紫外LED,就算拿了诺贝尔奖,离进入市场还远!
10月9日,诺贝尔奖物理学奖名单出炉,LED无疑跻身"高大上"行列成为全世界的焦点。而三位获奖人赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)与中村修二(Shuji Nakamura)也频频登上各大媒体头条。除了发明蓝光LED贡献外,如今三位获奖者又进一步在各自领域进行研究。
其中,天野浩目前从事的紫外LED(UV LED)研究正被业界逐渐重视,更被认为是LED继白光之后又一应用新大陆,前景可谓十分乐观。
不过业内人士表示,与LED照明从实验室走向高度产业化的进度有所不同,紫外LED的效率等技术细节仍有很大提升空间。除了技术门槛高外,UV LED应用的商业模式也正在探索当中,市场对新光源应用何时能大规模接受更是未知数,毕竟,"恐蓝"的阴影还未散去。
拼性价比难以绕过
与LED照明产业化进程中遇到的技术难题一样,效率是量化产业发展进度最重要的指标之一。
据青岛杰生电气有限公司副总经理武帅博士介绍,高压汞灯的有效杀菌效率在5%~8%,而小于280nm的UV LED其效率的实验室水平已达10%,但产业化水平仅为2%。
无论是传统光源还是LED光源,从蓝光到深紫外光(Deep UV),随着波长由365nm向280nm逐渐缩短,制备难度都在提高。对于LED光源来说,波长缩短则意味着掺杂GaAlN比例逐渐升高,这使得P型材料导电性越来越差,器件的效率难以提高。
要解决这一问题,就需要在GaAlN的生长机制上下功夫,然而,生长GaAlN的机制比生长普通蓝光外延复杂得多,传统MOCVD也不适合生长GaAlN,因此需要了解其生长机制后,向MOCVD企业订制设备,或者自主研发MOCVD设备。
除了掺杂技术要求苛刻外,旭明光电研发处资深处长朱振甫认为,UV LED芯片与封装还需要可以快速散热的机制,增加其固化应用的稳定性。
但在与高压汞灯的性能较量上,器件效率不是唯一的衡量标准,还要看实际应用的杀菌效率。
据悉,最有效的杀菌波段在265nm~270nm区间,而高压汞灯在254nm是波峰,UV LED目前能做到280nm其杀菌效率也比较理想。
此外,由于LED本身面积较小,在同等功率下的功率密度比较大,相比之下传统汞灯功率密度更小,这样一来,杀菌效率UV LED反而比高压汞灯更高。
武帅认为,在目前的效率下,UV LED更适合在便携式、小规模的杀菌、消毒上应用,而工业水处理等大规模消毒,还是以高压汞灯为主。
除了拼效率外,一个新技术的产业化价格也是绕不开的问题。
首先,订制MOCVD设备便造成成本上涨,而UV LED外延片的产量及良品率也成了制约成本下降的关键因素。"蓝光外延一炉100多片,UV LED做不到。"但武帅认为,UVLED目前并不依靠价格取胜。"物以稀为贵",UV LED产品的价格由市场决定,当市场需求大时价格自然会降下来。
看的多 做的少
比起成千上万家从事LED照明的芯片、封装、应用企业,从事UV LED的企业数量少得有种"孤独求败"的味道。
不过,UV LED毕竟是一片蓝海,处于通用领域竞争白热化的企业难免渴望分一杯羹,只要时机合适,出手已成必然。目前,已有先行者做出尝试。
今年6月,鸿利光电与青岛杰生达成战略合作协议,双方未来将共同开发深紫外UV LED市场。此举被视为中游封装企业重视UV LED而介入该领域的一大标志。
封装企业的介入意味着UV LED领域的产业链将逐渐成熟。
武帅认为,这一点与LED照明并无二致,在LED照明发展的初期,国内仅有三安等几家芯片企业。但2003年,国家发现LED市场需求巨大,才引发了各省投资、热钱涌入,规模化发展的热潮,因而涌现出一批封装企业以及更多的照明企业,经过十年的市场竞争和洗牌,目前留下了规模较大、技术成熟的六七十家大企业分布于全产业链的上中下游。
"目前UV LED领域很接近LED照明发展初期的形态。"武帅表示,"消费者不能理解,为什么需要紫外LED。"
一个新兴行业,培育市场是先行者必须迈过的槛。但市场需求与企业数量,存在着一种"鸡生蛋、蛋生鸡"的关系。因此许多看好UV LED细分市场的企业仍然保持观望,并不愿意砸钱"试水"。
武帅认为,随着市场需求的扩大,会有更多企业关注UVLED并参与到这个领域,这是一种必然趋势。然而在此之前,担负起培育市场的,也只有寥寥几家,如杰生电气、旭明LED(SEMI LED)以及日本、韩国、美国的企业。
武帅坦言,不仅UV LED市场如此,"国内很多新技术都是跟着国外走,就如同蓝光LED在国外兴起十几年之后,直到2002年国内才开始重视并投入发展。等国外技术发展起来,适合国内市场的普及时国内才会有大量企业涌入这个行业,这是国情。"
较高的技术门槛和稀缺的设备使得UV LED企业的生存一直依赖于
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