新一代殺菌技術看 UVC LED

UV (UltraViolet/紫外線) 是指波長在 10nm 至 400nm 之間的電磁波. 根據波長可把紫外線分為長波紫外線 (UVA), 中波紫外線 (UVB) 和短波紫外線 (UVC). UVA 穿透能力強, 可到達皮膚真皮層, UVB 主要作用於皮膚表層, 而 UVC 相較於 UVA, UVB 對人體傷害很低.

在特定的波長範圍 (主要是 UVC) 以及足夠高的劑量下, 紫外線能夠引起細菌和病毒等微生物細胞中的 DNA 或 RNA 相鄰嘧啶分子間形成異常的化學鍵, 阻礙 DNA 或 RNA 的複製, 從而造成微生物細胞死亡. 深紫外半導體通過發出 UVC 波長的深紫外線達到殺菌消毒的效果.

由於 UV-LED 的發光材料不同, 因此選取的發光材料和封裝形式會有一定區別. UVC 半導體晶片可分為襯底和外延層兩部分: 襯底通常沿用藍光 LED 晶片所採用的藍寶石襯底, 外延層包括 AlN 模板層, N 型 AlGaN 層, 多量子阱發光層, 電子阻擋層和 P 型 GaN 接觸層.

深紫外半導體由於發射的光譜波長通常小於 300nm, 封裝方式的選擇會影響出光效率, 而透鏡封裝和非透鏡封裝對紫外 LED 的出光影響尤其很大, 所以制作工藝上對封裝有較高要求, 常用的封裝形式包括覆晶封裝, 板上晶片封裝和模組式封裝.

OFweek 數據 2019 年全球 UV LED 市場規模預計 27 億元, 年增 35%, 預計到 2022 市場規模達 65 億元, CAGR高達 34.3%. 其中 UVA 市場規模最大, 主要應用於工業固化, 美甲, 驗鈔上; 其次是 UVC 主要應用在殺菌消毒, 凈水上; UVB 主要應用在植物照明和光醫療, 市場容量小.

LED inside 2019~2024 全球 UV LED 市場規模 CAGR 高達 27%, 其中 UVC 半導體產品 CAGR 預計達到 60%. 未來 UVC 半導體市場將具備超大的增長潛力, OFweek 預計 2022  UVC 半導體將占據 UV LED 的 70% 市場份額.

相較於汞燈 LED 燈的使用壽命是傳統汞燈的 10 倍以上, 且啟動速率快, 體積小, 能夠配合不同應用需求設計, 相較於汞燈燈管具有更高的應用彈性. 更重要的是 UV LED 不會造成環境污染, 消耗的能量也低, 比汞燈更為環保安全.

晶電和隆達 UVC 產品目前都已經量產出貨. 其他包括佰鴻, 光鋐也都開發了 UVC 產品, 正在跟客戶接洽中. 億光推出可搭配提供不同功率的 UVC 模組, 用於 UV 凈水器, 另外還有 UVC 滅菌燈, 滅菌手電筒. 此外光寶科推出 270~280nm UVC 產品, 可以在多個領域得到應用.