上次簡單的介紹了IR的世界(屏氣凝神,,看看那些看不見的光(上)),而在光譜的另一端,,還有波長低于可見光的UV光(紫外光),,以及波長更短的X射線、γ射線,。UV光的部分依波長可再三分為
UVA(315~400nm)
UVB(280~315nm)
UVC(200nm~280nm)
不同波長的UV光,,能量強度不同,應(yīng)用的范圍也不一樣,,市場涵蓋消毒殺菌、防偽,、固化,、曝光、化學(xué)檢測,、顯示等,,總產(chǎn)值加一加也有一億美金以上,其實并不小,,怪只怪照明背光隨隨便便就是幾十億美金,,連結(jié)的出海口又是典型剛需的“民生”與動能強勁的“消費電子”,,自然把市場的目光與風(fēng)采全奪了去,。
對比可見光LED、IR LED材料系統(tǒng)與制造工藝的成熟,,UV LED的制造難度更高,,效率、壽命又更差,,“偏高的技術(shù)門檻”結(jié)合“偏小的市場吸力”,,就成了進入UV LED market的自然屏障,,越往低波長走,剩下的參賽者就越少,。這名符其實的利基市場,,對大公司來說可能是策略布局、技術(shù)練兵的一環(huán),,對小公司來說,,正是避開主戰(zhàn)場,開拓新泉源的美麗綠洲,。
目前市場上的UV LED還是以UVA為主,,波長有365nm、375nm,、385nm nm,、395 nm、405 nm,,占整體UV LED產(chǎn)值九成左右,,因為可承襲藍光本來的GaN系統(tǒng),透過調(diào)整In的濃度或摻雜Al,,波長會藍移至不可見光,,其實不算什么技術(shù)上的大突破,能量也只比藍光強一些,,應(yīng)用范圍以“光固化”為主,,大量使用在曝光、傳統(tǒng)印刷,、3D列印,,以及讓女孩好開心、男孩好迷惘的美甲機,。
圖:神奇美甲機,,靜香好開心
順著波長往下走,UV的能量也越來越強,,在280nm以下的波段稱為UVC,,其具備了很強的破壞能力,能斬斷多數(shù)化合物的化學(xué)鏈結(jié),,還能破壞細胞的RNA與DNA,,使其立即死亡或失去繁殖能力,幸運的是太陽光中的UVC在飛向地球時,,幾乎全被臭氧層給擋下來了,,本來能燒盡一切的巨大能量球,在破壞力大幅削減后,,抵達地球的低能量光(UVA/UVB),,才得以孕育今日的萬千生命,。
破壞力十足的UVC,若好好的控制運用,,就成了消毒殺菌的理想光源,,得以凈化水、凈化空氣,,替餐具或任何生活用品消毒,,如果光源又是小小的LED,UVC就不須限制在大大一臺的清凈機,、濾水器,,而能誕生出許多更適合攜帶使用的新產(chǎn)品與新應(yīng)用。
圖:臺灣工研院研發(fā)的“筷潔菌”,,能隨身攜帶,,消毒時間只需要90秒。
然而同樣是UV,,UVC的制造難度與UVA不可同日而語,,磊晶難、封裝也難,,若用AlN襯底長晶,,各方面的條件是更好沒錯,但材料價格是藍寶石(Sapphire)的數(shù)十倍,,好傷心啊,,想要做好UVC磊晶又要節(jié)省成本,沒有些功底跟經(jīng)驗,,玩壞滿地的藍寶石只是剛剛好而已,;而且UVC的個性太強、太剽悍,,什么epoxy啦、silicon啦,,擋在UVC的路上都是筋脈盡斷的下場,,沒有商量的余地。
要知道,,UVC有個混名叫“深紫外光”,,深,真的深,!昭告得明明白白的,,一般的封裝根本服侍不起,尊爵不凡的UVC,,于是被供奉在最高規(guī)格的陶瓷基板+石英玻璃的閣樓里,。
效率呢,?單顆UVC LED在350mA的大電流下,能做到50mw的output那已經(jīng)是頂天了,,WPE還不到2%,,即使代價高昂效率又不好,UVC LED卻能讓紫外光改頭換面,,實現(xiàn)應(yīng)用的開展與升級,,鎖定的又是有技術(shù)門檻的市場,而全身上下頂級配備的UVC,,并不是有錢任性就能擁有的,,大戶如晶電、宗師如Nichia,,到了280nm以下的世界,,也得放下身段拋開包袱,當(dāng)個學(xué)徒淺心修練,、耐心耕耘,。換個角度看,UVC在光效提升,、成本下降的路上,,還有非常大的改善空間,這些都意味著未來發(fā)展的可能性,。
要讓技術(shù)往前走嘛,,最好的方法沒有別的,就是“給他市場”,。UV LED本身是替代光源,,有如白光LED在照明替代熒光燈、在背光取代CCFL,,UV LED要革命的對象,,叫做“汞燈”。
圖:UV LED與傳統(tǒng)UV燈(汞燈)對比
來源:Lumeniche
既然是替代市場,,那對比汞燈,,UV LED可以帶來什么?是質(zhì)變還是量變,?上表已經(jīng)說了個大概,,我們只挑三個重點提提:
(1)Form factor
圖:汞燈與UV LED的form factor差異
來源:左-UVMAN/右-Nikkiso
圖示一目了然,就不需要解釋了,,LED在應(yīng)用上,,能支援比燈管更彈性的工業(yè)設(shè)計,更能滿足汞燈無法直接滿足的點光源需求,。
(2)波長集中且可調(diào)
汞燈的光譜是多峰的,,如果需要集中的特定波長,,得靠濾光機制去掉不要的光,對能量利用來說就是浪費,!LED則完全沒有這個問題,,你要365就給你365,你要280就給你280,,還能自由地選擇想要的波長,,實在是腳踏實地的好賣家!
圖:汞燈的發(fā)光波長
(3)環(huán)保
明擺著的,,你都叫“汞”燈了,,一定是不得已才用你啊,!UV LED的登場讓應(yīng)用端能正式脫離汞的包袱,,本是順理成章、風(fēng)行草偃之事,,而去年中國第十二屆全國人大常委會第二十次會議批準了《關(guān)于汞的水俁公約》,,讓這風(fēng)勢更狂了,本來在2013年拍板的聯(lián)合國“水俁公約”,,明確要求締約國自2020年起,,全面禁止生產(chǎn)及進出口含汞的產(chǎn)品,而美國加入了,,中國也跟了,,這代表什么?
還記得2009年“十城萬盞”的故事嗎,?想讓寺廟里的和尚吃飽,,煮更多的粥當(dāng)然是硬方法,但米總有不夠多的時候,,如能讓部分和尚離開寺廟,,結(jié)果也是相仿的。
奔跑??!朝著風(fēng)口奔去!那呼嘯而過的聲響,,喊的全是“政策紅利”。
那么,,在美麗的夕陽襯托下,,不可見光之歌也該暫時落幕了,其實,,UV/IR的應(yīng)用,、技術(shù)有非常多值得深入探討的方向,,從哪個角度切入總是不一而足,僅能以兩篇淺顯的文章做個起手式,,讓原來不明白,、不相干、不感興趣的朋友,,也能隨口哼上一兩句UV與IR的浪漫與輕狂,。
那么,不可見光,,也不是真的那么不可見了,。
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