疫情防控常態(tài)化的背景下，健康觀念逐漸深入人心，合理的市場(chǎng)秩序也將逐步建立，可以預(yù)見(jiàn)，UVC LED的發(fā)展?jié)摿σ琅f無(wú)限大。尤其是，當(dāng)前全球疫情變化反復(fù)無(wú)常，已被多方證實(shí)能夠滅活新冠病毒的UVC LED產(chǎn)品逐漸成為終端產(chǎn)品的優(yōu)先選擇，未來(lái)市場(chǎng)需求將持續(xù)保持增長(zhǎng)。

不過(guò)，目前很多應(yīng)用場(chǎng)景仍是汞燈的天下，UVC LED技術(shù)還未能取代汞燈的根本原因在于光電轉(zhuǎn)換效率（WPE）低而成本高企。行業(yè)廠商普遍認(rèn)為，UVC LED技術(shù)替代汞燈仍需2-3年，甚至3-5年的時(shí)間。

盡管道路險(xiǎn)阻，UVC LED也已經(jīng)成功進(jìn)入了很多殺菌凈化的應(yīng)用場(chǎng)景。技術(shù)方面，全球廠商也正不遺余力地突破UVC LED的技術(shù)難點(diǎn)，從設(shè)備、外延、芯片、封裝、模組到成品，UVC LED技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)顯而易見(jiàn)了。

WPE突破5.6%，封裝技術(shù)更進(jìn)一竿

在集邦咨詢2021 UVC LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢(shì)研討會(huì)上，國(guó)星光電非視覺(jué)光源事業(yè)部研發(fā)部主任李玉容分享了國(guó)星光電的最新技術(shù)進(jìn)展——WPE突破5.6%，產(chǎn)品已可批量供貨。

李玉容介紹，國(guó)星光電基于其領(lǐng)先的UVC封裝結(jié)構(gòu)，采用先進(jìn)的新材料，結(jié)合納米新材料，成功將中小功率UVC LED產(chǎn)品的WPE提升至5.6%。

值得注意的是， 目前市面上普遍使用的UVC LED產(chǎn)品電壓為6-7V，國(guó)星光電通過(guò)WPE的提升產(chǎn)品電壓典型值控制在5V左右，產(chǎn)品續(xù)航能力提升27％。

同時(shí)，產(chǎn)品光功率可以實(shí)現(xiàn)0.2-0.5mw分bin，并且，在典型波長(zhǎng)在270-280nm，實(shí)現(xiàn)10nm應(yīng)用，可提高產(chǎn)品一致性。

李玉容透露，國(guó)星光電正力爭(zhēng)在今年第四季度將WPE提升至6%。

除了WPE之外，國(guó)星光電在氣密性和散熱管理方面也取得了突破。

氣密性方面，國(guó)星光電從微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的氣密性，結(jié)合UVC LED產(chǎn)品半無(wú)機(jī)/全無(wú)機(jī)封裝結(jié)構(gòu)，在原材料設(shè)計(jì)增加微觀納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升產(chǎn)品氣密性；同時(shí)對(duì)產(chǎn)品封裝工藝進(jìn)行檢測(cè)，模擬高濕條件，在90%RH條件下，產(chǎn)品可以穩(wěn)定長(zhǎng)期工作，確保穩(wěn)定的產(chǎn)品品質(zhì)。

散熱管理方面，國(guó)星光電從共晶焊接溫度設(shè)計(jì)到模擬終端使用條件展開熱分析計(jì)算，優(yōu)化熱電分離設(shè)計(jì)，模擬熱分布，降低器件的熱阻。

李玉容介紹，對(duì)于高功率產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，熱阻越低，產(chǎn)品熱量累積越少，產(chǎn)品的散熱通道更快速。相比常規(guī)產(chǎn)品，國(guó)星優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，熱阻可以降低3-4K/W，產(chǎn)品壽命得到提高。

目前，國(guó)星光電可提供0.1-10W的UVC LED器件及模組產(chǎn)品，光功率范圍覆蓋5-200mW。接下來(lái)，國(guó)星光電將繼續(xù)優(yōu)化外延結(jié)構(gòu)和封裝結(jié)構(gòu)，不斷提升產(chǎn)品的出光效率。

