UV LED：且行且探索

10月9日，诺贝尔奖物理学奖名单出炉，LED无疑跻身“高大上”行列成为全世界的焦点。而三位获奖人赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)与中村修二(Shuji Nakamura)也频频登上各大媒体头条。除了发明蓝光LED贡献外，如今三位获奖者又进一步在各自领域进行研究。

其中，天野浩目前从事的紫外LED(UVLED)研究正被业界逐渐重视，更被认为是LED继白光之后又一应用新大陆，前景可谓十分乐观。

不过业内人士表示，与LED照明从实验室走向高度产业化的进度有所不同，紫外LED的效率等技术细节仍有很大提升空间。除了技术门槛高外，UV LED应用的商业模式也正在探索当中，市场对新光源应用何时能大规模接受更是未知数，毕竟，“恐蓝”的阴影还未散去。

拼性价比难以绕过

与LED照明产业化进程中遇到的技术难题一样，效率是量化产业发展进度最重要的指标之一。

据青岛杰生电气有限公司副总经理武帅博士介绍，高压汞灯的有效杀菌效率在5%～8%,而小于280nm的UV LED其效率的实验室水平已达10%，但产业化水平仅为2%。

无论是传统光源还是LED光源，从蓝光到深紫外光(Deep UV)，随着波长由365nm向280nm逐渐缩短，制备难度都在提高。对于LED光源来说，波长缩短则意味着掺杂GaAlN比例逐渐升高，这使得P型材料导电性越来越差，器件的效率难以提高。

要解决这一问题，就需要在GaAlN的生长机制上下功夫，然而，生长GaAlN的机制比生长普通蓝光外延复杂得多，传统MOCVD也不适合生长GaAlN，因此需要了解其生长机制后，向MOCVD企业订制设备,或者自主研发MOCVD设备。

除了掺杂技术要求苛刻外，旭明光电研发处资深处长朱振甫认为，UVLED芯片与封装还需要可以快速散热的机制，增加其固化应用的稳定性。

但在与高压汞灯的性能较量上，器件效率不是唯一的衡量标准，还要看实际应用的杀菌效率。

据悉，最有效的杀菌波段在265nm～270nm区间，而高压汞灯在254nm是波峰，UVLED目前能做到280nm其杀菌效率也比较理想。

此外，由于LED本身面积较小，在同等功率下的功率密度比较大，相比之下传统汞灯功率密度更小，这样一来，杀菌效率UVLED反而比高压汞灯更高。

武帅认为，在目前的效率下，UVLED更适合在便携式、小规模的杀菌、消毒上应用，而工业水处理等大规模消毒，还是以高压汞灯为主。

除了拼效率外，一个新技术的产业化价格也是绕不开的问题。

首先，订制MOCVD设备便造成成本上涨，而UVLED外延片的产量及良品率也成了制约成本下降的关键因素。“蓝光外延一炉100多片，UVLED做不到。”但武帅认为，UVLED目前并不依靠价格取胜。“物以稀为贵”，UVLED产品的价格由市场决定，当市场需求大时价格自然会降下来。

看的多 做的少

比起成千上万家从事LED照明的芯片、封装、应用企业，从事UVLED的企业数量少得有种“孤独求败”的味道。

不过，UVLED毕竟是一片蓝海，处于通用领域竞争白热化的企业难免渴望分一杯羹，只要时机合适，出手已成必然。目前，已有先行者做出尝试。

今年6月，鸿利光电与青岛杰生达成战略合作协议，双方未来将共同开发深紫外UVLED市场。此举被视为中游封装企业重视UVLED而介入该领域的一大标志。

封装企业的介入意味着UVLED领域的产业链将逐渐成熟。

武帅认为，这一点与LED照明并无二致，在LED照明发展的初期，国内仅有三安等几家芯片企业。但2003年，国家发现LED市场需求巨大，才引发了各省投资、热钱涌入，规模化发展的热潮，因而涌现出一批封装企业以及更多的照明企业，经过十年的市场竞争和洗牌，目前留下了规模较大、技术成熟的六七十家大企业分布于全产业链的上中下游。

“目前UVLED领域很接近LED照明发展初期的形态。”武帅表示，“消费者不能理解，为什么需要紫外LED。”

一个新兴行业，培育市场是先行者必须迈过的槛。但市场需求与企业数量，存在着一种“鸡生蛋、蛋生鸡”的关系。因此许多看好UVLED细分市场的企业仍然保持观望，并不愿意砸钱“试水”。

武帅认为，随着市场需求的扩大，会有更多企业关注UVLED并参与到这个领域，这是一种必然趋势。然而在此之前，担负起培育市场的，也只有寥寥几家，如杰生电气、旭明LED(SEMI LED)以及日本、韩国、美国的企业。

武帅坦言，不仅UVLED市场如此，“国内很多新技术都是跟着国外走，就如同蓝光LED在国外兴起十几年之后，直到2002年国内才开始重视并投入发展。等国外技术发展起来，适合国内市场的普及时国内才会有大量企业涌入这个行业，这是国情。”

较高的技术门槛和稀缺的设备使得UVLED企业的生存一直依赖于“补血”。由于技术与价格都尚未到大规模切入市场的时机，距离市场出现回报的那一天还十分漫长，在此之前，企业需要大量的投资来维持研发成本和设备投入，但武帅坦言，国家并没有相关的资金扶持，目前主要依靠市场化的风险投资。

令人欣慰的是，目前国家863计划已经对UVLED技术十分重视并予以立项，“国家对这项技术重视并跟踪，会带动企业产生警觉和重视，自然而然会有更多的企业参与进来。”武帅表示。

补充非替换

武帅表示，“如果UV LED企业想做大做强，还是应该深入到应用终端。”然而，应用终端的市场又是另一番规则。

与LED照明替换传统照明一样，谈到UVLED，更多的人会联想到高压汞灯何时能被UVLED取代。

此前，医疗使用的高压汞灯曾在医用消毒、公共卫生等领域大规模的使用，但由于汞灯本身的属性，许多领域都无法使用汞灯。而在这些领域，UVLED便有施展的空间。据悉，目前UVLED的功能包括了洁净水类杀菌，如饮用水杀菌、鱼缸杀菌及饮水器具杀菌灯;空气类杀菌则会应用在空调、加湿器、空气净化器和UV光触媒净化器等产品上，以及食品无菌加工包装、餐饮及物体表面杀菌，如冰箱、消毒柜等家电。

目前，普通民用途径中鲜见使用UVLED，一是由于技术还未能大规模量产，二则是用户的使用习惯还未形成对便携消毒的需求。

不过，一旦UVLED效率提升，该技术将对便捷安全的细菌消杀设备提供重要的基础。

然而武帅表示，“目前看来，UVLED的发展并不像LED照明替代传统照明的过程，而是开发新的市场，更多的是一种互补。”

重庆邦桥照明有限公司董事长鲁广洲则从医用照明实际应用情况的角度表示，目前使用UVLED作为医院消毒、治疗疾病的还很少，医院接受使用UVLED还需要很长的时间。

与作为消毒、杀菌功能不同的是，UVLED用于医用治疗的课题尚未规模化应用于临床，作为一项新兴技术，尤其是在人眼可见光之外对人体会有哪些益处和危害，还需要更多的论证和实验才能确保这项技术能作为医用治疗手段。不过值得肯定的是，UVLED已经拓展出比高压汞灯紫外更广阔的用途和市场。

可以推测的是，无论是技术还是商业模式，UVLED还需要酝酿和探索，静待市场爆发。　　————本文节选自第11期《半导体照明》杂志)