材料深一度|《紫外LED技术与产业发展报告（2023年）》修订——市场应用

材料深一度 · 2024-04-04

3月12日，CSA Research重磅发布《紫外LED技术与产业发展报告（2023年）》。该年度报告在持续跟踪和梳理紫外LED技术和产业进展的基础上，进一步征集汇总业内优秀企业新产品、典型应用案例。非常感谢圆融·杰生、中科潞安、至芯半导体、深圳紫芯半导体、武汉优炜芯、鸿利秉一、安芯美、中科粤能净（山东）、深圳云硕、奥趋光电等企业的支持和参与。

▌不同波段的UV LED，应用领域有所不同

UVA波段在固化领域应用广泛，也是应用相对最成熟的波段。UVB波段应用主要在光医疗领域治疗银屑病、白癜风等皮肤病，促进钙吸收，预防佝偻病、骨质疏松，在植物生长领域控制疾病等。UVC波段应用主要是消毒杀菌，尤其是260nm附近波段，对细菌病毒DNA/RNA结构的破坏能力最强，使用足够的剂量就取得很好的消杀效果，目前水处理、空气消杀、物表消杀领域都有不同程度的拓展。

▌速度更快、质量更高，UVA LED固化市场认可度稳步提升

UVA LED进入固化领域时间较早，因其低能耗、超长寿命、冷光源、瞬间发光、维护成本低、使用寿命不受开闭次数影响、能量高、光输出稳定、可定制照射区域等综合优势而在印刷、涂装、医疗耗材、消费电子等诸多工业领域应用程度日渐加深。技术的突破和创新促使光源及固化设备的效率得到持续提升，固化速度更快、固化质量更高，其卓越的性能、稳定性与性价比进一步被市场认可和接纳，从UV数字喷墨、局部固化和丝网印刷到模拟和数字应用领域，UV LED在辐射固化领域不断延申，应用越来越成熟。同时，上游芯片、封装、模组、光源、设备企业到下游印刷、涂装、电子、医疗及配套油墨、粘合剂、光引发剂等原材料企业，产业链合作拓展在持续加深。1

模组光源企业+光引发剂厂商源头构建UV LED固化新体系

当前，UV LED固化光源主要集中在365nm、385nm、395nm和405nm等少数几个UVA波段，光引发剂TPO在这些波段的吸收相对较强，因此在当前UVA LED的固化体系下得到广泛应用。2023年6月，欧洲化学品管理局（ECHA）正式公布将光引发剂TPO纳入第29批高度关注物质（SVHC）候选清单，意味着TPO的使用将被禁止，除非获得欧盟委员会授权继续使用。久日新材等国内光引发剂大厂一方面调整公司投资战略，降低TPO产能布局的同时，积极寻求产品研发替代，联合UV LED模组光源等上游厂商推动UVB/UVC波段在固化中的应用。光引发剂本身开发难度大，现有UVA波段光引发剂（TPO等）成本较高，UVB/UVC波段光引发剂成本较低，且UVA波段光引发剂在阳光下有可能具备活性，影响配方的稳定性。相关实测数据表明：UVA+UVB/UVC波段光源的组合使用不仅能够大幅降低TPO的用量，还能有效改善氧阻聚、黄变等问题。UVB/UVC波段在固化领域的介入，将填补现有UVA LED单一固化体系的不足，促进UV LED上中游企业与固化系统提供商、设备制造商以及油墨、涂料、粘合剂等配方材料企业的深度合作，进一步扩大UV LED固化总体规模和市场占比。

UV LED固化持续加速传统光固化赛道转型升级

UV LED固化光源设备及系统方案频出，加速汞灯光源替代。云硕灯业高速印刷UV LED固化设备适配平张印刷机或卷对卷印刷机，解决印刷效率和环保问题。优炜芯推出适应各种间歇式和轮转型标签印刷机的标签光源，其光纤拉丝光源更是可以满足3000米/分的固化速度，采用触屏式模块式控制单元，同比传统UV光源可以节约60%以上费用。