李玉容表示，UVC LED量子效率低的主要原因是外延材料質(zhì)量差、電注入效率和光提取效率低等。從材料入手是解決UVC LED問(wèn)題的根本，例如，最新的NPSS 技術(shù)就是一個(gè)很好的解決方案。此外，降低外延材料的位錯(cuò)密度、提高材料質(zhì)量、緩解應(yīng)力和新型封裝結(jié)構(gòu)等方面，也能提高UVC LED的出光效率。

空氣凈化、表面殺菌、水處理多點(diǎn)開花

今年以來(lái)，在LG、三星、海爾、美的、海信等品牌廠商的積極導(dǎo)入下，UVC LED在家電行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出欣欣向榮之勢(shì)。不僅如此，UVC LED在工業(yè)及軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用程度也在不斷加深，應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓寬。

李玉容指出，當(dāng)前水凈化、殺菌消毒、醫(yī)療衛(wèi)生、光催化、光電等領(lǐng)域?qū)Ω咝詢r(jià)比、高功率的UVC LED的迫切需求越來(lái)越明顯，UVC LED在健康消殺的市場(chǎng)應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越大。

國(guó)星光電已經(jīng)針對(duì)空氣凈化、表殺抑菌、凈水處理、過(guò)流式殺菌等推出了相應(yīng)的解決方案，部分產(chǎn)品已投入實(shí)際應(yīng)用。

空氣凈化應(yīng)用設(shè)計(jì)上，國(guó)星光電采用2mm厚鋁基板搭配UVC LED燈珠和石英罩玻璃，實(shí)現(xiàn)外部直接散熱，增加了散熱面積，同時(shí)滿足殺菌要求。通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，幫助客戶降低系統(tǒng)成本。目前，國(guó)星光電正在積極配合客戶出貨。

表殺抑菌應(yīng)用設(shè)計(jì)上，以智能殺菌馬桶為例。國(guó)星光電利用智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)蓋自動(dòng)殺菌，開蓋自動(dòng)斷電，提供殺菌功能，同時(shí)保證安全性。

針對(duì)360度殺菌需求，國(guó)星光電設(shè)計(jì)了正面+側(cè)面UVC LED發(fā)光的方案，形成360度全范圍殺菌區(qū)域；水箱部分采用了UVC+UVA的方案，同時(shí)滿足殺菌和抑菌的效果；另外，通過(guò)燈帶結(jié)合UVA LED燈珠的方案，對(duì)馬桶坐墊進(jìn)行抑菌。

凈水殺菌應(yīng)用設(shè)計(jì)上，國(guó)星光電的凈水殺菌模組經(jīng)過(guò)驗(yàn)證可有效殺菌，目前正在配合不同凈水模組的方案聯(lián)合開發(fā)。李玉容表示，UVC LED水凈化系統(tǒng)具有緊湊性的優(yōu)勢(shì)，可以輕松導(dǎo)入房屋，房車或船上等應(yīng)用場(chǎng)景。

過(guò)流式水殺菌應(yīng)用上，國(guó)星光電也正在根據(jù)不同的水流量設(shè)計(jì)相應(yīng)的解決方案。目前，國(guó)星光電的UVC LED模組可以滿足過(guò)流式水殺菌應(yīng)用中較嚴(yán)苛的溫度和輻射功率等要求。通過(guò)設(shè)計(jì)不同的組合方式，實(shí)現(xiàn)殺菌消毒的效果和系統(tǒng)成本的降低。

結(jié)語(yǔ)

李玉容坦言，盡管目前UVC LED的外量子效率仍無(wú)法媲美同族的藍(lán)光LED，但隨著外延技術(shù)的突破和材料質(zhì)量的提升，未來(lái)UVC LED的外量子效率有望提升至25%，壽命超過(guò)10000小時(shí)，技術(shù)參數(shù)可以接近或達(dá)到汞燈的水平。

綜合諸多積極因素，可以預(yù)期UVC LED將在包括消毒凈化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、光固化、無(wú)創(chuàng)光療、非視距保密通信在內(nèi)的眾多應(yīng)用場(chǎng)景和領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。（文：LEDinside Janice）

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