從芯片到封裝到終端，解讀UVC LED發展現狀

一場新型冠狀病毒(COVID-19)，大大縮短了UVC LED技術的消費者學習教育時間，應用了UVC LED技術的產品如雨后春筍般瘋狂出現。

 

在疫情的影響之下，品牌廠商對于殺菌凈化的意識大幅提升，從家電消毒，到空氣殺菌、水凈化等，UVC LED市場需求居高不下，帶動了UV LED整體市場規模的發展。但就目前的技術水平而言，在產業鏈的不同環節，UVC LED均面臨著各不相同的困難。

 

芯片是性能提升、降低成本的根本

 

芯片是UVC LED產業鏈中最核心的難點。

UVC LED產品目前仍然存在光電轉換效率低、性價比相對傳統光源低、壽命無法滿足大多數應用場景的需求等問題，而這些問題中最基本的問題是光電轉化效率。

 

眾所周知，未能成功轉化為光的電能，則以熱能的形式呈現，而芯片的使用壽命又恰恰與溫度成反比。同時，由光電轉換效率低而帶來的高的發熱量，也對散熱提出了更大的要求，這無形中又再度增加了芯片的成本。

 

當然，經過多年的發展和培育，UVC LED芯片產業也取得了一定的進步，比如國產MOCVD設備現已逐漸具備與國際廠商爭鋒的資格，這大大降低了UVC LED芯片的生產成本。

 

封裝的共性問題：封裝方式、材料、工藝

在UVC LED封裝過程中，需要全程注意材料的抗紫外性能，這是UVC LED封裝與傳統白光LED封裝之間最大的區別，也是困難所在。

 

封裝方式

目前，UVC LED的封裝方式主要有三種：有機封裝，半無機封裝（也稱“近無機封裝”）以及全無機封裝。三種方式各有優缺點。

 

有機材料在長時間接受紫外照射下容易發生紫外降解。因此，有機封裝主要在白光LED封裝中得到應用，在UVC LED封裝中正逐漸被半無機封裝、全無機封裝取代。

 

此外，全無機封裝雖在性能方面較半無機封裝優越，但由于技術難度高，價格也更高，因此，目前市面上仍以半無機封裝為主。

 

封裝材料和工藝

 

封裝材料主要包括出光材料、散熱基板材料、焊接鍵合材料；工藝則主要包括固晶、打線（或倒裝共晶）和焊接。不同的材料需要搭配不同的工藝。同時，熱能作為整個UVC LED產業鏈的“頭號公敵”，是相關企業各顯神通“欲除之而后快”的一個難題。熱管理與材料、工藝息息相關，不同企業采用了不同的材料組合及工藝方案。

 

出光材料正轉向石英玻璃、藍寶石等無機透明材料來對UVC LED進行封裝。

 

據悉，石英玻璃物化性能穩定，在深紫外波段具有高透過率（＞90%），并具有機械強度高、耐熱性好、氣密性高等特點，因此成為UVC LED封裝用透鏡材料的熱門選項。

 

散熱基板材料主要有樹脂類、金屬類和陶瓷類三種。

焊接鍵合材料方面，UVC LED的焊接材料主要包括芯片固晶材料和基板焊接材料，分別用于芯片、透鏡與基板之間的焊接。

 

應用場景多點開花，但代替汞燈仍待時日

 

UVC LED無須預熱時間、不使用汞，具有環保、壽命長、節能、熱損失較少等優點，可充分對應到小型空間與表面/空調殺菌的市場需求。

 

但UVC LED欲在短期內完全取代汞燈市場仍然是一個不可能實現的目標。UVC LED目前仍存在光電轉換效率低、殺菌效果難以可視化、價格過高、性能評價標準未完善等問題，這是UVC LED在技術發展及應用推廣過程中必須去面對和解決的難題。

 

結語：UVC LED的AB面

 

UVC LED的A面，是不斷上揚的市場需求。

UVC LED的B面，是不成熟、無序的發展現狀。

 

UVC LED市場在博弈中逐步走向成熟階段。欲戴王冠，必承其重。作為一項高技術門檻的技術，UVC LED是整個產業鏈的機遇，卻也需要企業加大研發力度，才能在激烈而殘酷的市場競爭中博得一席之地。

 

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