优炜芯新华系统教材印刷UV LED光固化系统

快速固化材料和设备制造商戴马斯（Dymax）推出UVCS V3.0 LED传送带，配置高对比度的8英寸触摸屏传送皮带速度和光强均可编程。虹科电子推出高功率UV LED光纤点光源以及曝光光源系统集成，取代小型功率和中型功率汞弧灯。富士胶片推出新的UV LED固化系统---LuXtreme，速度200米/分钟，辐照度25 W/cm²。中仪股份、道雨耐节能科技等推出X120-UV-SUPER管网修复用紫外光固化系统，主要用于市政管道修复，速度可达2m/min。传统固化系统制造商GEW系统兼容UV LED，其AeroLED技术——即UV Arc和UV LED光源可在印刷机上简单快速地互换，几乎所有类型的GEW系统都可以安装AeroLED功能，使得印刷厂等终端使用客户拥有更多的选择，可以在短期内投资于任何Arc和LED组合，紫外线系统配置可在日后进行更改或完全升级为LED，而且干扰最小。埃赛力达推出用于医疗设备应用的三款OmniCure UV LED 固化系统，峰值辐照度达22W/cm2，最高功率1100mW。埃赛力达在2023年收购了贺利氏特种光源、峰翔科技两家UV LED固化企业备受关注，UV LED在辐射固化领域整合并购开始加速。

新能源汽车、3D打印光固化成型等新兴领域创造更多应用机会

UV胶水具有无VOC挥发物、不含溶剂、可燃性低以及固化后耐久性高等安全环保特性，结合UV LED固化技术，在汽车清漆固化、新能源汽车电池模组固化以及线束材料固化等领域提供了高效、快速的固化解决方案，优炜芯、云硕灯业、埃赛力达科技、固立得、鸿利秉一、复坦希等均有涉足。新能源汽车内外饰UV涂料领域，广信材料、新瀚新材、飞凯材料、松井股份等配方企业正在积极介入，有望进一步打开UV LED光源设备在新能源汽车涂料固化市场的应用空间。

鸿利秉一2525 UVA LED固化模组

云硕灯业动力电池外壳喷漆固化案例

光固化3D打印广泛应用于制造业、医疗领域、建筑业、文化设计等领域，UV LED作为固化光源也在该领域加速应用。黑格科技推出UltraCraft Cure固化机-Reflex消费级光固化桌面3D打印全产品线，给予用户更为直观的智能交互体验，UltraCraft Cure固化机采用405nm+365nm双波段固化，能够大幅提升模型结构及性能稳定性，实现注塑级打印结果，成品即可商用，工艺包支持一键式自主固化。

UltraCraft Cure固化机

值得注意的是，无论是辐射固化领域还是消毒杀菌领域，市场上一些先进的UV LED模组、光源系统与终端应用已经实现智能化集成，搭载自动化控制、在线监测等功能，有效提高生产效率和系统稳定性。

▌UVC LED在细分消杀领域进展各有不同，应用持续扩大

紫外线消毒杀菌市场汞灯仍旧占据主要地位，其主要杀菌波段在254nm左右，有效输出功率为输入功率额定值的10％-30％。UVC LED作为替代汞灯应用的半导体光电器件，电光转换效率（WPE）达到5%-7%，可根据应用需求实现对应的发光波长，或者搭配不同的波段组合混合使用。2019年底新冠疫情的爆发促使紫外线杀菌消毒市场爆发式增长，UVC LED作为一种新兴的紫外线消毒杀菌技术得到大规模的应用和推广，同时也有效推动了上游芯片器件及封装技术的大幅度提升，这一期间，产业化进程显著加快。疫情之后，大众对周边环境的卫生安全意识得到增强，公共空间和家庭环境的紫外线消毒杀菌需求显著增长。UVC LED消毒杀菌市场回归理性发展阶段，围绕终端应用产品的杀菌效果、成本价格、安全性、环保节能、开发设计、标准规范，UVC LED在汞灯替代和创新应用领域持续拓展。当前，UVC LED在物表消杀、水处理以及空气净化领域进展各有不同，但消杀应用范围仍旧在不断扩大，应用领域逐步从各种家庭类消费级小功率场景向商业净水、市政用水、食品加工等商业、公共服务、工业应用场景拓展。

