隨著2016年的通用照明領(lǐng)域大洗牌，2017年各大企業(yè)的關(guān)注點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)移到了細(xì)分領(lǐng)域。據(jù)估計(jì)，2016年UVC LED殺菌與凈化應(yīng)用的市場(chǎng)產(chǎn)值達(dá)2800萬(wàn)美元，2021年將達(dá)2.57億美元，年復(fù)合成長(zhǎng)率高達(dá)56%。然而，UV-CLED產(chǎn)品技術(shù)門(mén)檻相當(dāng)高，不論在磊晶、晶片技術(shù)、封裝與市場(chǎng)接受程度等都面臨諸多挑戰(zhàn)，盡管如此，有研究報(bào)告顯示，以高科技創(chuàng)新為特色的深紫外LED應(yīng)用廣泛，將成為全球LED研究與投資的新熱點(diǎn)。本文將嘗試窺探世界各地近年投入研發(fā)成果的發(fā)展脈絡(luò)。

　　歐美

　　RayVio公司

　　2015年，全球深紫外LED器件和消毒系統(tǒng)解決方案商RayVio公司宣布實(shí)現(xiàn)深紫外LED的光功率性能記錄。據(jù)介紹，美國(guó)RayVio科技公司 (RayVio Corporation) 是由Yitao Liao博士和Robert Walker博士于2012年創(chuàng)建的高科技公司。RayVio科技總部位于美國(guó)加州硅谷，致力于研發(fā)及商業(yè)量產(chǎn)化紫外LED和基于LED的應(yīng)用模組與系統(tǒng)。RayVio通過(guò)使用獨(dú)特的深紫外LED外延技術(shù)，RayVio在單芯片0.15mm2發(fā)光面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)直流輸出深紫外波段(260至280納米)45毫瓦光功率，創(chuàng)造出30W/cm2連續(xù)波光功率密度的紀(jì)錄。該公司使用全新的外延方法，使其能夠提供比市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品更高的光功率和更低的成本。

　　2016年7月，RayVio公布的深紫外UVC LED殺菌解決方案的測(cè)試結(jié)果表明，RayVio深紫外UVC LED比目前最常見(jiàn)的殺菌產(chǎn)品能夠更快、更有效地殺滅醫(yī)院和家庭環(huán)境中的細(xì)菌，可進(jìn)一步消除公眾和家庭環(huán)境下的相互傳染風(fēng)險(xiǎn)。一顆RayVio深紫外UVC LED能夠在60秒內(nèi)殺滅99.9999%的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、李斯特菌和沙門(mén)氏菌的細(xì)菌樣本，而利用多顆深紫外UVCLED就能夠更快地殺滅細(xì)菌或殺滅更多細(xì)菌樣本。據(jù)悉，利用RayVio深紫外UVC LED的285納米發(fā)射波長(zhǎng)，研究人員以10毫米的距離照射細(xì)菌樣本，按照介于5秒和80秒之間的時(shí)間間隔來(lái)測(cè)量細(xì)菌數(shù)量的變化。5秒時(shí)，99.99%的細(xì)菌被殺死。60秒時(shí)，99.9999%的細(xì)菌被殺死。

　　RayVio的深紫外UVC LED技術(shù)在所有同類(lèi)深紫外LED中具有每平方毫米最高的殺菌效力，除了小巧，還能夠快速的與其他應(yīng)用產(chǎn)品結(jié)合，如消毒導(dǎo)尿管、醫(yī)生的手機(jī)和醫(yī)院的門(mén)把手等高感染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。相關(guān)研究結(jié)果表明，與目前的消毒解決方案相比，深紫外UVC LED照射能夠更快、更徹底地高效殺滅細(xì)菌。醫(yī)院常常使用化學(xué)消毒劑，需要幾分鐘才能有效地殺滅細(xì)菌，如MRSA和沙門(mén)氏菌。常見(jiàn)的酒精洗手液需要一分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間才能完全生效，但效能只能達(dá)到99.99%。更長(zhǎng)的曝露時(shí)間增加了人為誤差以及無(wú)法全面消毒的風(fēng)險(xiǎn)。盡管傳統(tǒng)水銀燈產(chǎn)生的深紫外光源能夠消毒，但它們體積過(guò)大、易損壞并且含有限制使用的有害物質(zhì)水銀。

