2021年，UVC LED在家電中的發展勢頭甚是強勁，海爾、小米及雲米等家電品牌紛紛在上半年推出UVC LED家電新產品。根據TrendForce集邦諮詢旗下光電研究處LEDinside了解，當前計劃導入或正在引進UVC LED技術的品牌高達40家以上。

在家電市場，空調、空氣淨化器、加濕器、洗衣機、吸塵器、冰箱、衛浴設備等均為UVC LED的應用場景。而從已推出的產品來看，UVC LED應用以洗衣機、空氣淨化器、空調及冰箱等為主，淨水器應用目前仍不多見。

實際上，從產業鏈的上中游到下游終端應用，佈局淨飲水殺菌應用的廠商早就不在少數，那麼，為何UVC LED淨飲水殺菌產品的推廣效果和市場接受度仍未達預期？

終端應用「四座大山」

據了解，目前飲水機中搭載的UVC LED殺菌模塊主要分為兩個類型：靜態水殺菌、過流式水殺菌。

靜態水殺菌模塊殺菌時間長，且需搭配儲水箱使用。調查顯示，目前帶儲水箱的飲水機比例在20-30%左右，且呈逐年下降的趨勢，原因是水箱儲存水不夠新鮮、口感欠佳，同時也存在出水管路微生物二次污染的問題。

過流式水殺菌模塊屬於瞬時殺菌，無需搭配儲水箱，可安裝於飲水機出水口位置，能夠有效解決存水口感不佳與微生物二次污染的問題，是未來飲水機殺菌的主流趨勢。然而，過流式水殺菌模塊在現階段應用中仍存在許多問題。

關於UVC LED應用在淨飲水設備中存在的問題以及實際使用效果，終端設備廠商可以說最有發言權，而對於供應鏈廠商而言，只有先從終端設備的問題與需求入手，才能設計開發出合適的解決方案。

在2021年6月1日集邦諮詢UVC LED產業現狀及技術趨勢研討會上，淨飲水專家沁園從終端設備的角度出發，對UVC LED在淨水器中的應用展開多方面的探討，分享了現階段終端設備所面臨的問題——體積、殺菌率、成本、壽命。

沁園商用研發總監任君琪

據介紹，沁園每年出貨100萬台淨水器，其中30萬台淨水器採用了UVC技術，而在這30%的產品裡，僅有30-40%的產品應用UVC LED技術，剩下的60-70%由傳統汞燈技術佔有。

眾所周知，UVC LED與汞燈最大的區別在於光電轉換效率低，即殺菌效率比較低。除此之外，沁園認為，UVC LED滲透率不高可簡單歸因於：塞不下、用不起、換不動。

塞不下：對於民用市場，淨水器小型化成為消費者的追求，意味著機器內部結構將朝向緊湊型的方向發展。然而，目前過流式動態UVC殺菌模組體積大，且大多數以圓柱形為主，佔用空間大，同時還浪費了周圍的部分空間。

用不起：產品成本高是目前UVC LED被終端設備及消費者詬病最多的一點。沁園指出，UVC LED殺菌模組佔整機BOM cost的33%，應用UVC LED技術意味著終端設備廠商利潤被壓縮，因此廠商直呼用不起。

換不動：淨水器上市之前需要獲得國家衛生批件，且新產品上市大概需要6-8個月的準備時間，費用自然很高。因此，老產品更換UVC LED殺菌模組需要花費很多時間和成本。鑑於此，終端設備廠商改用UVC LED的動力不足。

此外，壽命無法量化、缺乏壽命測試的性能報告、使用材料安全性未知、殺菌效果不可視等也是終端設備在應用和推廣過程無法迴避的問題。

沁園指出，UVC LED在使用過程中，壽命無法量化。同時，設備廠不具備檢驗UVC LED老化性能的能力，如光衰；而關於UV LED燈現有的開關頻率，廠商也不確定是否為最優解......因此，設備商希望供應商在UVC LED上增加壽命顯示功能，並提供帶壽命測試的性能報告。

