外媒4月消息稱，美國南卡羅來納大學(xué)的科學(xué)家已開發(fā)出全球最小、最亮的UVC LED，芯片尺寸僅為5微米，波長為281nm。并且，由這些芯片組成的UVC LED陣列亮度達(dá)361W·cm-2。
學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，UVC LED像素陣列的外量子效率不會隨著像素尺寸的縮小而降低，唯一受影響的是：熱阻抗會小幅降低。因此，科學(xué)家有信心在不影響器件性能的條件下，開發(fā)出更小尺寸的UVC LED。目前，科學(xué)家正在研究增強(qiáng)光提取效率的工藝技術(shù)，期望能夠利用獨(dú)立電子來控制這些像素。本次研究突破有助于推動UVC LED在要求高劑量深紫外照射的應(yīng)用中更好地與汞燈競爭。這一消息在一定程度上為稍顯沉寂的UVC LED領(lǐng)域注入了些許活水。一位業(yè)內(nèi)人士直言，這是一則驚艷的消息…
市場降溫背后
2020年，UVC LED在疫情爆發(fā)后迅速“成名”，其中摻雜著很多虛火炒作的成分，下半年逐漸冷卻的UVC消費(fèi)應(yīng)用市場就成為了佐證。2021年的UVC LED市場確實不如2020年活躍，甚至可以說已有很長時間沒有看到UVC LED相關(guān)消息在業(yè)內(nèi)激起較大的水花，從表面看，市場發(fā)展如過山車一般。但，市場就真的歸于沉寂了嗎？其實不然。雖然部分不良商人為了追求一時的紅利而犧牲品質(zhì)和口碑，市場出現(xiàn)以假亂真、以次充好的亂象，導(dǎo)致歐美市場將國內(nèi)品牌的UVC消費(fèi)性下架，至今海外消費(fèi)者還未恢復(fù)對國內(nèi)品牌的信心。
但從另一個角度來看，這并非是一件壞事。亂象、降溫出現(xiàn)后，部分投機(jī)、盲目跟風(fēng)的中小型廠商退出市場，剩下的是認(rèn)真耕耘UVC LED領(lǐng)域的廠商，從側(cè)面反映UVC LED產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了理性發(fā)展的階段，也將推動UVC LED行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。況且，市場需求在疫情緩解后有所降溫也符合行業(yè)發(fā)展規(guī)律，業(yè)內(nèi)相關(guān)大廠依舊對UVC LED的發(fā)展前景持樂觀態(tài)度。
據(jù)TrendForce集邦咨詢旗下光電研究處LEDinside調(diào)查， 華引芯、至芯半導(dǎo)體、安芯美、國星光電、鴻利秉一、瑞豐光電、升譜光電、鴻利智匯等芯片、封裝廠商均表示，市場遇冷在意料之中，而不可否認(rèn)的是，疫情加快了行業(yè)的成長，健康概念已逐漸深入人心。各家廠商坦言，市場的發(fā)展由感性向理性轉(zhuǎn)變，有助于UVC LED市場秩序和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。與此同時，隨著海內(nèi)外品牌的相繼加入，廠商也將重點在產(chǎn)品設(shè)計、光功率、成本等方面取得突破。總的來說，UVC LED正在朝向理性、健康的方向發(fā)展。
目前，市場供需關(guān)系相對平衡，相關(guān)訂單增速相比2020年有所放緩，整體情況較為穩(wěn)定。
瑞豐光電今年總體訂單穩(wěn)定，呈現(xiàn)穩(wěn)中有增的態(tài)勢，未出現(xiàn)較大幅度的波動。
華引芯UVC LED業(yè)務(wù)增長相對穩(wěn)定，產(chǎn)能規(guī)模相比去年沒有大規(guī)模提升，客戶方面也比較穩(wěn)定，因此總體波動不大。
至芯半導(dǎo)體UVC LED產(chǎn)品現(xiàn)階段還處于前期研發(fā)階段，訂單狀況良好。
鴻利秉一今年訂單相比去年同期及2019年有較大幅度的提升；整體來看，UV LED產(chǎn)品供需較平衡。
全球廠商動態(tài)
市場止步不前與否，從全球范圍內(nèi)UVC LED相關(guān)廠商的動態(tài)中就可以找到答案。2021年，各大廠商持續(xù)開展UVC LED領(lǐng)域的研發(fā)生產(chǎn)工作，UVC LED行業(yè)的發(fā)展并沒有停滯不前，并且，一些國際大廠正在加大對UVC LED領(lǐng)域的投資力度，如歐司朗。
