LED傳統(tǒng)應用的增長空間日益受限,UV LED給業(yè)界帶來充滿希望的想象空間。有的人以高瞻遠矚的預見、舍我其誰的勇氣積極布局,有的人畏首畏尾、舉步不前,另一些人則以半信半疑的眼光觀望猶豫。
不可否認,UV LED還面臨著不少的瓶頸問題。一般情況下,LED芯片封裝時都用環(huán)氧樹脂進行灌膠填充,但是環(huán)氧樹脂在紫外光中出現(xiàn)性能惡化,那么,如何開發(fā)由紫外光激勵的熒光材料以及不會因這種光而出現(xiàn)性能惡化的封裝材料。此外,耐熱抗紫外封裝材料的研究、紫外LED出光效率的提高、深紫外LED的器件工藝和封裝、深紫外LED的應用模塊研制等等,這些都是UV LED有待解決的技術問題。
但是,不用置疑,UV LED必將使LED產(chǎn)業(yè),乃至我們的科技水平和健康生活產(chǎn)生顛覆性的變革。Yole數(shù)據(jù)顯示UV LED市場最近七八年來一直保持著非常高速的增長,從2008年的2,000萬美元增長至2014年的9,000萬美元,復合年均增長率高達28.5%。UV LED對于傳統(tǒng)UV的置換存在巨大的市場空間。LEDinside表示,2014年整體UV市場規(guī)模達到 8.15億美元,其中UV LED產(chǎn)值為1.22億美元,占整體UV市場比率僅15%。
給我一個支點,我將撬動地球。UV LED市場的大規(guī)模起量同樣需要一個支點。慶幸的是,我們已經(jīng)意識到這個支點,這個支點在我們的前方顯得越來越清晰,我們越來越有足夠的能力掌握這個支點。
從太空到地面
嚴苛的太空環(huán)境往往是一種新科技的終極考驗。UV LED完全勝任太空環(huán)境的考驗,無菌太空空間站有UV LED專屬的用武之地。美國 Sensor Electronic Technology 傳感器電子科技有限公司(SETi),作為UV-B和UV-C LED全球領導者,率先將UV LED技術應用于太空。SETi研發(fā)的Violeds消毒殺菌技術被美國宇航局在太空空間站上使用,能夠快速對太空空間站的物體表面、液體和空氣進行消毒,太空凈水供應系統(tǒng)的殺菌率高達99.99%。
SETi公司總裁Remis Gaska曾經(jīng)表示,在太空中應用深紫外LED技術表明該技術正在走向成熟。Violeds消毒殺菌技術已開始進行地面產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。2015年,韓國一度流行C型肝炎。SETi的最大股東首爾Viosys將太空站的消毒技術Violeds提供給韓國醫(yī)學研究機構,研究人員發(fā)現(xiàn)99.9%的C型肝炎都在照射5分鐘之后全數(shù)被殺死。
預計Violeds消毒殺菌技術普遍應用于臨床上,將顯著降低傳染病,預防病毒播;該技術可以應用于生物技術設備和醫(yī)療診斷設備以及皮膚和其他醫(yī)療治療;并且該技術可以延伸到日常生活,適用于需要消毒卻難以消毒,不能通過常規(guī)清潔用肥皂水或化學品進行消毒的家用電器。
首爾Viosys還與瑞典研發(fā)凈水產(chǎn)品系統(tǒng)的Watersprint公司進行合作?;赪atersprint公司控水技術的凈水產(chǎn)品系統(tǒng)與首爾Viosys的Violeds殺菌技術相結合,能夠保持水的清潔,過濾細菌、病毒和原生動物等,旨在為全球7.5億無法獲得安全飲用水的人們提供凈水系統(tǒng)。去年底今年初,瑞典隆德大學已經(jīng)開發(fā)出一種采用太陽能充電和UV LED技術的凈水裝置,通過UV LED技術與智能軟件及Wi-Fi結合來凈化水質(zhì),使孟加拉國農(nóng)村地區(qū)獲得安全飲用水。
無獨有偶。前不久,英國AquiSense科技公司所開發(fā)的UV-C波段LED模組被選中在國際太空領域的BIOWYSE專案里使用,將確保太空人的飲用水潔凈與消毒。AquiSense方面指出,將與全球重量級LED制造商一起合作,打造出高效率的消毒設備產(chǎn)品,且不只是針對凈水系統(tǒng),包括空氣、表面應用等領域,也是正在進行的方向。
