上次簡(jiǎn)單的介紹了IR的世界(屏氣凝神,看看那些看不見(jiàn)的光(上)),而在光譜的另一端,還有波長(zhǎng)低于可見(jiàn)光的UV光(紫外光),以及波長(zhǎng)更短的X射線、γ射線。UV光的部分依波長(zhǎng)可再三分為
UVA(315~400nm)
UVB(280~315nm)
UVC(200nm~280nm)
不同波長(zhǎng)的UV光,能量強(qiáng)度不同,應(yīng)用的范圍也不一樣,市場(chǎng)涵蓋消毒殺菌、防偽、固化、曝光、化學(xué)檢測(cè)、顯示等,總產(chǎn)值加一加也有一億美金以上,其實(shí)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?谟质堑湫蛣傂璧“民生”與動(dòng)能強(qiáng)勁的“消費(fèi)電子”,自然把市場(chǎng)的目光與風(fēng)采全奪了去。
對(duì)比可見(jiàn)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(mén)檻”結(jié)合“偏小的市場(chǎng)吸力”,就成了進(jìn)入U(xiǎn)V LED market的自然屏障,越往低波長(zhǎng)走,剩下的參賽者就越少。這名符其實(shí)的利基市場(chǎng),對(duì)大公司來(lái)說(shuō)可能是策略布局、技術(shù)練兵的一環(huán),對(duì)小公司來(lái)說(shuō),正是避開(kāi)主戰(zhàn)場(chǎng),開(kāi)拓新泉源的美麗綠洲。
目前市場(chǎng)上的UV LED還是以UVA為主,波長(zhǎng)有365nm、375nm、385nm nm、395 nm、405 nm,占整體UV LED產(chǎn)值九成左右,因?yàn)榭沙幸u藍(lán)光本來(lái)的GaN系統(tǒng),透過(guò)調(diào)整In的濃度或摻雜Al,波長(zhǎng)會(huì)藍(lán)移至不可見(jiàn)光,其實(shí)不算什么技術(shù)上的大突破,能量也只比藍(lán)光強(qiáng)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(kāi)心、男孩好迷惘的美甲機(jī)。
圖:神奇美甲機(jī),靜香好開(kāi)心
順著波長(zhǎng)往下走,UV的能量也越來(lái)越強(qiáng),在280nm以下的波段稱為UVC,其具備了很強(qiáng)的破壞能力,能斬?cái)喽鄶?shù)化合物的化學(xué)鏈結(jié),還能破壞細(xì)胞的RNA與DNA,使其立即死亡或失去繁殖能力,幸運(yùn)的是太陽(yáng)光中的UVC在飛向地球時(shí),幾乎全被臭氧層給擋下來(lái)了,本來(lái)能燒盡一切的巨大能量球,在破壞力大幅削減后,抵達(dá)地球的低能量光(UVA/UVB),才得以孕育今日的萬(wàn)千生命。
破壞力十足的UVC,若好好的控制運(yùn)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(tái)的清凈機(jī)、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(tái)灣工研院研發(fā)的“筷潔菌”,能隨身攜帶,消毒時(shí)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(yǔ),磊晶難、封裝也難,若用AlN襯底長(zhǎng)晶,各方面的條件是更好沒(méi)錯(cuò),但材料價(jià)格是藍(lán)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(méi)有些功底跟經(jīng)驗(yàn),玩壞滿地的藍(lán)寶石只是剛剛好而已;而且UVC的個(gè)性太強(qiáng)、太剽悍,什么epoxy啦、silicon啦,擋在UVC的路上都是筋脈盡斷的下場(chǎng),沒(méi)有商量的余地。
要知道,UVC有個(gè)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(jià)高昂效率又不好,UVC LED卻能讓紫外光改頭換面,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的開(kāi)展與升級(jí),鎖定的又是有技術(shù)門(mén)檻的市場(chǎng),而全身上下頂級(jí)配備的UVC,并不是有錢(qián)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(kāi)包袱,當(dāng)個(gè)學(xué)徒淺心修練、耐心耕耘。換個(gè)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(lái)發(fā)展的可能性。
要讓技術(shù)往前走嘛,最好的方法沒(méi)有別的,就是“給他市場(chǎng)”。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(duì)象,叫做“汞燈”。
圖:UV LED與傳統(tǒng)UV燈(汞燈)對(duì)比
來(lái)源:Lumeniche
既然是替代市場(chǎng),那對(duì)比汞燈,UV LED可以帶來(lái)什么?是質(zhì)變還是量變?上表已經(jīng)說(shuō)了個(gè)大概,我們只挑三個(gè)重點(diǎn)提提:
(1)Form factor
圖:汞燈與UV LED的form factor差異
來(lái)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(jì),更能滿足汞燈無(wú)法直接滿足的點(diǎn)光源需求。
(2)波長(zhǎng)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(zhǎng),得靠濾光機(jī)制去掉不要的光,對(duì)能量利用來(lái)說(shuō)就是浪費(fèi)!LED則完全沒(méi)有這個(gè)問(wèn)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(zhǎng),實(shí)在是腳踏實(shí)地的好賣(mài)家!
圖:汞燈的發(fā)光波長(zhǎng)
(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(chǎng)讓?xiě)?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(guó)第十二屆全國(guó)人大常委會(huì)第二十次會(huì)議批準(zhǔn)了《關(guān)于汞的水俁公約》,讓這風(fēng)勢(shì)更狂了,本來(lái)在2013年拍板的聯(lián)合國(guó)“水俁公約”,明確要求締約國(guó)自2020年起,全面禁止生產(chǎn)及進(jìn)出口含汞的產(chǎn)品,而美國(guó)加入了,中國(guó)也跟了,這代表什么?
還記得2009年“十城萬(wàn)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(shí)候,如能讓部分和尚離開(kāi)寺廟,結(jié)果也是相仿的。
奔跑啊!朝著風(fēng)口奔去!那呼嘯而過(guò)的聲響,喊的全是“政策紅利”。
那么,在美麗的夕陽(yáng)襯托下,不可見(jiàn)光之歌也該暫時(shí)落幕了,其實(shí),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(gè)角度切入總是不一而足,僅能以兩篇淺顯的文章做個(gè)起手式,讓原來(lái)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(jiàn)光,也不是真的那么不可見(jiàn)了。
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