多方面因素制約 UV LED市場何時(shí)成“紅海”?
摘要: 在LED市場供過于求與景氣度不佳的背景下,UV LED與紅外線、車用照明被視為當(dāng)下最有潛力的高毛利細(xì)分市場,成為廠商為爭取獲利空間積極布局的新應(yīng)用領(lǐng)域。
在LED市場供過于求與景氣度不佳的背景下,UV LED與紅外線、車用照明被視為當(dāng)下最有潛力的高毛利細(xì)分市場,成為廠商為爭取獲利空間積極布局的新應(yīng)用領(lǐng)域。
相對于已陷入“紅海”競爭的白光LED,UV LED市場可謂一片藍(lán)海,前景不可估量。但由于UV LED技術(shù)門檻高、芯片與封裝技術(shù)還不夠成熟、商業(yè)模式尚在摸索中,導(dǎo)致其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對緩慢。
隨著國家對UV LED的政策扶持力度加大,市場需求量不斷增加,一旦UV LED產(chǎn)業(yè)鏈芯片及封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展,大多數(shù)企業(yè)將蜂擁而入,推動產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展。
高效率芯片是量產(chǎn)關(guān)鍵
高效率芯片的研發(fā)進(jìn)展或?qū)⒊蔀閁V LED市場實(shí)現(xiàn)增長的關(guān)鍵,將直接影響UV LED的普及率。
紫外線殺菌的有效波長范圍可分為四個(gè)不同波段:UV-A(400-315nm)、UV-B(315-280nm)、UV-C(280-200nm)和真空紫外線(200-100nm)。真正具有殺菌作用的是UV-C紫外線,因?yàn)樗芤妆簧矬w的DNA吸收,尤其以253.7nm左右的LED紫外線為最佳。UV LED目前尚未在凈化及消毒用途領(lǐng)域普及的原因在于,UV-C達(dá)不到足夠的效率。
現(xiàn)階段,90%紫外LED應(yīng)用市場主要集中在365-405nm波段,多用于固化。紫外LED對膠水的固化效果是由光引發(fā)劑材料的吸收率決定的。對大多數(shù)光引發(fā)劑材料來說,越短吸收率越高,波長要短于405nm才有較高的吸收率。從這個(gè)角度來說,理論上用于固化的紫外LED應(yīng)該盡量采用短波長的LED。
然而,實(shí)際上由于UV-A可以采用氮化鎵(GaN)和發(fā)光效率高的銦鎵氮(InGaN)。而UV-B和UV-C的結(jié)構(gòu)都采用難以生長和發(fā)光效率低的鋁鎵氮(AlGaN)材料,不能用氮化鎵和銦鎵氮材料,因?yàn)檫@兩種材料會吸收紫外光,會導(dǎo)致UV-B和UV-C的發(fā)光效率低很多。本來UV-B和UV-C波段的LED發(fā)光效率只是UV-A的10%-20%。綜上所述,紫外LED采用較長波長的LED固化效果可能會更好。
雖然波長越短的紫外LED發(fā)光效率越低,但價(jià)格卻越貴。隨著波長由365nm向280nm逐漸縮短,制備難度不斷提高。現(xiàn)在,UV-B、UV-C LED價(jià)格約是UV-A LED價(jià)格的10倍,UV-A中主要應(yīng)用的365nm波長LED價(jià)格是另一主要應(yīng)用波長385-405nm LED的2-3倍。
提高內(nèi)部量子效率、量子注入效率及光提取效率,可將倒裝芯片構(gòu)造及光電子學(xué)構(gòu)造等效率提高技術(shù)直接用于UV LED。但UV LED存在源于In/AlGaN外延層的固有課題,需要從基板和結(jié)晶生長的層面推進(jìn)研發(fā),專門解決這一課題。
要解決這一問題,UV LED外延層的生長機(jī)制需要企業(yè)持續(xù)投入,因?yàn)樗壬L普通藍(lán)光外延復(fù)雜得多,傳統(tǒng)MOCVD不適合其生長,因此需要了解其生長機(jī)制后,向MOCVD企業(yè)訂制設(shè)備,或者自主研發(fā)MOCVD設(shè)備。
受現(xiàn)階段紫外LED的技術(shù)限制,紫外波段選取的芯片波長越長越好。首先,紫外芯片波長越長,芯片本身的外部量子效率越高,如日本三菱電線工業(yè)與Stanley電氣以及山口大學(xué)共同發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,波長400nm的外部量子效率是380nm的近2倍。其次,使用的紫外芯片波長越長,越有利于提高熒光體的RGB轉(zhuǎn)換效率。因?yàn)樽贤饧ぐl(fā)波長越大,RGB各自的波長與紫外光之間的波長差距較小。波長差距越大,波長轉(zhuǎn)換前后的光能量差也就越大。這一能量差將轉(zhuǎn)換成熱量,最終會減少轉(zhuǎn)換成光的能量。然后,紫外波長越短,其對封裝材料的要求越高,泄露的紫外光對環(huán)境的危害越大,不利于達(dá)到環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)。最后,目前制備近紫外芯片的技術(shù)比制備紫外和深紫外芯片的技術(shù)成熟,芯片成本也會低很多。
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