從軍用到民用
對于高標準高挑戰(zhàn)的軍事環(huán)境,UV LED同樣有著出色的表現(xiàn)。在UV LED軍事應用領域,SETi仍然是業(yè)界先驅(qū)者。2012年,SETi為美國海軍研發(fā)了一個可供軍人野外使用的獨立便攜式水凈化系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備水質(zhì)監(jiān)控和消毒的功能,當小規(guī)模作戰(zhàn)的軍人在野外生活時,他們可以利用該系統(tǒng)從任何流動水源獲取飲用水。
早年在美國國家科學基金會贊助的一個項目中,SETi的UV LED水處理系統(tǒng)展示出了很強的殺菌功效,從而引起LED行業(yè)以及其他相關專業(yè)領域的強烈關注。對于上述軍事水凈化系統(tǒng),SETi表示,UV LED技術可以監(jiān)控水質(zhì)、提升系統(tǒng)有效性,減少對化學消毒劑如氯和碘的需求,使水凈化系統(tǒng)更易攜帶、更加健康。
UV LED水凈化系統(tǒng)還可用于水處理廠。UV LED在水凈化領域有很大的潛力,可以全面提升水凈化系統(tǒng)的安全性和耐用性,并且降低能耗。正如LED在照明和顯示器行業(yè)引起的革命一樣,UV LED將在水處理消毒行業(yè)引發(fā)一場變革。
在談及UV LED領域時,業(yè)界通常都這樣評論"UV-A波段做得最好的毫無疑問是日亞化學,UV-B和UV-C全世界做得最好的是美國的SETi,雄霸深紫外LED寶座十幾年。" SETi的最大股東首爾Viosys是首爾半導體的子公司,首爾半導體的LED全球戰(zhàn)略兩大殺手锏,其中之一是完全無封裝WICOP,另一個便是UV LED。然而,大概從2010年開始,日本的日機裝、旭化成、德山三大企業(yè)大力研究深紫外LED技術,短短幾年,已經(jīng)成為令業(yè)界矚目的后起之秀,大有趕超SETi的勢頭。
2015年10月,日機裝成功量產(chǎn)世界最高輸出的50 mW深紫外線LED,并開發(fā)出深紫外線LED用小型、耗電量低的水殺菌模塊。目前,日機裝正在實現(xiàn)量產(chǎn)波長285nm、輸出功率50mW深紫外線LED,只要讓水以每分鐘2-10公升速度流過50mW的深紫外光有效范圍內(nèi),便有99.9%殺菌效果!德山公司則宣稱今年要量產(chǎn)世界上輸出功率最高、超過90mW的深紫外LED。旭化成也毫不遜色,其持有美國殺菌LED技術開發(fā)公司Crystal IS的全部股份,由Crystal IS取得的在固態(tài)UVC技術方面的進展,可以將清潔的安全消毒技術引進眾多市場的水、空氣和物體表面應用領域。
去年年底,日機裝宣布將與臺灣大廠臺塑集團,在臺灣共同打造一個全球規(guī)模最大的UV LED工廠,預估將在2018年量產(chǎn),對于紫外線凈水設備、工業(yè)用的無塵室空間、家用凈水器、UV 固化、印刷產(chǎn)業(yè)等等多種應用的商機被市場看好。在國內(nèi),據(jù)說杰生電氣是中國唯一使用自制外延設備、掌握外延生長核心技術的深紫外LED制造商,擁有各領域消毒殺菌的系列產(chǎn)品。另據(jù)了解,作為國內(nèi)唯一可量產(chǎn)深紫外LED的封裝企業(yè),鴻利光電發(fā)布的深紫外LED凈水方案,只使用一顆集成式COB深紫外LED即可達到99%以上的殺菌效果。
撬動百億級市場
UV LED是越"深"越有魅力。雖然目前UV-A在UV LED市場應用中占有相對較大的市場份額,但是,UV-B和UV-C在消毒、殺菌、醫(yī)療等方面的應用更讓人欣喜若狂。
