老版大阳城集团网站|主頁(欢迎您)

18681475623

扫一扫联系
老版大阳城集团网站

电话:0755-82556236
手机:18681475623
Q Q:1023495697
传真:0755-82556237
邮箱:1023495697@qq.com
邮箱:greatdragon@sohu.com
地址:深圳宝安区福永桥和路和景工业园I栋504
   当前位置:首页 >新闻资讯 > 知识分享 > 关于UVC LED家用杀菌,今天我们说点不一样的
关于UVC LED家用杀菌,今天我们说点不一样的

UVC LED打开家用杀菌市场的前提是有需求,这一问题我们要辩证地看待:人们对卫生条件的要求随生活水平上升而提高,由此观之,消费者对家用杀菌的需求不仅真实存在,而且非常巨大;但换一个角度,人类用于家用杀菌的手段几千年来变化甚微,仍旧依靠日晒和开水烫,清洁剂、消毒液也是工业时代到来后的产物,再言之,人类和细菌的平衡共存是自然法则,谁也别想一举消灭谁,打破平衡意味着引发负面效应,全面的家用杀菌既不是刚需,也没有必要。

 

因此,家用杀菌的需求不是随处都有、随时存在,深挖场景、找准痛点才能抓住机会,UVC LED打开家用杀菌市场也就无往而不利。接下来,我们就来逐层剖析UVC LED之于家用杀菌的价值。



1

三大优势:小型化、无毒害、使用便捷



UVC LED芯片和模组的小型化使得杀菌元器件有了足够广阔的设计空间,它小巧的体型,令其足以植入多型家用电器充当幕后英雄(如冰箱、空调、洗衣机),它也能依附各种生活器皿随身携带(如水杯、饭盒、牙刷),UVC LED的出现使得从前的许多杀菌死角得以覆盖,也满足了对卫生条件有特定需求的人群。

 

无毒害是对比汞灯而言的,汞是致命的重金属,用于工业都要慎之又慎,何况家用?UVC LED的出现打消了这一顾虑,无毒害风险使得深紫外杀菌可以直接进入净水器、饮水机内部,即便出现在家中各个角落,也不会造成消费者恐慌。在《水俣公约》生效之际,凭借无毒害、无污染的特性,UVC LED也成为了汞灯的合法继承人。

 

使用便捷不仅得益于UVC LED的小型化,更来自它强大的杀菌效率,以目前的功率和光电转化率来看,UVC LED的杀菌时长基本控制在“秒”的尺度内,操作只需拨动开关。相比之下,洗洁剂、消毒液、光触媒等杀菌方式不仅耗时费力,显得麻烦,还有外在的条件约束(洗洁剂、消毒液要有清水,光触媒要有光照和空气流动)。

 

明确UVC LED的优势后,发挥自身长处补齐其他杀菌方式的短板,以此姿态进入家用市场,更易占到先机。

 


2

三个共识:提升杀菌效率、改善散热、降低成本



尽管在现阶段UVC LED还有诸多不确定性,但围绕它的努力方向,业界已经达成了三个不成文的共识,那就是提升杀菌效率、改善散热、降低成本。

 


 1.提升杀菌效率


提升杀菌效率,波段的选取至关重要,由于265nm紫外线对生物细胞中的DNA和RNA分子结构的破坏力最强,因此理论上杀菌效果更好,外延阶段都会尽可能地往这一波长靠。但由于越靠近短波段,难度越大、良率越低、成本越高,不少芯片厂止步于270~280nm之间,转而专注提高功率,以谋求整体杀菌效率的提升。单颗芯片也从从最初的1mW到10mW,再到50mW、100mW,经历了从低功率到中功率,再到大功率的成长过程。

 

不过,单颗UVC LED功率的提升现阶段并非主要依赖芯片发光效率,而是靠更大尺寸的芯片来实现。然而,尺寸越大的芯片就越易碎,这就导致圆片的切割难度大、良率低,功率越大的UVC LED芯片就越贵。对此,业内出现了一种解决办法,采用多颗小功率芯片集成实现大功率,如青岛杰生就采用4颗芯片集成达到100mW,并将成本控制在了100元左右。

 

提升杀菌效率对于封装端而言,意味着提高透光率,在确保可靠性的前提上,尽可能采用透光率更高的封装材料,是这一环节共同的使命。而到了杀菌模组设计阶段,主要的考虑在于优化模组内部紫外光反射,以减少光功率损耗。