去年入局UVC LED領(lǐng)域的歐司朗，在今年2月宣布收購美國UVC LED技術(shù)商Bolb 20%的股權(quán)，進(jìn)一步擴(kuò)展在UVC滅菌應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品布局，雙方將共同克服相關(guān)技術(shù)障礙，實現(xiàn)低能耗、高光效的成果。
首爾偉傲世則在提升光功率方面取得了一些突破。目前，其多晶UVC LED產(chǎn)品的光功率已可達(dá)65mW，預(yù)計今年將穩(wěn)定生產(chǎn)。另外，該公司今年UV業(yè)務(wù)板塊營運(yùn)表現(xiàn)非常突出，銷售額同比增長100%。
廠商動態(tài)
安芯美 | 波長范圍：260-280nm，270-275nm產(chǎn)品占比60%；2020年UV LED業(yè)務(wù)營收占比15%； 功率范圍：3-7mw@40mA、8-18mw@100mA、18-30mw@150mA、40-60mw@350mA 芯片產(chǎn)能：10KK/月，燈珠產(chǎn)能：5KK/月，模組產(chǎn)能：20萬個/月的組裝能力。 |
華引芯 | 波長范圍：265-280nm；單器件功率范圍：5mW-200mW； 應(yīng)用：白色家電 、商用空氣消殺、醫(yī)療凈水、工業(yè)水處理等； 產(chǎn)能：2KK/月；2020年營收占比接近40%；未來深入拓展海外市場，參與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。 |
至芯半導(dǎo)體 | 波長范圍：250-320nm，UVB/UVC LED外延片及紫外線探測器外延片，可定制水/空氣/表面殺菌模組 ； 小功率：10~20mW@100mA；中功率：20~40mW@200mA；大功率：60~100mW@500mA； 芯片產(chǎn)能20KK/月，封裝產(chǎn)能10KK/月；2020年UV LED營收占比80%； 應(yīng)用：加濕器，空調(diào)等白色家電，殺菌棒等表面類殺菌； 未來規(guī)劃：水殺菌，車載空調(diào)殺菌，以及冷鏈物流，智能消殺機(jī)器人等高功率智能化消殺領(lǐng)域 今年4月7日投產(chǎn)，5月將出貨芯片和燈珠，達(dá)產(chǎn)后，預(yù)估年產(chǎn)3億顆深紫外UVC LED芯片。 |
國星光電 | 工業(yè)固化、光觸媒、健康照明、殺菌消毒四大系列UV LED芯片產(chǎn)品； 殺菌可視化成果：開發(fā)出國內(nèi)首款微安級DUV光電檢測管； 應(yīng)用：家電產(chǎn)品、空氣殺菌、表面殺菌、凈水殺菌、流動水殺菌等。 |
鴻利秉一 | 全無機(jī)封裝為主，也有部分半無機(jī)封裝產(chǎn)品； 波長范圍：255-425nm；UVA功率：0.5—25W；UVC/UVB功率：2-100mW； 應(yīng)用：家電產(chǎn)品、車用空氣殺菌、凈水器。 |
鴻利智匯 | 半無機(jī)封裝為主；波長范圍：255-405nm；UVA產(chǎn)能：100KK，UVC產(chǎn)能：5KK； 應(yīng)用：便攜式殺菌包、手持殺菌棒等小家電為主，目前UVC LED營收占比較小； 未來規(guī)劃在空氣殺菌、凈水器、工業(yè)水殺菌應(yīng)用上有所突破。 |
瑞豐光電 | 波長范圍：250-425nm；功率：0.2-300W；營收占比5%； UVC LED產(chǎn)品應(yīng)用：殺菌棒、殺菌包、食品殺菌等表面殺菌和空氣殺菌應(yīng)用； 后續(xù)將開發(fā)針對家電產(chǎn)品、水處理、工業(yè)水殺菌類產(chǎn)品的解決方案。 |
升譜光電 | UVA/UVB/UVC器件和模組，無機(jī)封裝；UVA產(chǎn)能較大； UVC LED波長范圍：260-280nm；功率：5-400mW，可批量供貨；產(chǎn)能約3KK/月； UVC/UVA LED應(yīng)用涵蓋表面殺菌、空氣凈化、水殺菌等；UV LED整體營收占比較低。 |
慧億科技 | 主打UVC LED水/空氣/表面殺菌模組；波長范圍：270-275nm； 功率范圍：小功率（3-5mW），中功率（15-25mW），大功率（30mW以上）； 殺菌模組產(chǎn)能：18萬PCS/月；營收占比90%以上； 已有30多種品類的成熟殺菌模組方案；已推出針對醫(yī)院環(huán)境的UVC LED大范圍表面殺菌模組。 |
除了產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)廠商以外，UVC LED終端品牌產(chǎn)品也呈現(xiàn)出增長之勢，尤其是家電產(chǎn)品。