如前所述,UV LED市場從2008年至2014年保持著高達28.5%的復合年均增長率,當前UV LED在傳統(tǒng)UV市場還存在85%的拓展空間。事實不僅如此,從1978年至2008年的30年間,UV消毒殺菌設備實現(xiàn)了兩位數(shù)的銷售增長,全球范圍內(nèi)UV消毒殺菌產(chǎn)品年銷售額近40億人民幣(約 5.5億美元)。當藍光LED誕生,LED走向商業(yè)和通用,LED業(yè)界忙著用LED去替換傳統(tǒng)的燈泡和日光管的時候,另一部分有識之士則對UV LED情有獨鐘。到2007年,更多的LED業(yè)者開始關注UV LED。
相比傳統(tǒng)UV,UV LED的優(yōu)點在于它們甚至能將所有的電能集中到 260nm-262nm 之間這樣一個狹窄的波長范圍,并且具有很高的功效和很長的使用壽命。也許有人說"不就是消毒殺菌嗎,太簡單了",但是,你有沒有計算過有多少個領域、有多少個場景、有多少數(shù)量的商品需要用到消毒殺菌功能。
比如以消毒殺菌為主打功能的凈水器。雖然桶裝水在一定程度上可以滿足居民的飲水需求,但真正健康的飲水方式是使用家用凈水器,這可以從根本上解決水質(zhì)的二次污染問題。在歐美、日韓等國家,凈水器的家庭普及率達到70%左右,而在中國約4億戶家庭中,2013年家用凈水器的擁有率僅為5%,遠低于發(fā)達國家水平。近幾年,中國凈水器的銷量以每年平均35%-45%的速度上升,2015年凈水器產(chǎn)量估算超過1億6千萬臺。不僅是家用,還包括工業(yè),凈水系統(tǒng)在污水回用、含水層的恢復和地下水的儲存等方面有著頗具潛力的市場。水是生命之源,從廣義上來說,地球上有多少水,就有多少水需要不同程度的凈化。
消毒柜、洗碗機也是以消毒殺菌為主打功能。參照以上凈水器的市場需求,中國約4億戶家庭,如果有1/4的家庭使用消毒柜、洗碗機,那么消毒柜、洗碗機的需求數(shù)量就有1億臺。
以消毒殺菌為主打功能的商品還包括空氣凈化器。雖然空氣凈化器只屬于小康或富裕家庭所使用的產(chǎn)品,但是市場容量也不可小覷。近幾年國內(nèi)空氣凈化器市場規(guī)模呈現(xiàn)持續(xù)擴張趨勢,2013年國內(nèi)空氣凈化器市場規(guī)模增速超過了160%;2014年空氣凈化器市場增速雖然有所減緩,但仍保持穩(wěn)定的擴張態(tài)勢,整體市場增速超過30%以上;2015年中國空氣凈化器銷售量估算達677萬臺,同比增長35.7%。
以消毒殺菌為高附加功能的商品比如:冰箱、空調(diào)、洗衣機等等。這些都是家庭最常用的。一般來說高端商品占5%。2015年中國國內(nèi)家用電冰箱市場產(chǎn)量達8992.8萬臺,則高端冰箱為8992.8*5%=449.64萬臺。2015年中國國內(nèi)空調(diào)終端零售量(未含網(wǎng)上銷量)達4379萬臺,則高端空調(diào)為4379*5%=218.95萬臺。2015年中國洗衣機內(nèi)銷量達到3905萬臺,則高端洗衣機為3905*5%=195.25萬臺。
以消毒殺菌為高附加功能的市場還包括汽車空調(diào)、車內(nèi)環(huán)境凈化、汽車保養(yǎng)和美容。這是近年來蓬勃興起的新市場。普通汽車的市場有多大、新能源汽車市場有多大,無須多言。
當前,LED日益趨向"白菜價",而UV LED仍保持著高毛利的"尊貴"身價。以每顆UV LED均價10元,每臺商品平均使用20顆UV LED計算,以上一系列商品給UV LED產(chǎn)業(yè)帶來的銷售收入,保守計算也超過100億元。并且,除了以上所舉例子,UV LED在潔凈水類殺菌、空氣類殺菌、食品類殺菌、醫(yī)療器械類殺菌以及其他方面有著不可勝數(shù)的應用。又并且,以上所言只是中國內(nèi)地市場,尚未列入中國港澳臺和全球市場。
UV LED符合人們追求健康、高質(zhì)素生活的愿望和趨勢。業(yè)界普遍認為,消毒、殺菌及凈化用途將在未來3年成為UV LED市場實現(xiàn)增長的關鍵。這就是撬動UV LED市場的支點。