大健康趋势之下,UVC LED如何造就美好生活?

随着生活水平的提高,现代人的生活习惯已悄然改变,当最基本的生存需求得到满足之后,人们开始追求生活品质,注重生活的便捷性、健康性和安全性,渐渐地,健康生活已成为现代世界的趋势。

四个维度综合考量,UVC LED杀菌方法脱颖而出

在追求健康生活的路上,虽然各方力量付出了很多努力,但仍有许多挑战需要攻克,比如水处理面临的二次污染问题。

根据2019年《净水器微生物二次污染白皮书》显示,中山医院对28户上海使用净水器的家庭入户调查发现,50%微生物超标,71.4%过滤水超过同一处自来水中细菌总数。另外,2017年中疾控深入天津52户使用净水器的家庭,活性炭设备超标率21.7%,超滤超标50%,RO机超标18.8%。

针对水处理市场,现有杀菌抑菌的主要方式包括物理法和化学法,具体方法分为超滤、UV汞灯、溴树脂、臭氧、载银活性炭和UVC LED。综合杀菌效果、绿色环保性能、节能和小型化四个方面来看,UVC LED优势明显突出。

相比其它杀菌技术,UVC LED技术具有体积小、便捷性高、节能环保、无毒无污染、高效杀菌等优点。今年以来,基于防疫需求,UVC LED技术已开始较为广泛地用于水处理、空气净化、水处理等多个场景。

实际上,2020年《水俣公约》的生效与实施,也在很大程度上成为了UVC LED发展的催化剂。随着含汞产品逐渐被淘汰,UVC LED凭借绿色环保、健康节能等优势,将顺理成章成为普及化应用产品。

光效、成本、杀菌效果——UVC LED三大挑战

发展至今已有多年,但UVC LED的市场知名度到今年才有较大提升,归根结底,还是因为其仍面临着较大的技术挑战。

“现阶段,UVC LED的主要挑战体现在三方面:光效低、成本高、杀菌效果难以检测。目前UVC LED的WPE约3%,亟需解决能量转换效率的问题;同时,UVC LED原材料成本价格偏高,是汞灯的3-10倍不等,市场价格接受度仍较低;此外,UVC LED的杀菌效果难以直观检测到,这在一定程度上降低了UVC LED有效杀菌的说服力。”国星光电非视觉光源事业部研发部主任李玉容在集邦咨询2020 UVC LED产业研讨会上如是说。

国星光电非视觉光源事业部研发部主任 李玉容

UVC LED的光电转换效率低,大部分电能转换成了热量,直接影响芯片的寿命。因此,热管理在提高UVC LED光效方面起到了关键作用。

依托封装和芯片先进技术,领先的材料分析设备,国星光电在芯片分析设计能力领先同行。着眼于解决UVC LED的技术痛点,国星光电从封装环节重点攻克。

材料选用上,国星开发全无机封装产品,采用光透过率较高、抗紫外能力强的无机物石英玻璃,再搭载散热性能好的氮化铝散热基板,在高功率应用中,实现高UVC 能量辐射下封装结构无衰减。

封装技术上,国星采用先进的封装工艺,凭借10年的共晶技术沉淀,回流共晶空洞率可基本控制在10%以内,单颗最大空洞面积小于2%,散热效果极佳。相同使用条件下,LED工作温度低10℃,延长了UVC LED的寿命,使用电流可以增加,直接将光功率提升20%以上。

李玉容介绍,气密性也是影响UVC LED产品出光和可靠性的重要因素。国星通过优化基板表面处理和持续的封装固化工艺研究,形成了一套独特的零气体通道封装工艺方案,实现了UVC LED器件零气泡和零气通道,真正做到IP67以上等级的防水设计。

与此同时,国星对全系列产品采用超前的UVC LED工作时间模拟,为客户提供数据基准。

解决了产品本身的技术问题之后,国星从终端客户和消费者的角度出发,推出了UV LED感测产品,这是国内首款微安级DUV光电检测管,可直观检测显示UVC LED的辐射通量与工作状态。

微安级DUV光电检测管采用全新无机封装光感材料,拥有超强灵敏度,可检测200-310nm的UVC、UVB能量,在4μW/cm2紫外线能量辐射时检测管可输出20μA光电流,具有高感度、高性噪比、高耐崩压、电路设计简便等特点。

水处理实战,国星UVC LED实现健康用水

李玉容表示,对于提供产品解决方案的企业而言,二次污染是产品痛点,如何提醒用户更换杀菌模块,确保饮用水的安全,也是企业面临的一大挑战。

针对水处理应用,国星采用UVC PD 2.0灯珠和模组,搭载集成电路模块设计,实现电流和辐射能量数据转换实时检测UVC的能量。

灯珠+模组方案的光功率提升20%,可靠性达3000h,杀菌效率提升17%,直接节约客户的时间成本。同时,此方案经济效率更高,更安全,可为厂家品牌号召力提供保证。

在使用安全性和产品寿命方面,国星均有所考量。国星UVC LED产品可提醒能量辐射等级,让用户注意保护安全。除了检测UVC工作状态,感测产品还能提示工作寿命,提醒模块更换,给予使用者更直观的感受。

经过水处理的实战,国星成功证实了UVC LED产品解决了水体存储过程中产生的细菌滋生问题,带给人们更便捷的生活体验;同时由于UVC LED是对水体进行消杀,无需频繁更换加湿器的水,能够达到水资源节约的效果。

放眼大健康产业应用,UVC LED将朝向模块化、标准化、智能化方向发展

国星一直致力于提升UVC LED的光效。相比2019年第四季度,2020年第三季度的产品光效提升了30%。未来,国星预计每年实现30%以上的光功率提升,争做LED行业光效提升第一,带动成本逐步下降,助推UVC LED的大规模商用化进程。

现阶段,国星的UVC LED系列产品已广泛应用于表面杀菌、静态和流动水杀菌等多个场所。未来,国星将主要聚焦中高功率产品,实现UVC LED的模块化发展。

李玉容认为,UVC LED的绿色环保和节能特点必将带来飞跃式发展,在医疗、食品,空气净化、居家旅行、水净处理等领域焕发新机。

技术的不断提升,必将带来材料成本的大幅下降。届时,UVC LED向模块化、标准化 、智能化方向发展,市场规模也将充满无限的想象空间。(文:LEDinside Janice)

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