　　同年11月，RayVio推出了一款便攜式嬰兒用品消毒器，據(jù)稱(chēng)，這款名叫Ellie的產(chǎn)品小巧輕便又功能強(qiáng)大，能在60秒內(nèi)殺死99.9%的有害細(xì)菌，從奶瓶到奶嘴，從磨牙環(huán)到小玩具，都能快速消除表面細(xì)菌，且只有0.9公斤，每次充電能使用一周，可以成為一個(gè)攜帶式的消毒柜。據(jù)介紹，Ellie是全球首款采用TRUVIOLET深紫外技術(shù)的C端嬰兒用品消毒器，它采用了RayVio最新LED數(shù)字化芯片，這也是RayVio推出的第一款消費(fèi)場(chǎng)景產(chǎn)品。LED芯片能發(fā)射出深紫外(UVC)波長(zhǎng)的光線(xiàn)，在任何環(huán)境下進(jìn)行既快捷又不產(chǎn)生任何化學(xué)物質(zhì)的殺菌。由于深紫外LED芯片本身就對(duì)消毒最拿手，RayVio首款產(chǎn)品選擇嬰兒用品便攜式消毒器也就順理成章了。此外，RayVio還有意與醫(yī)療衛(wèi)生健康領(lǐng)域的各廠(chǎng)商牽手，推出能消毒的水杯、凈水器等更多深紫外線(xiàn)LED民用產(chǎn)品，形成一個(gè)真正的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

　　美國(guó)康乃爾大學(xué)

　　2017年初，美國(guó)康乃爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種體積小且更環(huán)保的深紫外線(xiàn)LED光源，并創(chuàng)下目前業(yè)界deep-UV LED最低波長(zhǎng)的紀(jì)錄。據(jù)悉， UV-C紫外光波長(zhǎng)僅200到280奈米、能量高，可以穿透病毒、細(xì)菌、真菌和塵螨的薄膜，攻擊DNA并殲滅這些有害的有機(jī)體。研究人員采用原子級(jí)控制界面的氮化鎵(GaN)與氮化鋁(AlN)單層薄膜為反應(yīng)作用區(qū)域，成功發(fā)射出波長(zhǎng)介于232到270奈米的深紫外LED。這種232奈米的深紫外線(xiàn)，打破了由日本團(tuán)隊(duì)創(chuàng)下的239奈米紀(jì)錄。

　　目前紫外線(xiàn)LED最大瓶頸就是發(fā)光效率，這可以由三個(gè)方面來(lái)衡量，分別為注入效率、內(nèi)量子效率(IQE)、 出光效率。如三個(gè)方面的效率都達(dá)到50%，相乘起來(lái)只有八分之一，等于發(fā)光效率已降到12%。在深紫外線(xiàn)波段，這三方面的效率都很低，但研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，利用氮化鎵取代傳統(tǒng)的鋁氮化鎵，可以提高內(nèi)量子效率和出光效率。為了提高注入效率，研究團(tuán)隊(duì)采用之前開(kāi)發(fā)出的技術(shù)，在正極(電子)和負(fù)極(電洞)載體區(qū)域，采用極化感應(yīng)摻雜法來(lái)實(shí)現(xiàn)。深紫外光的應(yīng)用領(lǐng)域包含食物保鮮、假鈔辨別、光觸媒、水的凈化殺菌等。在成功提升深紫外LED的發(fā)光效率后，研究團(tuán)隊(duì)下一步會(huì)將光源整合到裝置內(nèi)，朝上市的目標(biāo)邁進(jìn)。

　　歐司朗

　　此外，有消息指歐司朗在UV LED領(lǐng)域制定了將不可見(jiàn)光光電產(chǎn)品組合擴(kuò)展到UV-C波長(zhǎng)范圍的戰(zhàn)略，并于2017年的2月15日，與AlN單晶基板供應(yīng)商HexaTech公司簽署兩項(xiàng)戰(zhàn)略協(xié)議。這些協(xié)議包括長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議和若干HexaTech的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)許可，其中，前者涉及作為HexaTech公司2英寸(直徑)基板開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的直接支持的氮化鋁(AlN)基板。據(jù)報(bào)道，此舉有助于歐司朗加速其基于HexaTech材料的UV-CLED器件開(kāi)發(fā)，從而使其成為主要的高性能光電技術(shù)提供商，提供從深紫外波長(zhǎng)到紅外波長(zhǎng)的各種產(chǎn)品。

　　中國(guó)

　　圓融科技

　　2015年10月16日，圓融科技發(fā)布公告稱(chēng)，分別以現(xiàn)金和換股方式收購(gòu)張國(guó)華、上海久卜等9名股東持有青島杰生電氣合計(jì)85.61%股權(quán)，深紫外LED芯片成為了圓融科技收購(gòu)青島杰生電氣后獨(dú)家擁有的技術(shù)。深紫外LED主要應(yīng)用在四個(gè)方面：空氣，如空氣凈化、空調(diào)殺菌功能;食品，如冰箱食物保鮮等;水，包括自來(lái)水桶裝水、野外江河湖海自然水消毒后的飲用;而更誘人的方向在醫(yī)療體系。據(jù)介紹，早在2013年，全球紫外LED市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)8億美元，預(yù)計(jì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的放大效應(yīng)在80億-100億美元之間。有分析指出，這個(gè)市場(chǎng)如果進(jìn)一步成熟，應(yīng)用也會(huì)再擴(kuò)大。