消费级表面快消市场下降明显特殊场景/大功率表杀或逐步起量

疫情期间，UVC LED手持杀菌棒、消毒包等消费级表面快消产品不断推向市场，钰创合成59秒智能消毒卫士更是引爆热点。但因刚需性不足或者体验感较差等原因，仅仅数月手持杀菌棒、消毒包等便出现了断崖式下跌现象。随着新冠疫情对大众的影响逐渐散去，各种以杀菌消毒单一功能出现的终端产品持续受到冲击，尤其是消费级表面快消领域明显下降。但是在母婴、医疗等特殊应用场景，出现了一些现象级产品。如孕贝紫外线奶瓶消毒柜，作为一款专门为婴儿消毒和保管奶瓶而设计的产品，其通过采用立体排布8颗UVC LED珠，实现全方位无死角杀菌，能够有效杀灭细菌和病毒，市场认可度和消费者接受度相当可观。此外，随着大功率、高光效、长寿命的UVC LED光源、模组类中上游产品出现，应用于交通、高校、医院、冷链物流、食品加工等大型公共场景的大功率表杀产品，如包裹消毒机、消杀机器人等终端应用随之而来，引发更多市场关注。如芝程科技聚焦AI技术导入机器人领域，结合LED杀菌应用，同时串连智慧物联网功能加以锁定空间消杀商机，下一个阶段性目标将朝向机器人任务多元化发展。小鱼智能推出S3C1-UV-C紫外线消毒机器人，可实现自主导航任务、定点/巡航消毒自主乘梯、红外感应关闭消毒、多台机器人同时消毒等功能。2022年中科潞安就推出“晋芯守护”深紫外LED消毒机器人，该款机器人用在北京石景山区冬奥会办公场所，搭载由中科潞安自主研发的UVC LED消毒模组，配合UVA+光触媒、高效过滤器等技术，对周围地面、空气等区域进行全方位消毒。

UVC LED水处理受到多方关注市场有望大规模起量

随着水处理市场紫外线消毒需求的不断增长以及UVC LED自身性能的不断改善，逐步得到市场认可与重视，净水处理、工业用水、给排水处理领域均有渗透。从静态水杀菌到过流式水杀菌，从终端使用点（POU）到入口点（POE）水处理，UVC LED与传统紫外线消毒技术展开竞争，业内不少上游模组光源企业联合OEM厂商正在加速推广和应用。圆融杰生、慧亿科技、中科潞安、深紫科技、安芯美等均推出相关静态水杀菌系列模组、流动水杀菌系列模组、出水口杀菌模组，海尔面向商用净水市场，推出新品中央制水主机HRO122-800G，集成水路设计，采用过流UV LED杀菌技术，提供1+N多点饮水的超节能饮水方案。沁园、安吉尔等则推出多项UV LED紫外杀菌系统，同时配置水流传感器和细菌传感器，进行智能化检测。截止目前，美的、奥克斯、小质、净邦、志高、开能健康、碧水源、史密斯等都已经加入UVC LED净水领域。大通量UVC LED净水应用方面，至芯半导体更是推出超大通量UVC LED净水杀菌设备，国外相关企业此前已经介入相关场景。

至芯半导体大通量UVC LED净水杀菌设备

2022年首尔伟傲世"Violeds" UVC技术应用英国净水厂，每日净水量达3万立方米。AquiSense在北美市政安装了第一个PearlAqua Tera系统，处理流量高达每天7500立方米，2023年推出适用于淋浴器、苏打水机、房车、船只和小型房屋的PearlAqua Deca 30C，达到15升/分钟可减少超过99.99%的病原体。丰田合成计划2023年后在净水厂、公共设施等大型设施中应用UVC LED消杀模块，目前其在智能马桶消杀领域加速拓展。UVC LED过流式水杀菌模组的性能提升、体积减小、价格下降，消杀组件在管线机、茶吧机、智能马桶、商用饮水机、水龙头等领域迅速增长，随着应用场景的进一步打开，过流式水杀菌市场或即将迎来行业洗牌。

