标签: UV LED应用

UV-C LED面向的消杀市场正成为LED领域潜力巨大的应用。 或许不知， UV其实包括3个波段，从320nm~400nm，低频长波的UV-A，到280nm~320nm，中频中波的UV-B，再到100nm~280nm，高频短波的UV-C。 作为LED细分应用的市场之一，UV LED可以说正处于起步阶段，预计未来拥有较高成长性。对应UV LED的应用，目前工业固化需求最大，该领域的产品主要以UV-A LED为主。 而杀菌、净化市场，是预计未来发展最迅速、最有潜力的市场，在UV波段中，能起到消杀作用的正是UV-C。 1 LED领域的“潜力股” 之前，集邦（TrendForce）的研究报告就指出UV-C LED 的消杀市场规模预计会在2019~2029十年间有30%的年复合增长率。 同时，受疫情的影响，UV-C LED市场愈加活跃，在大众认知到UV-C具有消杀效果后，短期内在消费端集中爆发了一批需求，行业人士也发现该市场的发展速度比LED技术领域的其他市场更快。 当前由于疫情的有效防控，UV-C LED的市场趋向回归冷静，艾迈斯欧司朗大中华区照明业务市场经理范镓在看待这一趋势时提出：“我觉得这是一个过程，大家可以平静下来重新看待这个问题，未来行业人员的目光将不在集中于纯消费类的单品，例如消毒包，而是转向水消毒、表面消毒以及空气消毒等更加专业的领域。” 2 为何选择UV-C LED？ 如果我们仅从 效率 来看，UV-C LED相比注汞石英灯管仍处于劣势。目前，注汞石英灯的紫外发光效率基本上是 20% 以上，差不多在 25%~30%之间。而 UV-C LED 当前受限于外延材料的情况所能达到的最高紫外发光效率仅为 6%。 然而，与UV-C注汞石英灯管相比，UV-C LED在其他方面优势凸显。 首先，从 结构 来讲，一方面，LED的结构更加坚固不易碎；另一方面，石英灯管一般都是有一定长度的固定形态的灯管。而 LED 的封装就不会受限于这个条件，更利于做成任意形状的应用。 其次，即 无汞 。随着《水俣公约》的生效，从大趋势来看，无汞肯定是未来应用产品非常重要的一个卖点。 再次，就 波长 而言，UV-C LED可以无限靠近于消杀效果最好的波长峰值265nm，但是石英灯管不能灵活选择，基本上它目前发出的就是253.7nm低压汞灯的特征谱线。 最后，从 寿命 来讲，目前灯管的平均寿命约为6,500 小时，高端的灯管产品可以达到1万多小时。而UV-C LED，就艾迈斯欧司朗目前已推出的产品，其L70已经大于1万小时。 那UV-C LED是否能在未来取代注汞石英灯管？ 范镓认为回答这一问题，可以先回想白光LED替代节能灯和日光灯的过程，2者具有一定的相似性。 十几年前，当时荧光灯管基本是统治了整个照明市场。那时大家都认为包括 HID 这类大功率的气体放电灯是没办法被 LED 取代的。但现在再回过头去看，其实取代只是一个时间问题，因为白光LED的效率提升和成本降低都是实实在在发生的事情。“因此，我还是很看好UV-C LED的前景，只不过不是急于一时。” 3 性能和价格的平衡术 除了之前提到的效率短板，还有一个阻碍UV-C LED面向大众市场的点就是它的价格。 UV-C LED为什么这么贵？ 主要还是因为UV-C产品技术门槛较高，特别是在外延芯片领域，核心技术多掌握在日本和韩国厂商手中。 据悉，蓝光 LED 芯片主要是InGaN材料，如果想做到紫外就需要往里面掺杂铝，铝掺得越多，波长就降得越低。但同时由于掺杂率的问题，芯片的效率也会逐次降低，这也是为什么很多厂商在做UV-C LED时尽量不把波长做得太短的原因。从用户的角度来看，掺杂率过高也会使产品失去性价比。 因此，尽管就波长选取方面，业界公认265nm是消杀效果最好的波长峰值。但艾迈斯欧司朗在兼顾外延材料及出光效率、杀菌效率各维度后，认为最具性价比的波长范围是265~275nm。 据悉，围绕275nm，艾迈斯欧司朗已经推出系列产品OSLON® UV 3636（低、中功率3个版本），其中2款小功率产品可以用于饮水机上静态的净化水；而中功率、42mW的产品，可用于低流速的过流水，以及表面杀菌等场合； 此外，艾迈斯欧司朗也已聚焦273nm波长推出100mW大功率的UV-C LED产品OSLON® UV 6060，该产品的效率在6%，因此也将成为大流速流水消杀的一个新选择。 在考虑市场定位时，艾迈斯欧司朗的初衷是希望能为市场提供一些差异化的产品，为客户带来更多选择。“我们所谈的差异化主要是指输出功率，比如同样作为小功率产品，艾迈斯欧司朗会提高产品的输出功率，从而帮助客户相应减少使用颗数，”范镓补充道。 以OSLON® UV3636低功率的4.7mW产品为例， 市场上常见的小功率产品大多是在3~4mW之间，而艾迈斯欧司朗的区别就是输出功率更高，效率能达到2.6% 左右。 如果从LED系统成本的角度考虑，就更不能只考虑单颗产品的价格了，比如说这个系统需要用多少颗料？它的波长是多少？它的散热材料占多少成本？ 举例来讲，同样是小功率，比如另一款产品的输出功率是 2mW，在一个固定场景下，当系统需要 100 mW 时，如果该产品需要 28 颗的话，采用艾迈斯欧司朗的产品就只需要 18 颗。那这 18 颗对应减少的其实不止是 LED BOM本身的成本，它还减少了系统上的散热材料，结构材料等等，从而在系统成本以及体积方面得到明显的优化。 4 如何看待UV-C LED市场的未来？ 对于UV-C LED市场应用的总体趋势，范镓从艾迈斯欧司朗对于该市场的规划的角度分享了自己的观点。她认为近2年可能还是会集中在消费类，例如消毒笔、消毒包以及一些小家电，例如洗衣机、洗碗机等，但在3~5年内，当UV-C LED效率逐步提升后，艾迈斯欧司朗将致力于专业领域，例如高流速的流水消毒，甚至是工业级净水领域。 “其实，我们也根据集邦的报告做了自己的市场预测。”不论是价格的降低还是效率的提升，正如之前所讲的白光LED例子，UV-C LED都会经历一个缓慢的过程。紫外发光效率肯定会持续爬坡，预计不久的未来，就可以将其效率提升到20%以上，同时价格也会进一步降低去贴近汞灯的水平。 我们完全可以期待 UV-C LED成为一个长寿命、高可靠性、低维护成本的优秀选择。