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二十大開幕式上,習近平總書記的講話涵蓋了國防、科技、經濟、法制、人才、文化、醫療、健康、教育等內容,備受矚目。
其中,在醫療及健康方面,習近平總書記指出,要「推進健康中國建設,把保障人民健康放在優先發展的戰略位置」、「促進中醫藥傳承創新發展,健全公共衛生體系,加強重大疫情防控救治體系和應急能力建設,有效遏制重大傳染性疾病傳播」。
在這一方面,LED當仁不讓。隨著技術和成本的持續優化,LED已廣泛深入到醫療顯示、醫用照明、殺菌/消毒以及光醫療等應用領域,凸顯著LED行業的生命力與社會責任。
其中,可應用於殺菌/消毒的UVC LED,於近三年頻見報端,而這一應用在這幾年間跌宕起伏的發展,也頗有看點。
經歷高山經歷低谷,UVC LED回歸理性
回顧UVC LED的發展之路,2020年可謂是「分水嶺」的一年。
2020年以前,搭載UVC LED殺菌消毒功能的白電產品並不多,殺菌包,殺菌盒,殺菌棒等消費電子型UVC LED單品也已面世,但UVC LED市場仍然是個非常小眾的市場,從廠家到消費者,對這一概念的認知仍較模糊。
來到2020年,突如其來的新冠疫情激發了社會對這一應用領域的需求,UVC LED的作用變得廣為人知,隨之而來的便是終端產品銷量暴增,UVC LED的市場需求自中國延伸至美國、歐洲、日本,產業迎來爆發。
反應在供應鏈上,便是UVC LED在2020年出現全面缺貨的現象,其中晶片端最為緊俏,缺貨、漲價潮之聲迭起;產業鏈企業受此刺激,紛紛加大生產和研發的資本支出,推動了UVC LED供給能力的提升。
然而,進入2021年,UVC LED的火熱未能得到延續,產業鏈需要面對需求回落以及2020年新增產能無法消化之間的矛盾,這就導致了UVC LED在經歷了短暫的量價齊升後,迅速量價齊跌。
事實上,拋卻2020年的非理性增長,當下的UVC LED實際上是正向發展著的,且受新冠疫情的影響,部分消費者已經成功建立了對UVC LED的認知,廠家在UVC LED產品的推廣上將更加游刃有餘。
目前,UVC LED的實際應用包括家電消毒、空氣殺菌、水淨化、車載空間、冷鏈物流、公共交通等。但TrendForce集邦諮詢旗下光電研究處LEDinside指出,儘管疫情促使UVC LED在2020年快速進入中國車用空氣殺菌市場,然而各個LED元件仍需達到AEC-Q102認證要求,因此,預計2024-2025年才是UVC LED真正導入市場的時機。
同時,隨著UVC LED的光學功率與產品壽命提升至工業/商業要求,UVC LED將有機會在2026年正式進入工業/商業動態水殺菌市場。
而回歸當下,UVC LED所面臨的難題,正在逐步得到解決。
UVC LED技術「大躍進」
市場總是優勝劣汰的。經歷了2020年的「感性暴漲」與2021年的「理性降溫」後,UVC LED市場剩下的便是認真耕耘的企業。近來,UVC LED獲得突破的消息不斷傳來。
WPE(光電轉換效率)是UVC LED取代汞燈的一大障礙,而WPE的提升,歸根結底便是UVC LED晶片性能的提升,由此,晶片便成為UVC LED產業鏈中最核心的難點。
2021年,市面上UVC LED晶片的WPE平均值約為2%-3%。隨著UVC LED晶片企業不斷朝著提高光電轉換效率、提升功率的方向前進,目前,UVC LED晶片的WPE已經有了顯著的提高。
目前,從事UVC LED晶片的廠商有許多,國內以三安、傑生半導體、國星半導體、安芯美半導體、深紫科技、中科潞安、至芯半導體、至善半導體、寧波紫芯、華燦光電、華引芯、等為主,國際的則包括Seoul Viosys、Asahi Kasei、Nikkiso、Nichia和Photon Wave等。
其中,傑生半導體此前向廣東金鑑實驗室送測了燈珠樣品,根據測試數據(報告編號:2022090118),在40mA(電流密度16A/c㎡)和100mA(電流密度40A/c㎡)的驅動電流下,輻射通量分別達到了22.9mW和53.7mW,WPE(牆插效率)分別達到了10.1%和8.8%——這是目前公開報導的量產最高水平。
