從芯片到封裝到終端，解讀UVC LED發(fā)展現(xiàn)狀

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

 

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(guī)模的發(fā)展。但就目前的技術(shù)水平而言，在產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)，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(chǎn)業(yè)鏈中最核心的難點。

UVC LED產(chǎn)品目前仍然存在光電轉(zhuǎn)換效率低、性價比相對傳統(tǒng)光源低、壽命無法滿足大多數(shù)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(zhuǎn)化效率。

 

眾所周知，未能成功轉(zhuǎn)化為光的電能，則以熱能的形式呈現(xiàn)，而芯片的使用壽命又恰恰與溫度成反比。同時，由光電轉(zhuǎn)換效率低而帶來的高的發(fā)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(jīng)過多年的發(fā)展和培育，UVC LED芯片產(chǎn)業(yè)也取得了一定的進步，比如國產(chǎn)MOCVD設(shè)備現(xiàn)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(chǎn)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(tǒng)白光LED封裝之間最大的區(qū)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(yōu)缺點。

 

有機材料在長時間接受紫外照射下容易發(fā)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(yōu)越，但由于技術(shù)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(chǎn)業(yè)鏈的“頭號公敵”，是相關(guān)企業(yè)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(guān)，不同企業(yè)采用了不同的材料組合及工藝方案。

 

出光材料正轉(zhuǎn)向石英玻璃、藍寶石等無機透明材料來對UVC LED進行封裝。

 

據(jù)悉，石英玻璃物化性能穩(wěn)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(huán)保、壽命長、節(jié)能、熱損失較少等優(yōu)點，可充分對應到小型空間與表面/空調(diào)殺菌的市場需求。

 

但UVC LED欲在短期內(nèi)完全取代汞燈市場仍然是一個不可能實現(xiàn)的目標。UVC LED目前仍存在光電轉(zhuǎn)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(shù)發(fā)展及應用推廣過程中必須去面對和解決的難題。

 

結(jié)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(fā)展現(xiàn)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(shù)門檻的技術(shù)，UVC LED是整個產(chǎn)業(yè)鏈的機遇，卻也需要企業(yè)加大研發(fā)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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