 


 2.改善散热


UVC LED的电光转化效率极低,以WPE来衡量,Bolb做到了9.5%,Crystal IS在8%,这已经是非常高的水平了,目前业内普遍还在2%~5%左右。由于只有少部分电能转化为紫外光,大部分都以热能的形式流失,这就导致UVC LED芯片发热异常严重,直接影响了UVC LED产品的寿命和可靠性。

 

由于UV LED电光转化效率低的根源在外延阶段,技术上又遭遇瓶颈难以突破,因此改善散热的任务就转嫁到了下游的封装和模组。(该问题在叶国光的《UV LED:身价比黄金还贵的职业“杀手”》一文中讲得很详尽,这里不多作赘述)

 

在封装材料的选择上,业内主要采用导热系数出色的氮化铝基板和陶瓷基板,随着封装技术难点逐渐被攻克,目前单颗UVC LED封装器件的寿命和可靠性已经不成问题。与此同时,由于上文提到的多芯片集成大功率UVC LED的出现,又给发光组件的散热带来了新挑战:集成芯片越多,散热性就越差,有的甚至要加装小风扇。而在杀菌模组的设计上,根据慧亿科技孟楠博士的观点,UV LED杀菌模组的结构设计优先考虑的就是散热这一点。

 


 3.降低成本


从技术和功能上看,UV LED用在饮水机、净水器、加湿器、空气净化器上是非常匹配的,但这类热门小家电的价格区间都在几百到一千不等,本身并不贵,而1颗100mW的UVC LED芯片价格降到100元已经是当前的极限,成本上增加太多,消费者不愿意买单,终端家电厂商更不能接受。如果采用便宜的低功率芯片,面对动态出水口和流动空气,杀菌效果又不尽人意。

 

用在空调、洗衣机这类产品价值本身足够高的家电中,UVC LED的价格依然很难达到普通消费者的接受范围。以空调为例,进风口、出风口和内部能量交换的磁片上各配1颗芯片,假设用杀菌效率更强的100mW,成本无形之中就增加了300元,用在洗衣机滚筒内壁和夹层中所需芯片或许更多,成本也更高。

 

最能打动终端家电厂的是高功率UVC LED,但昂贵的价格又让他们望而却步。低价高效始终是终端厂商共同的追求,这就倒逼着上游尤其是芯片端,不断通过完善技术、提高良率、扩大产能来压缩成本。



3

两大分野:265nm和270~280nm波段之争



上文中讲到了265nm对细胞分子结构的破坏力更强,理论上杀菌效率更高,但顾及技术实力或者成本、良率,不少企业也将产品波段定位于270~280nm,技术分野由此产生。

 

被旭化成收购的Crystal IS芯片波段就在265nm;Lumens也倾向于使用260~270nm的芯片。

 

日亚近期推出的UVC LED芯片在280nm;三安的用于杀菌抑菌的深紫外芯片波段在270nm~286nm;中科潞安的UVC LED芯片波段也在280nm。

 

首尔每隔10nm设计一型产品,255nm、265nm、275nm都在做,但目前主要用到的还是275nm;LG则保持两个方向并行,一方面波段从265nm往263nm降,另一方面尽可能提高278nm的功率,并且认为采用265nm在成本上不占优势,278nm更能满足现实;青岛杰生起初产品在280nm,后来逐渐靠向270nm,尽管255nm也有涉及,但成本太高,出货量很少。

 

总体上看,在270~280nm的芯片上逐步提高功率,是目前大多数企业的选择,看起来这也是UVC LED加快商业化步伐最行之有效的途径。

 


4

四大战场:表面、静态水、流动水、空气



UV LED界根据被杀菌物体的物理性质将杀菌场景分为四类:表面、静态水、流动水和空气。那么,在这四类场景中,哪一类的应用更具潜力呢?

