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UV LED可以帶來哪些質變和量變?

點擊:發布日期:2020/5/14

在光譜的另一端,有波長低于可見光的UV光(紫外光),以及波長更短的X射線、γ射線。UV光的部分依波長可再三分為UVA(315~400nm)、UVB(280~315nm)、UVC(200nm~280nm),不同波長的UV光,能量強度不同,應用的范圍也不一樣,市場涵蓋**、防偽、固化、曝光、化學檢測、顯示等,總產值加一加也有一億美金以上,其實并不小,怪只怪照明背光隨隨便便就是幾十億美金,連結的出??谟质堑湫蛣傂璧摹懊裆迸c動能強勁的“消費電子”,自然把市場的目光與風采全奪了去。

在光譜的另一端,有波長低于可見光的UV光(紫外光),以及波長更短的X射線、γ射線。UV光的部分依波長可再三分為UVA(315~400nm)、UVB(280~315nm)UVC(200nm~280nm),不同波長的UV光,能量強度不同,應用的范圍也不一樣,市場涵蓋**、防偽、固化、曝光、化學檢測、顯示等,總產值加一加也有一億美金以上,其實并不小,怪只怪照明背光隨隨便便就是幾十億美金,連結的出??谟质堑湫蛣傂璧摹懊裆迸c動能強勁的“消費電子”,自然把市場的目光與風采全奪了去。

對比可見光LED、IR LED材料系統與制造工藝的成熟,UV LED的制造難度更高,效率、壽命又更差,“偏高的技術門檻”結合“偏小的市場吸力”,就成了進入UV LED market的自然屏障,越往低波長走,剩下的參賽者就越少。這名符其實的利基市場,對大公司來說可能是策略布局、技術練兵的一環,對小公司來說,正是避開主戰場,開拓新泉源的美麗綠洲。

目前市場上的UV LED還是以UVA為主,波長有365nm、375nm、385nm nm、395 nm、405 nm,占整體UV LED產值九成左右,因為可承襲藍光本來的GaN系統,透過調整In的濃度或摻雜Al,波長會藍移至不可見光,其實不算什么技術上的大突破,能量也只比藍光強一些,應用范圍以“光固化”為主,大量使用在曝光、傳統印刷、3D列印,以及讓女孩好開心、男孩好迷惘的美甲機。



圖:神奇美甲機,靜香好開心

順著波長往下走,UV的能量也越來越強,在280nm以下的波段稱為UVC,其具備了很強的破壞能力,能斬斷多數化合物的化學鏈結,還能破壞細胞的RNA與DNA,使其立即死亡或失去繁殖能力,幸運的是太陽光中的UVC在飛向地球時,幾乎全被臭氧層給擋下來了,本來能燒盡一切的巨大能量球,在破壞力大幅削減后,抵達地球的低能量光(UVA/UVB),才得以孕育今日的萬千生命。

破壞力十足的UVC,若好好的控制運用,就成了**的理想光源,得以凈化水、凈化空氣,替餐具或任何生活用品*,如果光源又是小小的LED,UVC就不須限制在大大一臺的清凈機、濾水器,而能誕生出許多更適合攜帶使用的新產品與新應用。

圖:臺灣工研院研發的“筷潔菌”,能隨身攜帶,*時間只需要90秒。

然而同樣是UV,UVC的制造難度與UVA不可同日而語,磊晶難、封裝也難,若用AlN襯底長晶,各方面的條件是更好沒錯,但材料價格是藍寶石(Sapphire)的數十倍,好傷心啊,想要做好UVC磊晶又要節省成本,沒有些功底跟經驗,玩壞滿地的藍寶石只是剛剛好而已;而且UVC的個性太強、太剽悍,什么epoxy啦、silicon啦,擋在UVC的路上都是筋脈盡斷的下場,沒有商量的余地。

要知道,UVC有個混名叫“深紫外光”,深,真的深!昭告得明明白白的,一般的封裝根本服侍不起,尊爵不凡的UVC,于是被供奉在*規格的陶瓷基板+石英玻璃的閣樓里。

效率呢?單顆UVC LED在350mA的大電流下,能做到50mw的output那已經是頂天了,WPE還不到2%,即使代價高昂效率又不好,UVC LED卻能讓紫外光改頭換面,實現應用的開展與升級,鎖定的又是有技術門檻的市場,而全身上下*配備的UVC,并不是有錢任性就能擁有的,大戶如晶電、宗師如Nichia,到了280nm以下的世界,也得放下身段拋開包袱,當個學徒淺心修練、耐心耕耘。換個角度看,UVC在光效提升、成本下降的路上,還有非常大的改善空間,這些都意味著未來發展的可能性。

要讓技術往前走嘛,*的方法沒有別的,就是“給他市場”。UV LED本身是替代光源,有如白光LED在照明替代熒光燈、在背光取代CCFL,UV LED要革命的對象,叫做“汞燈”。

圖:UV LED與傳統UV燈(汞燈)對比

來源:Lumeniche

既然是替代市場,那對比汞燈,UV LED可以帶來什么?是質變還是量變?上表已經說了個大概,我們只挑三個重點提提:

(1) Form factor



圖:汞燈與UV LED的form factor差異

來源:左-UVMAN/右-Nikkiso

圖示一目了然,就不需要解釋了,LED在應用上,能支援比燈管更彈性的工業設計,更能滿足汞燈無法直接滿足的點光源需求。

(2)波長集中且可調

汞燈的光譜是多峰的,如果需要集中的特定波長,得靠濾光機制去掉不要的光,對能量利用來說就是浪費!LED則完全沒有這個問題,你要365就給你365,你要280就給你280,還能自由地選擇想要的波長,實在是腳踏實地的好賣家!



圖:汞燈的發光波長

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