三個問題理解UVC-LED市場
：2018-10-31
：333
深紫外LED憑借體積小✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥、開啟速度快㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂、功耗低等諸多優點✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，在深紫外殺菌消毒市場開辟出新的應用場景❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，并形成了對UV汞燈的趨勢性替代⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，一如十年前的白光LED㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。
從空氣殺菌的空調☾☽❄☃、空凈㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦；水殺菌的水箱抑菌⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺、直飲水⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、加濕器到表面殺菌的智能馬桶✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅、牙刷消毒等場景♀☿☼☀☁☂☄，深紫外UVC-LED開始展現出巨大的應用價值和潛力⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。
2018年起⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，國內外各深紫外UVC-LED原廠燈珠價格紛紛下調至$0.6/mWⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，并通過持續降價支持以拉動市場需求⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。海爾率先在其母嬰空調和卡薩帝高端空調中導入UVC-LED殺菌技術♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，廚衛品牌華帝在洗碗機中加入醫療級深紫外UVC-LED殺菌技術♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，惠達智能馬桶引入紫外線噴頭殺菌……
巨大市場機會的出現❣❦❧♡۵，也對解決方案供應商☾☽❄☃、燈珠封裝廠提出了更高的要求：如何用好深紫外LED㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂？我認為市場向大家提出的是這三個問題：
1❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣、深紫外應用市場在哪里♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃？
2웃유ღ♋♂、用什么規格的深紫外LED웃유ღ♋♂？
3①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯、如何使用深紫外LED❣❦❧♡۵？
深紫外應用市場在哪里☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；？
近期市場：加濕器ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ、空氣凈化器ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、飲水機✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥、制冰機⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓、智能馬桶ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、食物保鮮盒……
中期市場：商用空調㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉、立式空調⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯、奶瓶消毒器⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺、智能垃圾桶⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺、直飲水機……
遠期市場：車載空調♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃、掛機空調☈⊙☉℃℉❅、冰箱……
這個分類的背后邏輯是應用成本☈⊙☉℃℉❅、方案成熟度ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、產品研發周期和技術競爭力的綜合考量♀☿☼☀☁☂☄，這里不再贅述ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。
用什么規格的深紫外LED✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴？
如同白光應用廠家對光效✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥、波長ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、光色的選型❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，深紫外UVC-LED選型對應用場景也具有依賴性㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。在進行方案設計時✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，甄別應用場景最關心的參數是關鍵❣❦❧♡۵。同樣㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，封裝廠在選擇芯片參數時也要考慮到這些❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。
2.1 光功率
以當前市場上產品狀況①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，可供選擇的深紫外UVC-LED光功率檔從2 mW㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，10 mW到100 mW不等⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。在選擇應使用的光功率時優先考量殺菌效果和殺菌時間☾☽❄☃。已知✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，一顆出光角60°的3 mW UVC-LED在距離2 cm距離下☈⊙☉℃℉❅，可在10秒內殺滅表面99.99%大腸桿菌ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。
因此✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，加濕器ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ、制冰機♀☿☼☀☁☂☄、飲水機水箱抑菌㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦、智能馬桶等近似靜態殺菌的場景ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，主流用法為采用一顆2~4 mW光功率檔UVC-LED웃유ღ♋♂；空氣凈化器☈⊙☉℃℉❅、空調等流動空氣殺菌場景通常使用10 mW UVC-LED 2~3顆㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉；直飲水機等動態水殺菌場景總光功率至少應達到50~100 mW⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。 其方案成本可以根據總mW數粗略換算得出⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。
2.2 峰值波長
在選擇UVC-LED峰值波長時❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，需要了解以下幾個技術要點：
1ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、 最適合殺菌的波長是265 nmⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，而不是低壓UV汞燈的特征波長254 nm✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。如圖一（右）所示①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，波長介于240~290 nm之間的UVC紫外線都具有良好的殺菌效果♀☿☼☀☁☂☄；
2♀☿☼☀☁☂☄、 對于UVC-LED而言⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，殺菌效果同時取決于峰值波長和光功率大小⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。
例如270 nm比280 nm殺菌效果好30%☈⊙☉℃℉❅；光功率高30%同樣殺菌效果好30%❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。（因此可換算ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，2.6 mW 280 nm UVC-LED與2mW的270 nm UVC-LED殺菌效果是一樣的）但考慮到各廠家峰值波長均值差異不大❣❦❧♡۵，實際上光功率才是衡量殺菌效率的最重要指標㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。
2.3 壽命
一如白光LED市場早期各大廠家的軍備競賽☈⊙☉℃℉❅，深紫外LED的燈珠壽命也被作為其產品質量的重要標準☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。有了白光LED的經驗教訓ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，我希望告訴讀者ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，適合的才是最好的⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。
