UV LED可以带来哪些质变和量变？

史诺 · 2017-06-21

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UV LED的登场让应用端能正式脱离汞的包袱，本是顺理成章、风行草偃之事，而去年中国第十二届全国人大常委会第二十次会议批准了《关于汞的水俣公约》，让这风势更狂了，而美国加入了，中国也跟了，这代表什么？

>>>屏氣凝神，看看那些看不見的光(下)

上次简单地勾勒了IR的世界，而在光谱的另一端，还有波长低于可见光的UV光(紫外光)，以及波长更短的X射线、γ射线。UV光的部分依波长可再三分为UVA(315~400nm)、UVB(280~315nm)、UVC(200nm~280nm)，不同波长的UV光，能量强度不同，应用的范围也不一样，市场涵盖消毒杀菌、防伪、固化、曝光、化学检测、显示等，总产值加一加也有一亿美金以上，其实并不小，怪只怪照明背光随随便便就是几十亿美金，连结的出海口又是典型刚需的“民生”与动能强劲的“消费电子”，自然把市场的目光与风采全夺了去。

对比可见光LED、IR LED材料系统与制造工艺的成熟，UV LED的制造难度更高，效率、寿命又更差，“偏高的技术门槛”结合“偏小的市场吸力”，就成了进入UV LED market的自然屏障，越往低波长走，剩下的参赛者就越少。这名符其实的利基市场，对大公司来说可能是策略布局、技术练兵的一环，对小公司来说，正是避开主战场，开拓新泉源的美丽绿洲。

目前市场上的UV LED还是以UVA为主，波长有365nm、375nm、385nm nm、395 nm、405 nm，占整体UV LED产值九成左右，因为可承袭蓝光本来的GaN系统，透过调整In的浓度或掺杂Al，波长会蓝移至不可见光，其实不算什么技术上的大突破，能量也只比蓝光强一些，应用范围以“光固化”为主，大量使用在曝光、传统印刷、3D列印，以及让女孩好开心、男孩好迷惘的美甲机。

图：神奇美甲机，静香好开心

顺着波长往下走，UV的能量也越来越强，在280nm以下的波段称为UVC，其具备了很强的破坏能力，能斩断多数化合物的化学链结，还能破坏细胞的RNA与DNA，使其立即死亡或失去繁殖能力，幸运的是太阳光中的UVC在飞向地球时，几乎全被臭氧层给挡下来了，本来能烧尽一切的巨大能量球，在破坏力大幅削减后，抵达地球的低能量光(UVA/UVB)，才得以孕育今日的万千生命。

破坏力十足的UVC，若好好的控制运用，就成了消毒杀菌的理想光源，得以净化水、净化空气，替餐具或任何生活用品消毒，如果光源又是小小的LED，UVC就不须限制在大大一台的清净机、滤水器，而能诞生出许多更适合携带使用的新产品与新应用。

图：台湾工研院研发的“筷洁菌”，能随身携带，消毒时间只需要90秒。

然而同样是UV，UVC的制造难度与UVA不可同日而语，磊晶难、封装也难，若用AlN衬底长晶，各方面的条件是更好没错，但材料价格是蓝宝石(Sapphire)的数十倍，好伤心啊，想要做好UVC磊晶又要节省成本，没有些功底跟经验，玩坏满地的蓝宝石只是刚刚好而已；而且UVC的个性太强、太剽悍，什么epoxy啦、silicon啦，挡在UVC的路上都是筋脉尽断的下场，没有商量的余地。

要知道，UVC有个混名叫“深紫外光”，深，真的深！昭告得明明白白的，一般的封装根本服侍不起，尊爵不凡的UVC，于是被供奉在最高规格的陶瓷基板+石英玻璃的阁楼里。

效率呢？单颗UVC LED在350mA的大电流下，能做到50mw的output那已经是顶天了，WPE还不到2%，即使代价高昂效率又不好，UVC LED却能让紫外光改头换面，实现应用的开展与升级，锁定的又是有技术门槛的市场，而全身上下顶级配备的UVC，并不是有钱任性就能拥有的，大户如晶电、宗师如Nichia，到了280nm以下的世界，也得放下身段抛开包袱，当个学徒浅心修练、耐心耕耘。换个角度看，UVC在光效提升、成本下降的路上，还有非常大的改善空间，这些都意味着未来发展的可能性。

要让技术往前走嘛，最好的方法没有别的，就是“给他市场”。UV LED本身是替代光源，有如白光LED在照明替代荧光灯、在背光取代CCFL，UV LED要革命的对象，叫做“汞灯”。

图：UV LED与传统UV灯(汞灯)对比

來源：Lumeniche

既然是替代市场，那对比汞灯，UV LED可以带来什么？是质变还是量变？上表已经说了个大概，我们只挑三个重点提提：

(1) Form factor

图：汞灯与UV LED的form factor差异

来源：左-UVMAN/右-Nikkiso

图示一目了然，就不需要解释了，LED在应用上，能支援比灯管更弹性的工业设计，更能满足汞灯无法直接满足的点光源需求。

(2)波长集中且可调

汞灯的光谱是多峰的，如果需要集中的特定波长，得靠滤光机制去掉不要的光，对能量利用来说就是浪费！LED则完全没有这个问题，你要365就给你365，你要280就给你280，还能自由地选择想要的波长，实在是脚踏实地的好卖家！

图：汞灯的发光波长

(3)环保

明摆着的，你都叫“汞”灯了，一定是不得已才用你啊！UV LED的登场让应用端能正式脱离汞的包袱，本是顺理成章、风行草偃之事，而去年中国第十二届全国人大常委会第二十次会议批准了《关于汞的水俣公约》，让这风势更狂了，本来在2013年拍板的联合国“水俣公约”，明确要求缔约国自2020年起，全面禁止生产及进出口含汞的产品，而美国加入了，中国也跟了，这代表什么？

还记得2009年“十城万盏”的故事吗？想让寺庙里的和尚吃饱，煮更多的粥当然是硬方法，但米总有不够多的时候，如能让部分和尚离开寺庙，结果也是相仿的。