材料使用方面，部分國家要求產品擁有CB認證，而CB認證對UVC照射到的材料有抗老化的要求，意味著所用材料需經過1,000小時的抗UVC照射測試，但照射過程中會出現兩個問題。

其一，塑膠需要添加抗UV劑，設備商不確定添加後的改性塑膠能否滿足食品接觸/FDA等方面的要求。其二，添加UV劑的改性塑膠由於量少，可能會帶來成本的小幅上漲。因此，設備商希望供應商提供能夠抗老化（UV 1000小時照射）的塑膠材質牌號。

從消費者的角度來看，殺菌前後的效果只能透過專業的實驗測試出來，無法通過肉眼辨別，這成為消費者選擇UVC LED淨水設備的一大阻礙。顯然，除了成本以外，殺菌效果不可視也是淨水設備廠商推廣的痛點。

做為淨水器供應商，沁園基於所有可能發生的問題，對UVC LED產品抱有的期望可簡單歸為：體積更小，形狀更加扁平；殺菌效率更高，壽命更長；價格更低。

供應鏈的努力與實力

問題雖尚待解決，但UVC LED市場需求廣闊卻也是不爭的事實。

沁園認為，UVC LED市場的上升空間巨大，相關廠商也有很大的發揮空間。以發展的眼光來看，目前，淨水器在全球市場的滲透率相對較低，尤其是在一些發展水平較低的國家。隨著生活水平的逐步提高，人們對淨水器的需求將持續增加，這也意味著未來UVC LED的市場需求也將不斷增加。

同樣做為淨飲水領域的專家，安吉爾也認為，飲水安全將在未來3-5年之間成為全民關注的焦點，尤其是在疫情爆發的推動下，歐美、日本等國家和地區對飲水安全的關注度達到空前的高度。可以預見，未來，UVC LED淨水機在海內外都將有較大的市場。

事實上，終端設備對UVC LED的信心，有很大一部分是來自於供應鏈廠商的努力與實力。無論是新玩家還是老玩家，水殺菌都是UVC LED供應鏈廠商積極佈局的重點領域。從相關廠商的最新動態來看，UVC LED水殺菌技術已經有了新的突破。

做為新入局者，ams OSRAM認為水消毒是UVC LED最具潛力的應用場景，並且已經推出波長為275奈米的OSLON® UV系列產品，以系統總成本優勢為特點，包含低功率和中功率兩種方案。其中，低功率適用於靜態水殺菌，中功率適用於低速過流式水殺菌及表面殺菌。

ams OSRAM透露，今年底公司計劃推出高功率OSLON® UV系列產品，有望應用於流速較大的流動水殺菌場景。

升譜光電基於對水殺菌應用市場前景的看好，創新開發出了UVC LED過流式水殺菌模組。

據介紹，升譜光電最新2.5L動態水處理殺菌模組外部可搭載水流傳感器，具備電源、運行及故障指示，採用全水冷結構與全新自然流殺菌設計，在2L/min的條件下，總菌落數測試結果為99.94%。

國星光電在UVC LED的光電轉換效率、氣密性和散熱管理方面獲得了新的突破。現階段，國星光電已將中小功率UVC LED器件的光電轉換效率提升至5.6%，併計劃今年底衝刺6%。同時，通過提升產品氣密性，優化散熱設計，國星光電成功提高了UVC LED器件的壽命。

除了考量品質、壽命和成本之外，國星光電去年還開發了感測產品，能夠檢測UVC LED的工作狀態，提示工作壽命，並提醒模塊更換，給予使用者更直觀的感受。

在水殺菌應用領域，國星光電積累了不少經驗。目前，國星光電的UVC LED模組可以滿足過流式水殺菌應用中較嚴苛的溫度和輻射功率等要求，公司正在根據不同的水流量設計相應的解決方案。