三星去年已推出UVA LED冰箱和衣櫥產(chǎn)品，今年計劃將UVC LED導(dǎo)入到空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱、空氣凈化等家電產(chǎn)品中。
今年3月底，小米發(fā)布一款UVC LED米家新風(fēng)空調(diào)尊享版，除菌率高達(dá)99.9%，售價為3599元。
同樣在3月底，海爾也發(fā)布了新型UVC LED空調(diào)UV Clean Pro，這款空調(diào)已在印度開售，售價為66500印度盧比。
4月，云米科技也推出了一款UVC LED空調(diào)——云米AI變頻空調(diào)Space，對金黃葡萄球菌/大腸桿菌/H1N1流感病毒除菌率高達(dá)99.9%。
UVC LED品牌產(chǎn)品
LG | 凈水器、消毒機(jī)器人CLOi、PuriCare口罩式空氣凈化器 |
海爾 | 洗衣機(jī)、中央柜機(jī)、空調(diào)等 |
海信 | 洗衣機(jī)、空氣凈化器、中央空調(diào) |
美的 | 果凈冰箱、空氣凈化器、空調(diào) |
小米 | 加濕器、空調(diào)、智能牙刷消毒器、便攜式殺菌盒 |
格力 | 空調(diào) |
云米 | 空調(diào) |
沁園 | 水龍頭 |
222nm UVC技術(shù)進(jìn)展
2020年，號稱安全性和殺菌消毒效果兼具的222nm UVC技術(shù)風(fēng)靡一時，神戶大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)及廣島大學(xué)等均通過實驗研究證明了其可有效滅活新冠病毒，且對人體無害。目前，搭載222nm UVC技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)開始商業(yè)化使用。
去年9月，波音公司宣布與佛羅里達(dá)州的Healthe公司簽署了專利和技術(shù)許可協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，Healthe將生產(chǎn)和銷售用于飛機(jī)內(nèi)部殺菌的手持式222nm UVC消毒設(shè)備，標(biāo)志著222nm UVC技術(shù)的商用化。
來源：Healthe
今年3月，Healthe Wand ProTM消毒棒開放訂購。Healthe表示，產(chǎn)品采用的222nm UVC技術(shù)的殺菌率為99.7%，除了航空應(yīng)用以外，還適用于運(yùn)輸、酒店、辦公室及零售等場所。另外，美國納米技術(shù)公司NS Nanotech也于今年3月間發(fā)布了搭載222nm UVC技術(shù)的新一代小型化芯片ShortWaveLightTM Emitter，價格不到200美元，在獲得監(jiān)管部門批準(zhǔn)的前提下，這款產(chǎn)品預(yù)計今年下半年實現(xiàn)商用化。
來源：NS Nanotech
5月14日，NS Nanotech宣布ShortWaveLight Emitter原型產(chǎn)品已經(jīng)開始送樣客戶，客戶也已經(jīng)開始設(shè)計空氣和表面殺菌應(yīng)用。不過，222nm UVC技術(shù)的可行性和安全性仍存在不少爭議，大多數(shù)業(yè)者對此持保守看法。歐司朗半導(dǎo)體在3月的線上UVC LED研討會上就分享了對222nm UVC技術(shù)的看法。歐司朗認(rèn)為，222nm波長對人體皮膚的穿透深度小且可被角膜吸收，但相比265nm、275nm、280nm等波長，222nm的輻射效率和殺菌效率較低，而且還會在空氣中產(chǎn)生臭氧。
不止歐司朗，國內(nèi)不少廠商所見略同。總的來說，222nm波段利弊兼具，目前還處于研究探索階段，安全性、可行性方面也需要更多的驗證。222nm目前主要以準(zhǔn)分子燈為主，222nm UVC LED商用化則言之尚早。
安芯美 | UVC LED波長越短，其AlGaN材料的Al組分會越高，222nm UVC LED對應(yīng)的AlxGa1-xN的Al組分接近80%，生長如此高Al組分的材料難度會加大。從材料生長的角度看，顯然要比260-280nm的AlxGa1-xN生長更為困難，特別在晶體質(zhì)量及缺陷的控制上。 |
華引芯 | 在現(xiàn)有的電光轉(zhuǎn)化效率下，成本和能耗會顯著增加，222nm產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化推廣難度非常大。 |