　　2016年1月26日晚間，圓融科技發(fā)布公告稱(chēng)，經(jīng)過(guò)國(guó)家級(jí)認(rèn)證機(jī)構(gòu)“中國(guó)杭州遠(yuǎn)方檢測(cè)校準(zhǔn)技術(shù)有限公司”的檢測(cè)論證，其公司控股子公司青島杰生電氣有限公司研發(fā)的280納米大功率深紫外發(fā)光芯片，單顆芯片最大光輸出功率創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。該紀(jì)錄再次奠定了圓融科技在全球固態(tài)深紫外發(fā)光芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。據(jù)悉，青島杰生電氣有限公司研發(fā)的280納米大功率深紫外發(fā)光芯片，常溫常壓和1000毫安電流連續(xù)通電條件下，其單顆芯片獲得了穩(wěn)定的176.6毫瓦輸出功率，而電壓只有5.8伏。這些優(yōu)異的電學(xué)特性使得該大功率芯片能夠直流通電到1安，才接近輸出功率飽和。該項(xiàng)單顆芯片最高輸出功率紀(jì)錄已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了最近美國(guó)SETI 公司報(bào)道的100毫瓦、日本信息通信研究機(jī)構(gòu)與德山的90毫瓦記錄。

　　2016年10月21日，圓融科技宣布青島杰生電氣有限公司正式推出壽命達(dá)到1萬(wàn)小時(shí)的10毫瓦UVC(深紫外)LED產(chǎn)品，這一水平處于世界領(lǐng)先地位。據(jù)報(bào)道，該公司產(chǎn)品包括2毫瓦，5毫瓦和10毫瓦不同功率檔，30毫瓦以上大功率的產(chǎn)品將在后期陸續(xù)推出。圓融科技兼青島杰生董事長(zhǎng)梁旭東曾經(jīng)表示，該公司的目標(biāo)是給世界提供高效耐用，高性?xún)r(jià)比，最好的深紫外UVC LED器件。相信其最新的長(zhǎng)壽命產(chǎn)品的推出，將進(jìn)一步推動(dòng)市場(chǎng)應(yīng)用，并承諾將緊密的與客戶(hù)合作，提供全方位解決方案?！?/p>

　　2017年3月，繼去年推出壽命1萬(wàn)小時(shí)10mW UVC LED產(chǎn)品和基于HeaChips健康芯片技術(shù)的靜態(tài)水和流動(dòng)水殺菌模塊之后，青島杰生電氣有限公司再次實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，自主研發(fā)出100mW級(jí)別的UVC LED產(chǎn)品。該產(chǎn)品整體體積小，卻可發(fā)出100mW的275nm深紫外線(xiàn)。這將為大流量的流動(dòng)水和空氣類(lèi)殺菌方案設(shè)計(jì)帶來(lái)了無(wú)限想象和應(yīng)用空間。據(jù)介紹，200―280nm的紫外線(xiàn)可以通過(guò)破壞細(xì)菌和病毒的DNA，從而阻止其繁殖，達(dá)到極佳的殺菌效果，目前被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)殺菌消毒領(lǐng)域。UVC LED體積小，壽命長(zhǎng)，滅菌效率高，綠色環(huán)保，不含任何有毒物質(zhì)，被認(rèn)為是革命性的發(fā)明和理想的紫外線(xiàn)光源。然而目前市場(chǎng)上UVC LED都是相對(duì)較低的紫外輸出功率，極大限制了UVC LED的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　據(jù)透露，青島杰生電氣公司通過(guò)多年的積累實(shí)現(xiàn)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HeaChips技術(shù)，覆蓋從外延片，芯片，封裝到應(yīng)用設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品線(xiàn)覆蓋了殺菌消毒用的UVC(275nm)LED，治療皮膚病用的UVB(308nm)LED和工業(yè)固化用的UVA(365nm)LED。基于“杰生電氣”的HeaChips健康芯片技術(shù)革新，“杰生電氣”在外延生長(zhǎng)技術(shù)、芯片技術(shù)和散熱技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)突破，成功實(shí)現(xiàn)275nm UVC LED100mW輸出光功率，極大地的拓展了UVC LED的應(yīng)用空間。未來(lái)公司還將會(huì)推出1000mW也就是瓦級(jí)的產(chǎn)品應(yīng)用于大流量的水和空氣殺菌處理。