國星光電依托封裝和晶片先進技術以及領先的材料分析設備,其光電子器件事業部持續提升UVC LED晶片分析設計能力,其中,中小功率產品WPE在國內率先突破5.6%,並持續提升,現階段最高可以達到6%。
華引芯在2022年8月份宣布,其推出的全無機UVC LED高光效產品,WPE提升至6%,VF覆蓋5-7V,典型波長集中在265-275奈米,有效壽命L70>30000h,目前已實現量產。
據悉,華引芯的UVC LED系列產品對環境中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌的殺滅率均達到99.99%;對新冠病毒的滅活效率>99.99%。相關產品已適配並實際運用於多個醫療級消殺方案,覆蓋空氣消殺、表面消殺及水處理等多個應用領域,且已成功與國內知名家電品牌達成合作。
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,並可輕鬆實現12mW@40mA、30mW@100mA、100mW@350mA的UVC光功率輸出。
到了2022年6月,深紫科技研發團隊通過外延底層優化及核心層結構設計、晶片新型p型透明電極及特殊反射電極設計,成功研製出單顆光輸出功率140mW以上的大功率晶片。該款產品的老化性能也相當優秀,在350mA驅動下,可持續點亮1,000小時,光功率維持率仍在90%以上,預估L70壽命可超過10,000小時。
其他技術進展方面,日本理化學研究所的物理學家們設計了一種高效的LED,該LED在遠紫外線的一個狹窄區域內發光,這種光對於人類而言是安全的,對於病毒和細菌而言卻是致命的——或許,有朝一日,該LED得以在任何有人的環境下使用,幫助人類擺脫疫情的的影響。
至芯半導體在2022年7月宣佈在日盲深紫外器件方面取得重大突破。據介紹,經權威第三方檢測機構檢測,該大功率紫外器件在註入電流500mA的條件下,峰值波長271奈米,輸出光功率達到209.59mW,創造了最新的世界紀錄,而UVC紫外晶片在殺菌效率方面也達到了新的高度。
富採控股旗下子公司隆達電子則於2022年2月份推出完整的UVC LED殺菌整合方案,UVC產品殺菌效果可達99.9%以上。據介紹,隆達電子255奈米-285奈米全波段UVC產品可搭配不同發光角度,滿足全方位的殺菌需求,可應用於家電產品以及醫療研究院所、公共場所等人潮擁擠、需要長時間抑菌的場合。
不逞一時之利,方得始終
儘管UVC LED目前仍存在WPE不足、殺菌效果無法可視化、成本較高等缺點,短時間內無法完全取代汞燈市場,但UVC LED可充分對應到小型空間與表面/空調殺菌的市場需求,符合黨的二十大所提及的「健康中國」、「健全公共衛生體系」。
另一方面,UVC LED無須預熱時間、不使用汞,具有環保、節能、熱損失較少等優點,又與二十大報告中提及的綠色發展不謀而合,未來可期。
市場方面,2020年上半年短暫的需求暴漲讓部分商家鑽了空子,以次充好,破壞了市場的秩序以及消費者對UVC LED產品的信任。但投機取巧,可逞一時,卻決不能長久,未來能享用UVC LED市場大蛋糕的,唯有腳踏實地的企業。
根據TrendForce集邦諮詢旗下光電研究處LEDinside調查,目前計劃導入或是正在導入UVC LED品牌廠商高達65家以上,包含家電、動態水殺菌、車用空氣殺菌與新創公司。而隨著更多高光功率與高信賴性產品的推出,以及企業在價格與技術上的搏弈,更進一步的洗牌將在近5年內發生,而兼具產品品質與價格競爭力的廠商將位居領導地位。
TrendForce集邦諮詢旗下光電研究處LEDinside指出,2021-2026年UVC LED市場規模年復合成長率為24%。屆時,UVC LED市場,將由誰主沉浮?
(文:LEDinside Lynn;首圖來源:pixabay)