慧亿科技智能防干烧杀菌水龙头

据悉，慧亿科技、优炜芯、中科潞安等部分UV LED上中游企业相关UVC LED模块均已获得饮用水卫生安全产品卫生许可批件。

家电领域空气净化渐行渐稳车载/医用级空气消毒机成为亮点

UVC LED空气净化主要应用产品有各类空气净化器、空调、空气消毒机等，在空气净化器、空调、空气消毒机里面搭载UVC LED消杀功能，可以显著灭杀病毒、细菌和霉菌，改善空气质量。从室内小家电应用到局部空间以及大型公共场景的空气消杀，UVC LED空气消杀终端不断出现在办公场所、车载空间、学校、医院、赛场会馆、商场超市、养殖场等众多场景。目前，家电领域，美的、格力、海尔、海信、LG等品牌产品均有导入，渗透率逐步增加。汽车场景下，华为问界M9、长城欧拉芭蕾猫、奇瑞捷途等车型空调系统搭载UVC LED杀菌模块，对车内空气进行高效杀菌。空净品牌720健康科技推出智能三合一车载空气消毒机，打造安全、健康、舒适的车内空气环境。中科潞安、优炜芯等推出专业级空气消毒机。以中科潞安晋心守护空气消毒机为例，支持人机共存，智能化净化家居，相比市面上普通的空气消毒机，该消毒机拥有国家卫健委消毒备案认证，在消杀速度上超出行业标准的消杀速度，800m³/h循环大风量，相当于在1个小时内给30m³的诊室进行26次的消杀，专业级净化，减少重复感染。400m³/的净化CADR值，可适用面积达100m³，内置长效又省钱的H13级高效滤网，日常使用还可除甲醛以及 PM2.5。

中科潞安晋心守护空气消毒机

▌UVB LED光医疗被看好，产业链合作加深

一直以来，UVB LED在治疗银屑病、白癜风等皮肤病领域有着广泛的应用。例如上海希格玛推出的308nmSQ系列产品，采用308nm UVB LED作为治疗光源，可以对白癜风、银屑病皮肤病作辅助治疗。

希格玛SQ2CM2紫外线光疗仪

在治疗由于缺乏维生素D引起的骨质疏松症、佝偻病和其他代谢性骨病方面，也有一些新的尝试，由于297nm波长的紫外线大部分可被表皮组织吸收，从而对皮肤组织具有显著的生物学效应，能够显著提升维生素D水平，从而促进骨骼形成，延缓骨密度的下降和骨结构的破坏，目前相关机构正在做这方面的临床验证。UVB LED在光医疗领域的应用成为业界普遍看好的细分应用领域，产业链合作逐步在加深。此外，UVB LED在植物生长过程中能够控制疾病、害虫，在农业及固化等领域均存在市场空间。

▌结语

长期以来，电光转换效率（WPE）是阻碍UV LED尤其是UVB/C LED应用创新及产业化大规模推广的障碍之一。但近几年的技术研发和产业化推进，265nm、275nm、308nm等波段附近WPE实现翻倍，业内主要企业技术进展预期都在加速提升。部分热点细分及创新应用领域，技术及成本已经达到市场临界点，WPE已不是影响UV LED产业化推广的最核心因素，应用创新、产品推广、资源整合、品牌建设、标准规范等显得极为重要。

UV LED作为一种半导体光电器件，具备波长可选择、体积小、便于智能化集成设计等众多优势，加之节能环保、绿色低碳等可持续发展社会共识倡导及各国政策法规的持续推动，无论在传统汞灯替代领域还是新的创新应用行业，应用价值性更高、拓展性更强，市场增量空间更大。随着UV LED产品性能的持续提升、规模应用推广下的成本下降、市场普及度的提高以及行业标准体系建设逐步完善，UV LED的应用价值将愈发凸显。