ตามรายงานของสื่อต่างประเทศ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเซาท์แคโรไลนาในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนา LED LED แบบอัลตราไวโอเลตลึกที่เล็กและสว่างที่สุดในโลกด้วยขนาดชิปเพียง 5 ไมครอนและความยาวคลื่น 281 นาโนเมตร อาร์เรย์ LED UVC ที่ประกอบด้วยชิปเหล่านี้มีความสว่าง 361W·cm-2
มีรายงานว่าในช่วงต้นศตวรรษนี้ ทีมวิจัยของ University of South Carolina ได้เริ่มพัฒนาอาร์เรย์เชื่อมต่อ UV LED ขนาดเล็ก พิกเซล UV LED รุ่นแรกมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 ไมครอนและก่อตัวเป็นอาร์เรย์ 10 × 10 ซึ่งช่วยเพิ่มกำลังขับแสง มีความน่าเชื่อถือสูงเป็นพิเศษ และลดความแออัดของกระแสไฟ ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความต้านทานของชุดมาตรฐานและการขยายตัวของกระแสไฟเสริม
เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมงานได้ศึกษาโครงสร้างนี้อีกครั้งสำหรับแหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลตที่ลึก โดยเน้นที่ผลกระทบของความต้านทานความร้อนและขนาดพิกเซลต่อกำลังการแผ่รังสี
Richard Floyd โฆษกของทีมกล่าวว่าการลดขนาด LED แบบ Deep-ultraviolet LEDs ให้เหลือน้อยกว่า 20 ไมครอน จะไม่เพิ่มความยากของขั้นตอนการผลิตส่วนใหญ่ และไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษในการดำเนินการ ตัวอย่างเช่น ทีมวิจัยใช้หน้ากาก photoresist มาตรฐาน (Photoresist Masking) และ Karl Suss MJB-3 mask aligner (Mask Aligner) ในขั้นตอนการพิมพ์หินทั้งหมด
อย่างไรก็ตาม เพื่อให้มั่นใจในความสม่ำเสมอของแผ่นเวเฟอร์ทั้งหมด ทีมวิจัยได้ปรับเวลาเปิดรับแสงและการพัฒนาของโฟโตลิโทกราฟีให้ต่ำกว่า 20 ไมครอน และปรับปรุงสภาวะการหลอมสำหรับหน้าสัมผัส p-pole โอห์มมิก
ทีมวิจัยได้เปรียบเทียบวัตถุอ้างอิง LED พิกเซลเดียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 90 ไมครอนกับโครงสร้างอาร์เรย์ที่แตกต่างกันสามแบบ: อาร์เรย์ 36 พิกเซลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 ไมครอน 81 พิกเซลอาร์เรย์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ไมครอน และ 324 พิกเซลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 ไมครอน สำหรับอาร์เรย์พิกเซล 5 ไมครอน ช่องว่างทั้งหมด 5 ไมครอน
ซ้าย: อาร์เรย์พิกเซลที่เชื่อมต่อถึงกัน 5 ไมครอน (ช่องว่างระหว่างพิกเซลคือ 5 ไมครอน)
ขวา: อาร์เรย์เดียวกันเมื่อกระแส DC เป็น 60mA (แหล่งรูปภาพ: University of South Carolina)
ด้วยวิธีการวัดบนเวเฟอร์ (โดยใช้ชีพจร 500ns และรอบการทำงาน 0.05% เพื่อลดความร้อนของอุปกรณ์) พบว่าพิกเซลเดี่ยว 5 ไมครอน (เส้นผ่านศูนย์กลาง) พร้อมฮีตซิงก์อะลูมิเนียมเมื่อกระแสไฟขับอยู่ที่ 10.2kA · cm- ที่ 2 o' clock ความสว่างสูงสุดสามารถเข้าถึงได้ถึง 291W·cm-2 ซึ่งมากกว่าความสว่างของวัตถุอ้างอิง LED ที่กล่าวถึงข้างต้น 30 เท่า
ผลการวิจัยของอาร์เรย์ที่แตกต่างกันสามแบบแสดงให้เห็นว่าด้วยเทคโนโลยีการกำจัดความร้อนที่เหนือกว่าซึ่งช่วยลดการหย่อนคล้อยของความร้อน การลดขนาดพิกเซลสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้ เมื่อเทียบกับการอ้างอิงชิปตัวเดียว กำลังขับของอาร์เรย์ 324 พิกเซลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ไมครอนจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 5 เท่าในโหมดคลื่นต่อเนื่อง และพลังเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 15 เท่าในโหมดพัลส์
จากการวิจัยนี้ ทีมวิจัยพบว่าประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกของอาร์เรย์ไมโครพิกเซลที่เชื่อมต่อระหว่างกันจะไม่ลดลงเมื่อขนาดพิกเซลลดลง ดังนั้นนักวิจัยจึงมั่นใจว่าสามารถพัฒนาขนาดที่เล็กลงได้โดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ LED UV ลึก
แต่ควรสังเกตด้วยว่าผลการวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าเมื่อขนาดของอุปกรณ์ลดลงอีก ความต้านทานความร้อนจะลดลงเล็กน้อย แต่จะได้รับผลกระทบเฉพาะดัชนีนี้เท่านั้น
ปัจจุบัน ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยเซาท์แคโรไลนากำลังศึกษาเทคโนโลยีกระบวนการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดแสง โดยหวังว่าจะใช้อิเล็กตรอนอิสระในการควบคุมพิกเซลเหล่านี้
มีรายงานว่าความก้าวหน้าในการวิจัยครั้งนี้จะช่วยส่งเสริมหลอด LED UVC เพื่อแข่งขันกับหลอดปรอทได้ดีขึ้นในการใช้งานที่ต้องการการฉายรังสีอัลตราไวโอเลตในปริมาณสูง ท้ายที่สุดแล้ว ในสถานที่ใช้งานบางแห่ง เช่น การฆ่าเชื้อด้วยหน้ากาก ความเป็นพิษของตะเกียงปรอททำให้เกิดความกังวลมากมาย
แม้ว่าไฟ LED UVC ปัจจุบันยังคงด้อยกว่าหลอดปรอทในแง่ของประสิทธิภาพการแปลงตาแมว ประสิทธิภาพด้านต้นทุน และอายุการใช้งาน แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องในท้ายที่สุดจะส่งเสริมกระบวนการเปลี่ยนหลอดปรอทด้วย LED UVC
