Page 37 - 第三代半導體—— 碳化矽材料製程與分析

INNOVATIONS
在很多應用中，使用壽命被 視為LED光源的一大優勢。在這方 面，LED的性能遠優於其他傳統光 源，並且支援採用完全不同的系統 設計，因為光源在產品的使用壽命 內無需更換。對於UV-C LED而言， 由於新材料系統在解決InGaN已知 的老化問題方面出現了新的挑戰， 因此其發展仍處於起步階段。
UV-C LED的發展和應用效率
圖4顯示了LED和傳統燈具之 間性價比係數的發展趨勢。該係數 表明了UV-C LED光源比UV-C燈具 貴多少倍，單位為€/W。由於不同 LED和傳統燈具類型以及功率等 級之間的價格差異很大，因此為該 發展藍圖假設了一個平均值。目前， 該係數約為100。
最後，在性價比方面，LED與 傳統燈相差甚遠。我們所定義的 性價比是指UV-C波長範圍內的輻 射通量成本，以歐元/瓦(€/W)或美 元/瓦($/W)為單位。目前，UV-C燈 具和LED的成本之間大約有100倍 的差距。
一些具說服力的跡象表 明，UV-C LED的性價比將在未來 一年顯著提高，並且將越來越接近 傳統燈具的成本。最有意思的一點 是:是否必須達到傳統低壓水銀燈 相同的性價比水準，UV-CLED才能 在消毒應用中具有競爭優勢並替代 傳統燈?答案顯然是否定的。
這種情況看起來相當具有挑 戰性，但與傳統燈具相比，LED也 有其優勢所在。傳統燈具的光譜主 要由波長254奈米的水銀發射譜線
在評估中，TCO是指最初購買 UV-C光源的成本、使用壽命結束 時更換光源的成本，以及燈具使用 過程中由UV-C光源產生的能源成
光源的應用，可以清楚看到，未必 非要達到傳統燈具的性價比，才能 實現替代並在應用中獲得成功。 圖5的兩個範例顯示了街道照明和
(emission line)決定，波長無法改 變或調整。LED的發射波長則可調 節和最佳化，從而達到最高效率。
本。TOC的計算是以圖3所示的LED 和燈具系統的四個主要輸入參數， 包括性價比、效率、使用壽命和應 用效率。
從應用角度來看，LED最大的 優勢在於外形小巧，且具有類似點 光源(point light source)的特點。 高輻射可實現狹窄光束的輻射特 性，從而使小巧、高效率的系統設 計成為可能。在這種情況下，UV-C 燈具的光學效率可以遠高於那些低 輻射、發射面積較大的燈具系統。
是最受關注的一點，因為從目前的 角度來看，UV-C LED和UV-C燈具 之間的差距較大。
根據目前的UV-C LED參
數，LED似乎很難在短期內替代
UV-C燈具。為了對UV-C LED替代
現有UV-C燈具傳統光源時間點，
進行實際、合理的評估，我們進行
了整體擁有成本(TCO)評估。在此
評估中，我們僅關注UV-C光源。燈
具外殼、尺寸、設計等其他成本因
素暫不作考慮。 對比其他LED成功替代傳統
2022年7月 | www.eettaiwan.com
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圖3:計算TCO的4個輸入參數。
一些研究和標準顯示，265奈 米波長的光線殺菌效果最為理想， 這也是UV-C LED的最佳化目標。在 此波長下，UV-C LED的殺菌效果比 傳統燈具高15%左右，而達到相同 殺菌效果所需的系統輻射通量可 降低15%。
對於每個輸入參數，我們都考 量了它們目前的狀況，以及來年至 2030年的發展情況。這些對未來情 況的預測均基於內部估計和假設， 以及市場研究中得出的見解，可能 會發生變化，無法給予保證。
高效率上的巨大差異，目前看來 LED尚無法做到。在通用照明應用 中，使用低電流密度的LED來提高 照明效果是一種常見的做法。遺憾 的是，效率上的巨大差距無法透過 這種方式來彌補。
這項新技術的另一大優勢是， 開關不會影響LED的壽命。傳統燈 具的開關次數有限，因為開關會對 使用壽命產生不利影響。
性價比發展趨勢 圖4中的性價比發展趨勢可能