助力构建“健康中国”,UVC LED如今发展到哪一步了?
2022-11-0416:19:09[编辑: Andygui]

“二十大”开幕式上,习近平总书记的讲话高瞻远瞩,涵盖了国防、科技、经济、法制、人才、文化、医疗、健康、教育等内容,备受瞩目。

其中,在医疗及健康方面,习近平总书记指出,要“推进健康中国建设,把保障人民健康放在优先发展的战略位置”、“促进中医药传承创新发展,健全公共卫生体系,加强重大疫情防控救治体系和应急能力建设,有效遏制重大传染性疾病传播”。

在这一方面,LED当仁不让。随着技术和成本的持续优化,LED已广泛深入到医疗显示、医用照明、杀菌/消毒以及光医疗等应用领域,凸显着LED行业的生命力与社会责任。

其中,可应用于杀菌/消毒的UVC LED,于近三年频见报端,而这一应用在这几年间跌宕起伏的发展,也颇有看点。

经历高山经历低谷,UVC LED回归理性

回顾UVC LED的发展之路,2020年可谓是“分水岭”的一年。

2020年以前,搭载UVC LED杀菌消毒功能的白电产品并不多,杀菌包,杀菌盒,杀菌棒等消费电子型UVC LED单品也已面世,但UVC LED市场仍然是个非常小众的市场,从厂家到消费者,对这一概念的认知仍较模糊。

来到2020年,突如其来的新冠疫情激发了社会对这一应用领域的需求,UVC LED的作用变得广为人知,随之而来的便是终端产品销量暴增,UVC LED的市场需求自中国延伸至美国、欧洲、日本,产业迎来爆发。

反应在供应链上,便是UVC LED在2020年出现全面缺货的现象,其中芯片端最为紧俏,缺货、涨价潮之声迭起;产业链企业受此刺激,纷纷加大生产和研发的资本支出,推动了UVC LED供给能力的提升。

然而,进入2021年,UVC LED的火热未能得到延续,产业链需要面对需求回落以及2020年新增产能无法消化之间的矛盾,这就导致了UVC LED在经历了短暂的量价齐升后,迅速量价齐跌。

图片来源:拍信网正版图库

事实上,抛却2020年的非理性增长,当下的UVC LED实际上是正向发展着的,且受新冠疫情的影响,部分消费者已经成功建立了对UVC LED的认知,厂家在UVC LED产品的推广上将更加游刃有余。

目前,UVC LED的实际应用包括家电消毒、空气杀菌、水净化、车载空间、冷链物流、公共交通等。但TrendForce集邦咨询旗下光电研究处LEDinside指出,尽管疫情促使UVC LED在2020年快速进入中国车用空气杀菌市场,然而各个LED元件仍需达到 AEC-Q102认证要求,因此,预计2024-2025年才是UVC LED真正导入市场的时机。

同时,随着UVC LED的光学功率与产品寿命提升至工业/商业要求,UVC LED将有机会在2026年正式进入工业/商业动态水杀菌市场。

而回归当下,UVC LED所面临的难题,正在逐步得到解决。

UVC LED技术“大跃进”

市场总是优胜劣汰的。经历了2020年的“感性暴涨”与2021年的“理性降温”后,UVC LED市场剩下的便是认真耕耘的企业。近来,UVC LED获得突破的消息不断传来。

WPE(光电转换效率)是UVC LED取代汞灯的一大障碍,而WPE的提升,归根结底便是UVC LED芯片性能的提升,由此,芯片便成为UVC LED产业链中最核心的难点。

2021年,市面上UVC LED芯片的WPE平均值约为2%-3%。随着UVC LED芯片企业不断朝着提高光电转换效率、提升功率的方向前进,目前,UVC LED芯片的WPE已经有了显著的提高。

目前,从事UVC LED芯片的厂商有许多,国内以三安、杰生半导体、国星半导体、安芯美半导体、深紫科技、中科潞安、至芯半导体、至善半导体、宁波紫芯、华灿光电、华引芯、等为主,国际的则包括Seoul Viosys、Asahi Kasei、Nikkiso、Nichia和Photon Wave等。

