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聚焦細分市場新熱點 全球UV LED發展初探
來源:綠色節能網
2017-04-04 15:54
 
2015年,全球深紫外LED器件和消毒系統解決方案商RayVio公司宣布實現深紫外LED的光功率性能記錄。據介紹,美國RayVio科技公司 (RayVio Corporation) 是由Yitao Liao博士和Robert Walker博士于2012年創建的高科技公司。RayVio科技總部位于美國加州硅谷,致力于研發及商業量產化紫外LED和基于LED的應用模組與系統。RayVio通過使用獨特的深紫外LED外延技術,RayVio在單芯片0.15mm2發光面積內實現直流輸出深紫外波段(260至280納米)45毫瓦光功率,創造出30W/cm2連續波光功率密度的紀錄。該公司使用全新的外延方法,使其能夠提供比市場現有產品更高的光功率和更低的成本。
2016年7月,RayVio公布的深紫外UVC LED殺菌解決方案的測試結果表明,RayVio深紫外UVC LED比目前最常見的殺菌產品能夠更快、更有效地殺滅醫院和家庭環境中的細菌,可進一步消除公眾和家庭環境下的相互傳染風險。一顆RayVio深紫外UVC LED能夠在60秒內殺滅99.9999%的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、李斯特菌和沙門氏菌的細菌樣本,而利用多顆深紫外UVCLED就能夠更快地殺滅細菌或殺滅更多細菌樣本。據悉,利用RayVio深紫外UVC LED的285納米發射波長,研究人員以10毫米的距離照射細菌樣本,按照介于5秒和80秒之間的時間間隔來測量細菌數量的變化。5秒時,99.99%的細菌被殺死。60秒時,99.9999%的細菌被殺死。
RayVio的深紫外UVC LED技術在所有同類深紫外LED中具有每平方毫米最高的殺菌效力,除了小巧,還能夠快速的與其他應用產品結合,如消毒導尿管、醫生的手機和醫院的門把手等高感染風險區域。相關研究結果表明,與目前的消毒解決方案相比,深紫外UVC LED照射能夠更快、更徹底地高效殺滅細菌。醫院常常使用化學消毒劑,需要幾分鐘才能有效地殺滅細菌,如MRSA和沙門氏菌。常見的酒精洗手液需要一分鐘或更長時間才能完全生效,但效能只能達到99.99%。更長的曝露時間增加了人為誤差以及無法全面消毒的風險。盡管傳統水銀燈產生的深紫外光源能夠消毒,但它們體積過大、易損壞并且含有限制使用的有害物質水銀。
同年11月,RayVio推出了一款便攜式嬰兒用品消毒器,據稱,這款名叫Ellie的產品小巧輕便又功能強大,能在60秒內殺死99.9%的有害細菌,從奶瓶到奶嘴,從磨牙環到小玩具,都能快速消除表面細菌,且只有0.9公斤,每次充電能使用一周,可以成為一個攜帶式的消毒柜。據介紹,Ellie是全球首款采用TRUVIOLET深紫外技術的C端嬰兒用品消毒器,它采用了RayVio最新LED數字化芯片,這也是RayVio推出的第一款消費場景產品。LED芯片能發射出深紫外(UVC)波長的光線,在任何環境下進行既快捷又不產生任何化學物質的殺菌。由于深紫外LED芯片本身就對消毒最拿手,RayVio首款產品選擇嬰兒用品便攜式消毒器也就順理成章了。此外,RayVio還有意與醫療衛生健康領域的各廠商牽手,推出能消毒的水杯、凈水器等更多深紫外線LED民用產品,形成一個真正的產業生態。
美國康乃爾大學
2017年初,美國康乃爾大學的研究團隊研發出一種體積小且更環保的深紫外線LED光源,并創下目前業界deep-UV LED最低波長的紀錄。據悉, UV-C紫外光波長僅200到280奈米、能量高,可以穿透病毒、細菌、真菌和塵螨的薄膜,攻擊DNA并殲滅這些有害的有機體。研究人員采用原子級控制界面的氮化鎵(GaN)與氮化鋁(AlN)單層薄膜為反應作用區域,成功發射出波長介于232到270奈米的深紫外LED。這種232奈米的深紫外線,打破了由日本團隊創下的239奈米紀錄。
目前紫外線LED最大瓶頸就是發光效率,這可以由三個方面來衡量,分別為注入效率、內量子效率(IQE)、 出光效率。如三個方面的效率都達到50%,相乘起來只有八分之一,等于發光效率已降到12%。在深紫外線波段,這三方面的效率都很低,但研究團隊發現,利用氮化鎵取代傳統的鋁氮化鎵,可以提高內量子效率和出光效率。為了提高注入效率,研究團隊采用之前開發出的技術,在正極(電子)和負極(電洞)載體區域,采用極化感應摻雜法來實現。深紫外光的應用領域包含食物保鮮、假鈔辨別、光觸媒、水的凈化殺菌等。在成功提升深紫外LED的發光效率后,研究團隊下一步會將光源整合到裝置內,朝上市的目標邁進。
歐司朗
此外,有消息指歐司朗在UV LED領域制定了將不可見光光電產品組合擴展到UV-C波長范圍的戰略,并于2017年的2月15日,與AlN單晶基板供應商HexaTech公司簽署兩項戰略協議。這些協議包括長期供應協議和若干HexaTech的知識產權(IP)許可,其中,前者涉及作為HexaTech公司2英寸(直徑)基板開發項目的直接支持的氮化鋁(AlN)基板。據報道,此舉有助于歐司朗加速其基于HexaTech材料的UV-CLED器件開發,從而使其成為主要的高性能光電技術提供商,提供從深紫外波長到紅外波長的各種產品。
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