UVLED作为20世纪中叶兴起的新兴产品,一直以高科技创新为特色,运用于各个不同领域,将成为全球LED研究与投资的新热点,过度的投入使LED蓝绿光市场迅速变成红海,而UVLED市场还是一片蓝海。
LED照明深紫外光源在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大应用价值。未来LED市场可能被划分为两部分,一部分是面向通用照明的可见光LED,另一类则是以高科技创新为特色的深紫外LED。目前,LED行业大部分的投资都涌入了蓝绿光领域。过度的投入使LED蓝绿光市场迅速变成红海,而深紫外LED市场还是一片蓝海,其广阔的市场前景,成为继LED照明照明LED之后,全球LED研究与投资的新热点。
深紫外LED的应用很广泛,其中包括:饮用水、空气、饮料、药品包装的消毒;手术器械消毒及无菌状态保持;在冰箱内,杀灭存活的霉菌孢子,更加延长食物保存期。除消毒作用外,深紫外LED还能够进行光化学催化、油墨固化等等。
随着科技的发展,深紫外LED替代原有的应用技术和产品有着广阔的市场应用前景,我们将深紫外LED与其替代的部分产品进行对比,其优势明显:
水银灯:在医疗和食品领域,经常使用低压水银灯杀菌,但是由于水银容易对环境造成危害,所以研究人员一直希望找到性能优良的环保替代品。深紫外线是一种波长比较短的紫外线,杀灭细菌和病毒的效率比较高。尽管传统水银灯的总输出功率大,单位面积输出光强却非常弱,只有280纳米紫外发光二极管的几百分之一。因此,深紫外280纳米波段LED比传统汞灯更适合近距离快速消毒,而且设备体积特别小巧。
传统紫外灯:传统紫外灯由于其工作原理的需要,与属于LED照明产品的LED相比,体积非常庞大,需要高压启辉。此外,尽管传统水银灯的总输出功率大,单位面积输出光强却非常弱,只有280纳米紫外发光二极管的几百分之一。因此,深紫外280纳米波段LED比传统汞灯更适合近距离快速消毒,而且设备体积特别小巧。
汞灯:汞灯紫外光源相比,基于氮化铝镓(AlGaN)材料的深紫外LED具备坚固、节能、寿命长、无汞环保等优点,正逐步渗入汞灯的传统应用领域。
在LED照明大红大紫的现在,蓝光危害一次也进入了人们的视野,引起业内的不少讨论。蓝光危害有多大?目测目前尚无定论。那么深紫外LED对人体是否有伤害?新世纪LED网记者在互联网上了解到,深紫外280纳米波段LED功率很小,其高效杀菌作用靠的是极高的单位面积照度,而不是高功率。而LED单位面积照度随距离的平方成反比。因此,在杀菌工作距离以外,深紫外LED对人体皮肤的作用微乎其微。此外,深紫外LED体积小巧,便于隐藏设计,不到0.1毫米厚的的普通玻璃和塑料能完全吸收深紫外线。就如同日常生活中的打火机、刀具、电源插座等一样,只要正确使用,设计合理的紫外LED用品的安全性是完全可以保证的。
但我们必需留意到目前紫光或紫外光LED开展的现状,小于370nm的UVLED的发射强度极低,没有适用价值,现LED芯片研制和消费范畴都在努力进步370~420nm紫光和紫外光LED的效率。因此与主要辐射253.7nm紫外光的紧凑型节能荧光灯不同,白光LED请求荧光粉在更低能量的紫外,以至于紫外激起下有较高的发光效率。
2013年9月6日下午,中国科学院承担的guo jia重大科研装备研制项目——“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”在北京通过验收,使我国成为目前世界上唯一能够制造实用化深紫外全固态激光器的guo jia;而作为国内氮化铝镓基深紫外LED的重要研发机构,中国科学院LED照明研究所LED照明照明研发中心在guo jia863计划的支持下,在氮化铝镓材料的外延生长和掺杂以及深紫外LED芯片的制备工艺等方面同样积累了多年研发经验,目前已成功实现发光波长从260nm到300nm的深紫外LED芯片系列,并已具备产业化批量生产能力;厦门大学物理与机电工程学院教授康俊勇研究组下的课题小组经过几年攻关,课题小组副教授黄凯与博士生高娜等借用一个超薄铝膜破解了深紫外LED器件“光抽取效率”关键难题,为未来此类器件在医疗、环保、军事等领域的产业化应用开启新的方法和思路。
据了解,目前深紫外LED正处于技术发展期,在专利和知识产权方面限制较少,有利于占领、引领未来的技术制高点。在大规模产业之前,还需要guo jia的引导和支持,以便在核心技术方面取得先机。
与可见光LED相比,目前深紫外LED的发光效率和光输出功率普遍较低。要从根本上提高氮化铝镓基深紫外LED发光效率低和出光功率低两大性能瓶颈,重点要研究如何突破低位错密度的AlN和AlGaN材料核心外延与掺杂技术,设计出高量子效率和高光提取效率的LED器件结构,以及开发高可靠性的芯片制备工艺和光珠封装技术。