图片来源:拍信网正版图库

其中,杰生半导体此前向广东金鉴实验室送测了灯珠样品,根据测试数据(报告编号:2022090118),在40mA(电流密度16A/c㎡)和100mA(电流密度40A/c㎡)的驱动电流下,辐射通量分别达到了22.9mW和53.7mW,WPE(墙插效率)分别达到了10.1%和8.8%——这是目前公开报道的量产最高水平。

国星光电依托封装和芯片先进技术以及领先的材料分析设备,其光电子器件事业部持续提升UVC LED芯片分析设计能力,其中,中小功率产品WPE在国内率先突破5.6%,并持续提升,现阶段最高可以达到6%。

华引芯在2022年8月份宣布,其推出的全无机UVC LED高光效产品,WPE提升至6%,VF覆盖5-7V,典型波长集中在265-275nm,有效寿命L70>30000h,目前已实现量产。

据悉,华引芯的UVC LED系列产品对环境中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌的杀灭率均达到99.99%;对新冠病毒的灭活效率>99.99%。相关产品已适配并实际运用于多个医疗级消杀方案,覆盖空气消杀、表面消杀及水处理等多个应用领域,且已成功与国内知名家电品牌达成合作。

深紫科技早在2021年4月便已宣布推出平均WPE突破5%的深紫UVC LED,并可轻松实现12mW@40mA、30mW@100mA、100mW@350mA的UVC光功率输出。

到了2022年6月,深紫科技研发团队通过外延底层优化及核心层结构设计、芯片新型p型透明电极及特殊反射电极设计,成功研制出单颗光输出功率140mW以上的大功率芯片。该款产品的老化性能也相当优秀,在350mA驱动下,可持续点亮1000小时,光功率维持率仍在90%以上,预估L70寿命可超过10000小时。

其他技术进展方面,日本理化学研究所的物理学家们设计了一种高效的LED,该LED在远紫外线的一个狭窄区域内发光,这种光对于人类而言是安全的,对于病毒和细菌而言却是致命的——或许,有朝一日,该LED得以在任何有人的环境下使用,帮助人类摆脱疫情的的影响。

至芯半导体在2022年7月宣布在日盲深紫外器件方面取得重大突破。据介绍,经权威第三方检测机构检测,该大功率紫外器件在注入电流500mA的条件下,峰值波长271nm,输出光功率达到209.59mW,创造了最新的世界纪录,而UVC紫外芯片在杀菌效率方面也达到了新的高度。

富采控股旗下子公司隆达电子则于2022年2月份推出完整的UVC LED杀菌整合方案,UVC产品杀菌效果可达99.9%以上。据介绍,隆达电子255nm-285nm全波段UVC产品可搭配不同发光角度,满足全方位的杀菌需求,可应用于家电产品以及医疗研究院所、公共场所等人潮拥挤、需要长时间抑菌的场合。

不逞一时之利,方得始终

尽管UVC LED目前仍存在WPE不足、杀菌效果无法可视化、成本较高等缺点,短时间内无法完全取代汞灯市场,但UVC LED可充分对应到小型空间与表面/空调杀菌的市场需求,符合党的二十大所提及的“健康中国”、“健全公共卫生体系”。

另一方面,UVC LED无须预热时间、不使用汞,具有环保、节能、热损失较少等优点,又与二十大报告中提及的绿色发展不谋而合,未来可期。

市场方面,2020年上半年短暂的需求暴涨让部分商家钻了空子,以次充好,破坏了市场的秩序以及消费者对UVC LED产品的信任。但投机取巧,可逞一时,却决不能长久,未来能享用UVC LED市场大蛋糕的,唯有脚踏实地的企业。

根据TrendForce集邦咨询旗下光电研究处LEDinside调查,目前计划导入或是正在导入UVC LED品牌厂商高达65家以上,包含家电、动态水杀菌、车用空气杀菌与新创公司。而随着更多高光功率与高信赖性产品的推出,以及企业在价格与技术上的搏弈,更进一步的洗牌将在近5年内发生,而兼具产品质量与价格竞争力的厂商将位居领导地位。

TrendForce集邦咨询旗下光电研究处LEDinside指出,2021-2026年UVC LED市场规模年复合成长率为24%。届时,UVC LED市场,将由谁主沉浮?(文:LEDinside Lynn)

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