至芯半導(dǎo)體 | 積極關(guān)注222nm準(zhǔn)分子燈并制作了相關(guān)產(chǎn)品，經(jīng)過相關(guān)消殺實驗發(fā)現(xiàn)效果不太理想。其殺菌效果、應(yīng)用場景、安全性及對人眼照射劑量均需要進(jìn)一步確認(rèn)和明確。 |
國星光電 | 222nm UVC目前以準(zhǔn)分子燈為主，LED目前主要在實驗室階段，尚未大批量產(chǎn)；222nm會產(chǎn)生臭氧，而長時間吸入臭氧對人體危害性大，使用過程中還要考慮到周邊生物的安全問題。 |
鴻利智匯 | 222nm與265nm波長UVC LED的可行性和商用化取決于應(yīng)用場景，在207nm至222nm范圍內(nèi)的UVC通常被稱為遠(yuǎn)UVC，在有限的醫(yī)學(xué)研究中，盡管結(jié)果似乎表明對人體未發(fā)現(xiàn)永久性損壞，但是光曝角度和持續(xù)時間尚未確定，對人體的長期影響仍一直在研究中。 水處理應(yīng)用不太可能使222nm，因為水中的紫外線透射率變得過大，過濾水的透射率大約在260nm左右是恒定的。 |
鴻利秉一 | 微生物中除了病毒，還有細(xì)菌和孢子，細(xì)菌有細(xì)胞壁，孢子有角質(zhì)層，而222nm對細(xì)菌和孢子的殺菌效果目前無法確定；222nm在空氣和水中的穿透性不強(qiáng)，實際應(yīng)用價值不大。 |
瑞豐光電 | 目前很多研究還停留在實驗室階段，芯片轉(zhuǎn)化率的提升、相關(guān)配套的完善等都是商業(yè)化路上需要解決的問題；受制于原材料的限制，瑞豐目前暫未對此產(chǎn)品進(jìn)行實質(zhì)性深入的研究，對此的研究也只是停留在理論階段。 |
升譜光電 | LED芯片波長不可能做到單一性，而安全性僅從穿透性來衡量也不充分；222nm輻射效率更低，芯片的制造工藝及難度大很多，成本也高出很多，殺菌效率比260-280nm低，且所產(chǎn)生的臭氧會影響呼吸道。 |
6月3日，歐司朗、首爾偉傲世、朗德萬斯、國星光電、升譜光電、慧億科技、至芯半導(dǎo)體、遠(yuǎn)方光電、、沁園、安吉爾、日益興科技、廈門水怡寶等行業(yè)專家都將出席集邦咨詢2021 UVC LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢研討會，屆時大咖之間的交流有望碰撞出新的火花，或許將為迷津者指明方向，產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢也將更加明朗。
結(jié)語
大健康生活勢不可擋，UVC LED殺菌消毒產(chǎn)品將逐漸成為其中不可或缺的一部分。盡管UVC LED距離大規(guī)模商用化還有一段時間，但殺菌消毒需求持續(xù)增長的趨勢已經(jīng)毋庸置疑。
據(jù)慧億科技透露，今年第一季度以來，空氣殺菌及表面殺菌應(yīng)用的需求大幅度增加。在此基礎(chǔ)上，終端品牌正在積極采用UVC LED技術(shù)并大力推廣UVC LED產(chǎn)品，而設(shè)備、芯片、封裝、模組等環(huán)節(jié)廠商為了配合終端需求，也正在力爭突破UVC LED的技術(shù)難題。
根據(jù)TrendForce集邦咨詢旗下光電研究處LEDinside分析，品牌廠商陸續(xù)對于殺菌凈化的意識大幅提升，而UVC LED產(chǎn)品光功率也在持續(xù)提升。
中國、歐洲、韓國、日本品牌廠商陸續(xù)計劃將UVC LED導(dǎo)入新款家電產(chǎn)品中。同時，UVC LED也將有機(jī)會導(dǎo)入原廠汽車空調(diào)、動態(tài)水殺菌、制造業(yè)設(shè)施與工廠自動化應(yīng)用，這都將刺激UVC LED市場需求不斷增長，帶動整體UV LED市場規(guī)模的發(fā)展。
TrendForce集邦咨詢旗下光電研究處LEDinside預(yù)估，2025年UV LED市場規(guī)模將有可能達(dá)到23.96億美金，2020-2025年復(fù)合成長率為51%。在需求增長與技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動下，UVC LED將逐步替代汞燈成為主流殺菌消毒技術(shù)，而市場秩序和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也有望逐步建立。
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