此處僅列舉一小部分代錶廠商，水殺菌模組領域的慧億科技、Acuva Technologies等產業鏈不同環節的其他廠商也正不遺餘力開拓水處理應用市場，更多創新產品的問世持續向行業傳遞著技術不斷進步的積極信號。

應用趨勢與前景

TrendForce集邦諮詢《2021深紫外線UVC LED應用市場分析報告》顯示，直接飲用水龍頭殺菌、居家和商用飲水機殺菌以及衛浴設備殺菌是2021年流動水殺菌市場發展重點。

另據UV LED行業專家江舟的分析，最近一年，在公共飲水機及家用殺菌龍頭需求的刺激下，過流式水殺菌迎來蓬勃發展期，產品整體性能也上升至新的水平。

UV LED資深行業專家江舟

江舟統計，2021年主流廠商的過流式殺菌模組的數量同比增長一倍；殺菌率從3 Log提升至5 Log（大腸桿菌）；家用、商用模組體積縮小了25%；售價降低了27%，產品整體性價比得到提升。

其中，過流式水殺菌模組體積逐漸小型化的主要驅動力來自兩大市場的需求：龍頭內置式殺菌和飲水機水嘴殺菌。

不過，由於體積的縮小，提升殺菌率成為今年產品設計的關鍵，而增強殺菌效果主要從兩方面入手，一是選用高效波長，二是優化產品結構設計。

江舟介紹，高效波長方面，275奈米波段是目前殺菌效率與出光效率的最佳結合點，市場佔有率擴大有利於持續降低成本。在對成本不敏感且對殺菌率要求較高的醫療消殺領域，265奈米波段仍有一定的需求。280奈米波段得益於高壽命、高可靠性的特點，在不間斷工作的工業應用場景比較具有優勢。另外，未來可能還會出現其他波長的UVC LED方案。

產品結構設計主要涉及技術路線。目前產品技術路線包括層流路線、旋流路線及其他路線。層流結構因光利用效率高且適合圓柱的外形，成為今年的主流選擇。旋流結構有利於降低產品的體積，符合產品小型化的需求。而光場、流場處理不佳的產品已逐步被市場淘汰。

值得注意的是，技術路線優勢的發揮與產品結構內部的腔體材料息息相關。根據江舟分析，當前主流的內腔材料是具有高紫外反射率的PTFE，適用於層流與旋流結構。但有研究指出水中的礦物質離子（Mg、Ca、Fe等離子）會降低PTFE材料的紫外光反射率，這一點仍需進一步的驗證。

綜合來看，在光源波長、產品結構及材料的優化下，家用與商用產品光利用率明顯提升，今年產品的整體性能有所提高，而未來整體產品價格下降的關鍵在於UVC LED成本的下降。需要注意的是，提升產品的光效會影響產品成本的構成，有可能導致成本增高，因此廠商需要根據產品的實際情況，找到光效與成本之間的平衡點。

產品本身的不斷優化是關鍵，行業標準的建立也必不可少。據了解，新國GB 28235-2020與國際標準基本接軌，對殺菌率提出了更高的要求。同時，CSA的《紫外LED殺菌消毒技術報告》對細分場景的殺菌需求給出了更詳細的補充......由此可見，UVC LED行業標準正在逐步完善，未來產品的研發與生產將有法可依，品質也將更有保障。

總而言之，UVC LED市場前景依舊可觀，其與汞燈之間的差距正在縮小。

現階段，在龍頭、飲水機等常規應用領域， UVC LED流動水殺菌模組雖然在價格上還無法媲美傳統汞燈，但在性能參數上已接近汞燈模組。在工業應用領域，儘管UVC LED幾大關鍵參數與汞燈仍有較大差距，但隨著WPE提升、壽命延長及價格下降，UVC LED預計在2026年左右可以開始替換工業用汞燈，有望在2032年之前完成全世界汞燈替換的目標。

（文：LEDinside Janice；首圖來源：pixabay）