge) 數逐漸線性增加，從(cong) 而輻照度沿徑向逐漸增加。

由圖（b）截麵可知，UV-LED陣列分布在拋物型柱麵上。每個(ge) LED正前方分別裝有準直透鏡，生成發散角小於(yu) 3°的近似平行光，然後UV-LED陣列的出射光匯聚在較小的矩形區域內(nei) ，形成高功率密度的輻照麵。

南京信息工程大學

南京信息工程大學的肖韶榮等人為(wei) 構造指紋熒光檢測中所需的均勻照明紫外光源，設計了一種圓環形的UV-LED陣列照明。

首先檢測單顆LED的輻射角分布，擬合單個(ge) LED的近似光強分布方程；然後用8顆LED均勻置於(yu) 半徑為(wei) 10mm的圓環上，在圓環上方5mm處的中心軸上放置1個(ge) LED；在給定的觀察屏上照度不均勻誤差下，根據斯派羅法則，確定觀測屏與(yu) 圓環陣列之間的距離，從(cong) 而實現LED圓環陣列的照度分布均勻化。

實驗結果表明，觀測屏到圓環距離為(wei) 11.0cm時，在半徑為(wei) 10.0mm的圓內(nei) ，照度的不均勻相對誤差小於(yu) 1.27%。

這種LED陣列光照度均勻化方法可靠性高，設計方法簡單易行。但由於(yu) 各LED的輻射有一定離散性，故其均勻化效果與(yu) 理想效果還存在一定差異。