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武汉海归博士专攻“人造阳光” 跻身全球一流

2017-08-11 09:50 来源: 湖北日报 作者: liuxuehr

昨日(8月9日),武汉优炜星科技有限公司宣布,其研发的深紫外LED灯单颗灯珠功率首次达到18毫瓦,可比肩美国SETi、日本日亚等国际一流大厂。

优炜星创始人、海归博士陈长清介绍,这样一枚LED灯就像人造小太阳,装在空调、净水机上可以消灭99.99%以上的细菌,市场规模可达百亿元之巨。

海归博士专攻“人造阳光”

现年46岁的陈长清生于福建,1995年从武汉大学物理系硕士毕业,在德国埃尔朗根—纽伦堡大学取得博士学位。在美国南卡大学时,他师从知名LED技术学者阿西夫·可汗教授(Asif Khan),从事III族氮化物半导体材料与器件研发工作,由此进入紫外LED领域,迄今近20年。

“太阳光滋养万物,捍卫人类健康,其中能杀菌、消毒的紫外线功不可没。而能发射出紫外线的LED灯,就像一颗人造太阳,可以加热固化、杀菌消毒。”陈长清说。

美国传感器电子科技有限公司(SETi)是全球紫外LED研发的领军企业,其产品被美国宇航局用于太空空间站,杀菌率达99.99%;运用于医学治疗,5分钟内可杀死99.9%的C型肝炎;使用在美国海军的军用水壶上,可将任意流动水源净化为饮用水。但长期以来,紫外LED制造技术一直被国外企业垄断,中国厂家使用相关技术和产品的成本昂贵。

2015年,陈长清从美国回国创业,在武汉光电工业技术研究院孵化平台上成立武汉优炜星科技有限公司,组织专业研发团队,从事紫外LED技术的研发与产业化。

潜心钻研打破美日技术垄断

要突破技术垄断,必须从最基础的材料开始。在LED技术产业链上,LED外延片衬底材料最为关键。它是制造紫外LED最核心的器件,对最终产品品质、成本控制影响最大。

当时,SETi公司技术最先进,可在蓝宝石衬底上生长出0.3微米厚的AlN单晶薄膜。陈长清及其团队成员戴江南博士、张建宝博士等在此基础上不断改进创新,历时三年多,终于制备出3微米厚的AlN单晶厚膜,厚度达SETi的10倍以上,大大提高了LED外延质量。

紫外灯珠的制备面临另一个难题:必须要在同等面积上封装集成更多的灯珠,实现更高功率密度的紫外光照,才能在技术性能上与国外竞争。在这一过程中,能否更有效地散热,成为决定技术成败的关键。

优炜星研发团队经过反复试验,选择了具有高导热系数的氮化铝陶瓷作为基板,采用全球最先进的倒装共晶技术进行封装,成功使光源模组的热阻降低到每瓦5.5K以下,远低于国外企业每瓦20K的水平。

至今,陈长清带领团队申请专利近20项,成功研制出性能世界领先的全波段紫外UV-LED核心器件,并成功应用在固化、医疗、杀菌、消毒等民用领域及国防军事领域。2016年,因贡献突出,他成为武汉市“城市合伙人”。

拥有先进技术后,优炜星开始紧盯市场需求,研发各类新产品。

在印刷行业中,紫外LED灯用于干燥固化喷墨打印机墨粉。这一技术长期被外企垄断,武汉优炜星迅速与目标客户接触,顺利拿下订单,制造出性能更佳、价格更优的产品,实现了100%国产化替代。

长飞光纤的光纤拉丝塔中需要使用紫外光源对光线涂覆层进行固化。此前,长飞使用的是传统UV汞灯,能耗高、寿命短。优炜星与长飞合作,设计、制备的紫外LED灯光功率更高,能耗只有传统汞灯的30%,寿命则达到了汞灯的5到10倍。

进军深紫外领域瞄准百亿市场

不过,上述产品使用的主要是波长在320至400纳米的近紫外LED。目前,武汉优炜星正在积极研发波长200至320纳米之间的深紫外LED,日前首次将其功率提升至18毫瓦,达到世界一流水平。

据介绍,深紫外技术主要用于杀菌消毒,应用领域更为广泛。产品一旦成熟,将LED灯装在空调、净水机、冰箱、汽车上就能消毒杀菌,“试想一下,如果全国所有的冷链物流车和所有大型商超的保鲜货柜上都装一排深紫外LED灯,就可以让全国的水果、蔬菜、海鲜、肉类保鲜期延长一天,将产生多大的市场价值?”

曾有媒体测算,目前全中国家庭使用的消毒柜、洗碗机、净水器、空调、冰箱、洗衣机和汽车总规模超过10亿台次,如果以每台商品平均使用10元的深紫外LED计算,销售收入将超过100亿元。

目前,优炜星正与长虹日电公司合作,研发用于消毒柜、冰箱等白色家电的紫外杀菌光源;与法国PSA集团合作,研发用于车载空调的空气净化系统。在小规模生产的情况下,今年前7个月的销售收入已接近2000万元,年增长率接近150%,实现大规模量产后营收增长将更加迅猛。(成熔兴)

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