 

尽管表面杀菌对UVC LED的要求最低,几mW功率就能满足,但我们也忽视一个事实,在表面杀菌的战场上,UVC LED最容易被替代,日晒、水洗加清洁剂、消毒液的组合已经提前占领了用户心智,培养起牢固的使用习惯。另外,UVC LED只满足了消毒的需求,但不能去除残留污垢,最后人们还是要回到传统的清洁方式。

 

尽管如此,UVC LED在表面杀菌上并非毫无作为,生活中的一些清洁死角就是它的用武之地,例如洗衣机滚筒夹层、冰箱和饮水机内部,此外一些特殊场景也会用得到,如母婴用品、旅游用品、户外装备等。最近出现的一款折叠电动牙刷就满足了以上条件,折叠时启动杀菌,展开后关闭,避免了紫外光照射眼睛,携带时更加卫生,设计有创意又实用,是值得被看好的一款产品。

 


静态水杀菌目前是UVC LED较佳的战场,对功率要求并不高,同时也拥有技术壁垒,往饮水机、净水器水箱或水壶盖上装1颗2~5mW的UVC LED,起到杀菌或抑菌的作用,成本增加不多,又能令各方满意。

 

动态水杀菌方面,旭化成的一型产品或许可以给我们启发,它将一颗50mW左右的UVC LED芯片装在直饮水龙头中,开启水龙头的同时进行杀菌,水的流动刚好能为UVC芯片降温,完美解决散热问题。同时他们还开发了一款杀菌模组,可以直接装在普通水龙头下方,不需要重新换装水龙头。相信该产品会在大范围使用直饮水的欧美市场打开局面。

 


空气杀菌方面,空调将会是UVC LED接下来展开争夺的战场。尽管价格还难以令人满意,但定位高端的母婴空调品牌卡萨帝已经在产品中采用了首尔的UVC LED杀菌方案。找准场景切入,借终端品牌之口教育用户,让大众慢慢认识并接受UVC LED这一新技术,当成本随之下降,UVC LED在空调中的广泛应用也就非常可期。



5

三个隐患:伤害人眼、破坏容器、增强细菌修复能力



我们在准备享受UVC LED诸般好处的同时,也不能忽视它存在的隐患。

 

UVC的破坏力是UVA的1K~1W倍,人眼受照射有视网膜脱落的风险。这也是“便携式消毒器”不被看好的原因,它无法避免深紫外光直接照射眼睛,尤其是儿童使用时,存在极大的安全隐患。此外,UVC还能分解一些容器的材质,使之溶于水,因此,在用作饮用水杀菌时应当慎重考虑容器的材料选择。尤其是当100mW UVC LED即将普及,以上两点隐患将被放大。

 

从更加长远的眼光来看,UVC LED杀菌如果全面普及、广泛使用,有可能会导致耐紫外线细菌的产生,并促进其增强自我修复能力。科技是一把双刃剑,破坏自然规律给人类带来的负面影响是深刻而持久的,自1928年青霉素被发明以来,不到100年时间内的大量滥用,令很多病菌对于它的耐药性增强,甚至还导致了“杀不死”的超级细菌诞生。以史为鉴,如何避免UVC LED不被滥用,是我辈值得审慎思考的问题。(相关知识可参考深紫科技总经理刘源在行家说APP的回答“如果UV-C大面积使用,是否存在培养出超级细菌的可能?”



6

UVC LED如何找准市场定位?



上文已结合应用实例,提及UVC LED如何发挥长处、规避短处、补齐短板、防范隐患,从而提升商业价值。文章最后,我们来总体概括一下如何找准UVC LED的市场定位。

 


 关键词1:高端


定位高端市场,重视欧美市场,是UVC LED成本居高前提下的较佳选择。(如卡萨帝高端母婴空调、旭化成杀菌水龙头)

 


 关键词2:细分


杀菌不需要全覆盖,对杀菌有刚需的场景较特殊,具体要求各异。市场应用集中度不够,各家都要找到属于自己的细分领域,只有技术和资金实力强大的企业才能整合生态圈,掌控全局。(前者如钰创合成-59秒主打母婴市场,后者如首尔半导体打通UVC LED产业链、覆盖多型杀菌产品)

 


 关键词3:配合


面对传统杀菌的方式,不要总想着替代,与之相互补充配合,达到更优的杀菌效果,也是一条很好的思路。(许多净水器同时采用传统过滤装置和UVC LED,多一层健康保障)

 


 关键词4:标准


UVC LED产品规格、用于不同终端产品的参数配置、不同环境和不同菌种的杀灭效率、安全使用规范……这些都是亟待解决的标准问题,行业标准是UVC LED得到终端品牌和消费者认可的保证。业界加强交流,达成更多共识,对行业的整体发展起将到强有力的推动作用。