甄別應用場景對壽命的實際需求⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，有利于降低方案成本㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，帶來更多的市場機會❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。還是以市場上主流UVC-LED產品為例☾☽❄☃，宣稱的壽命最高有15000小時☈⊙☉℃℉❅，最低也有2000小時ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，但應用需要多長壽命的⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯？如果电竞比赛下注平台仔細分析產品需求㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，會發現：
加濕器：0.8小時/天*30天/月*8個月/年*3年=576小時⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ；
直飲水機：20分鐘/天*30天/月*12個月/年*5年=600小時☈⊙☉℃℉❅；
飲水機水箱：1小時/天*30天/月*12個月/年*3年=1080小時✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥；
空調：2小時/天*30天/月*6個月/年*5年=1800小時（蒸發器和濾網殺菌方案）❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣；
空氣凈化器：5小時/天*30天/月*12個月/年*3年=5400小時✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。
你還覺得10000小時的UVC-LED就是比5000小時的好嗎✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥？
仔細計算應用場景對燈珠提出的壽命要求ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，找到最匹配的燈珠和價格㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，相信無論從供應商還是客戶角度都能將UVC-LED價值最大化㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。
2.4 出光角
深紫外LED的材料特性導致其芯片橫向出光比例高于垂直出光❣❦❧♡۵。因而采用平面透鏡封裝的燈珠出光角通常在120~140°之間（大多數的廠家都是該出光角）⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。如果采用圓球透鏡封裝⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，則出光角在60~140°之間可調（目前僅深紫科技一家提供多角度燈珠）웃유ღ♋♂。
實際上웃유ღ♋♂，無論選用多大出光角的UVC-LED㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，都可以通過設計足夠多的燈珠來完全覆蓋到你需要的殺菌空間⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。特別地㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，在對殺菌范圍不敏感的場景⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，小的出光角可以使得光線更加集中ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，從而殺菌時間更短ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。
如何使用深紫外LED⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺？
解決方案層面的問題實際上涉及很多細節⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，特別是具體到實際應用場景☈⊙☉℃℉❅。以第一節中提到的“用在哪里㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉？”的幾個場景為例⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，簡單來說☾☽❄☃，深紫外UVC-LED是這么用的：
3.1 靜態表面殺菌
智能馬桶⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、食物保鮮盒㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉、智能垃圾桶：在合適的內腔側面或頂部嵌入UVC-LED燈珠웃유ღ♋♂，使用紫外線直接對待殺菌物體進行殺菌消毒⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，殺菌時間根據照射距離❣❦❧♡۵、面積和殺菌效率要求進行初步換算♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃。
3.2 近靜態水殺菌
加濕器❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰、飲水機水箱①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯、制冰機：其特征在于水流量很小或者需要長期抑菌㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。通常在其水箱頂端或低端設置單顆UVC-LED殺菌模塊ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，使紫外線照射到整個水體中✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，實現水的殺菌抑菌☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。
3.3 動態水殺菌
該類應用水流量通常在1~2L/min⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，不超過2L/minⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，需要在其管路中串聯專門的UVC-LED殺菌組件♀☿☼☀☁☂☄，在組件內部完成流動水的即時殺菌消毒❣❦❧♡۵。
3.4 空氣殺菌
空氣凈化器⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、各類空調❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。
海爾新款母嬰空調中提到♀☿☼☀☁☂☄，2小時空氣殺菌率90%的殺菌效果❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。問題是웃유ღ♋♂，生活在無菌環境中的嬰兒免疫能力將會更差ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。這一事實已經得到了廣泛的認可和科學的解釋⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。完全殺滅空氣中的細菌☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，并不是深紫外殺菌技術的使命所在⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓。
沒錯✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，任何技術都不應該完全殺滅空氣中的細菌☾☽❄☃，深紫外空氣殺菌技術的切入點應該在容易導致空氣污染的濾網❣❦❧♡۵、蒸發器 [2]㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。在長期使用中ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，灰塵⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓、水汽在這些地方聚集ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，成為各類細菌⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺、異味滋生的溫床♀☿☼☀☁☂☄，也直接導致了生活環境中空氣質量惡化ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。凈化濾網①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯、蒸發器✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，應該是深紫外LED技術關注的重點ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。
3.5 關于驅動方式
應使用恒流電路驅動深紫外UVC-LED㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。原因是：
1ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ、 不同批次的深紫外LED工作電壓通常有差異☈⊙☉℃℉❅，在應用批量生產中✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，恒壓驅動的模式將導致產品殺菌效果一致性差☾☽❄☃；
2❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰、如果采用恒壓驅動✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，工作過程中LED溫度上升會導致LED電流變大☈⊙☉℃℉❅，光功率變的不可控㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。采用恒流驅動則可避免這個問題❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。
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