深紫外UVC-LED将取代传统汞灯
受到新(xīn)型冠状病毒 (COVID-19) 的影响,使得消费者对于紫外杀菌消毒的重要性的认知得到普及和重视,此次疫情带动了市场对紫外線(xiàn)灭菌灯的需求,為(wèi)深紫外UVC-LED提供了一个良好的发展机遇。深紫外UVC-LED在环境空气消毒、饮用(yòng)水及污水消毒、衣物(wù)和餐具表面消毒等领域被广泛使用(yòng)。
相比较化學(xué)品的杀菌消毒,紫外線(xiàn)的杀菌优势在于他(tā)的高效率,在启动后数秒(miǎo)内即可(kě)完成灭活,而且不产生其它二次化學(xué)污染物(wù)。紫外線(xiàn)的波長(cháng)越短,频率越高,所蕴含的能(néng)量越高,因此相较于UVA(波長(cháng)320~420nm)和UVB(波長(cháng)275~320nm),UVC(波長(cháng)200~275nm)的杀菌能(néng)力更强、效果更快。广泛的应用(yòng)在我们的生活中,哪怕在一線(xiàn)的医疗卫生机构,它也是重要的杀菌消毒设备。
UVC是自然界中杀菌效果最好的紫外線(xiàn),又(yòu)称為(wèi)短波灭菌紫外線(xiàn)。但想直接利用(yòng)太阳光中的UVC是十分(fēn)困难的,这是因為(wèi)UVC的波長(cháng)较短,往往在大气中就已经被臭氧层吸收、散射掉了,无法到达地面,所以如何人為(wèi)制造UVC就变得尤為(wèi)重要。
传统汞灯和UVC-LED是目前用(yòng)于杀菌消毒市场应用(yòng)较為(wèi)广泛的紫外光源。汞灯,俗称水银灯。是之前紫外線(xiàn)消毒、固化与曝光的主流产品,日光灯管与节能(néng)灯也是汞灯的应用(yòng)之一,与UVC-LED相比,传统汞灯有(yǒu)一些缺点:较大的尺寸,启动时间長(cháng)无法做到即开即用(yòng),易碎,破裂后会造成汞泄漏,污染环境,严重危害人體(tǐ)健康,且使用(yòng)寿命较短。相比于传统汞灯,UVC-LED在具有(yǒu)技术优势的同时还具有(yǒu)明显的政策优势,UVC-LED的使用(yòng)寿命通常传统汞灯的10倍以上,且启动速率快,體(tǐ)积小(xiǎo),能(néng)够配合不同应用(yòng)需求设计,相较于汞灯具有(yǒu)更高的应用(yòng)弹性。更重要的是,UVC-LED不会造成环境污染,消耗的能(néng)量也低,比汞灯更為(wèi)环保安全。是环保、高效紫外光源的不二之选。与此同时《水俣公约》(《关于汞的水俣公约》(简称:《汞公约》英语:the Minamata Convention on Mercury)是一部全面对汞汞进行规制的國(guó)际公约。公约要求缔约國(guó)自2020年起,禁止生产及进出口含汞产品。)的正式实施,象征着UV-LED对汞灯替代加速的开始。長(cháng)期来看,UVC-LED作為(wèi)紫外光源将成為(wèi)未来的市场主流,实现对汞灯的替代。
UVC-LED仍然有(yǒu)不足,一个是热管理(lǐ),另一个就是封装。
UVC半导體(tǐ)的電(diàn)光转化效率极低(UVC-LED在工作时,大约只有(yǒu)1-3%被转换成光,而剩余的97%左右则基本被转换成热量),只有(yǒu)少部分(fēn)電(diàn)能(néng)转化為(wèi)紫外光,大部分(fēn)都以热能(néng)的形式流失,这就导致UVC半导體(tǐ)芯片发热严重,影响了UVC半导體(tǐ)产品的寿命和可(kě)靠性。由于UVC-LED體(tǐ)积小(xiǎo)的特点,大部分(fēn)的热量无法从表面散热,LED有(yǒu)效散热的唯一途径就是LED背板。经过多(duō)年的发展,目前市面上UVC-LED基本以倒装芯片搭配高导热氮化铝陶瓷基板的方案為(wèi)主。斯利通氮化铝(AlN)陶瓷電(diàn)路板具有(yǒu)高导热系数(导热率180 W/(m-K)~ 260 W/(m-K)),满足UVC-LED高散热的需求,且陶瓷材料具有(yǒu)优秀的抗紫外性能(néng),抗老化,能(néng)有(yǒu)进一步延長(cháng) UVC-LED的使用(yòng)周期。
UVC-LED芯片发出的紫外光随波長(cháng)越短,破坏性越强。越容易引起有(yǒu)机材料物(wù)理(lǐ)或化學(xué)性质上的变化。 出现封装脆化,收缩,暗沉等问题。為(wèi)此,选择合适的材料进行封装显得尤為(wèi)重要。在综合质量、技术和成本的前提下,目前市面上中小(xiǎo)功率UVC-LED产品基本都采用(yòng)半无机封装形式。半无机封装采用(yòng)有(yǒu)机材料搭配无机材料的方法,通过在陶瓷的金属基板围坝边缘區(qū)域涂覆胶水来放置透镜,来减少有(yǒu)机材料带来的光衰问题以及湿热应力导致的失效问题,提高UVC-LED器件的稳定性和可(kě)靠性。斯利通陶瓷電(diàn)路板的金属围坝使用(yòng)電(diàn)镀工艺逐层電(diàn)镀,一體(tǐ)成型,结合力良好,更加的可(kě)靠。半无机封装的生产工序更少,更方便,可(kě)以有(yǒu)效地节约人力物(wù)力成本。斯利通陶瓷基板使用(yòng)DPC(直接镀铜法)工艺,金属层更加平整,无孔印,能(néng)有(yǒu)效提升芯片与基板的结合强度,更加适合无机封装,是UVC-LED品质的有(yǒu)效保障。
随着公共卫生建设的加强,人们的个人防护意识提升,作為(wèi)新(xīn)一代紫外杀菌光源,UVC-LED将逐步取代传统紫外汞灯,成為(wèi)市场的新(xīn)宠儿。
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