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UVC LED在空气杀菌中的应用探讨

10.03.2020 20:33

2019新型冠状病毒肺炎疫情爆发至今已持续三个月,从钟南山院士发声至今也已满一个月,从R0(Reproduction Number,即病毒再生繁殖数)看,除武汉外,疫情在全国大多范围内基本得到控制,在最新公布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第六版)》中,仍将紫外线杀菌列入针对新型冠状病毒最有效的杀菌方式。相信经过这次疫情,杀菌消毒将成为人们日常生活中的刚性需求。闻信LED展中也会展示UVC LED产品。

 

自然界中的物质形态大致可划分为气、液、固三种形态,按此分类,紫外线杀菌可以分为气体杀菌、液体杀菌、固体杀菌。

 

简单讲,气体杀菌就是针对空气的杀菌,液体杀菌最常见的就是针对饮用水的杀菌,固体杀菌就是针对日常设施的表面杀菌。

 

紫外线杀菌有百年历史,汞灯紫外灯在过去相当长时间内,满足了人们大多数的杀菌消毒需要,如城市自来水处理、医疗器械及医院环境消毒、家庭日常消毒等。

 

近年出现的UVC-LED紫外灯,因具有小尺寸、低功耗、环境友好、即开即亮等显著优势,在许多应用场景中显现出替代汞灯的趋势,如家用、商用净水器杀菌抑菌、冰箱冷藏室杀菌抑菌、洗衣机杀菌、空调杀菌、智能马桶杀菌等,越来越多的应用搭载UVC-LED杀菌方案。

 

相对于汞灯紫外灯,UVC-LED能量密度更高,便于在小尺寸密闭空间使用,能够做到人机共存,克服了传统汞灯紫外灯工作过程中必须清空人员与动物的缺点,使UVC-LED的应用具备巨大的想象空间。

 

从目前公布的研究结果看,新型冠状病毒可以通过气溶胶传播,使用紫外线对空气进行杀菌消毒,是避免气溶胶病毒传播的有效手段。笔者在之前的工作中,曾做过这样一组实验,将UVC-LED安装在空调的进风口,UVC-LED的发光面正对着空调壳体围成的空腔,打开空调并开启UVC-LED进行杀菌测试,最高获得了超过90%的杀菌效率。

 

分析实验数据可以看出,长达2h时间内,细菌通过UVC-LED杀菌模组的平均次数可大致认为是80-100次,其分布是以空调为中心向外逐渐降低,即靠近空调的部分次数多,远离空调的部分次数少,这要根据空调出风的空气循环模型具体分析,在此不做详细探讨。

 

从最终结果看,获得了超过90%的杀菌效率,但如果继续增加UVC-LED的功率,可能在杀菌效率上无法获得可观的增长。笔者认为,30m3方形实验舱的各个角落,以及空调背部某些区域,是空气循环次数最少的区域,如果搭配其他杀菌方式,如负离子、红外线、微波、等离子体等,可能获得更高的杀菌效率,这部分工作,将在未来的实验中加以验证。

 

除空调外,这个UVC-LED空气杀菌方案还可用于空气净化器、厨卫吊顶灯、智能晾衣架等领域,对关注区域的空气进行杀菌消毒,从而保持空间无菌洁净。UVC-LED封装在机器内部,只要在设计开发过程中对紫外线泄漏做到有效防护,即可在工作过程中保持人机共存,增加使用的便捷性和舒适性。

 

UVC-LED产业目前还处于相对较低的技术水平上,光电转换效率只有1.5-2%,封装材料成本居高不下等问题尚待解决,但结合其小尺寸、低功耗、环境友好等优点,对比照明LED的产业发展历程,UVC-LED在未来十年中将会发展成为万亿级市场,我们拭目以待。

 

UVC-LED产业链从前到后依次为外延设备、外延生长、芯片制备、封装、模组应用等,产业发展至今,国内外很多企业在产业链各环节中扮演重要角色。其中,合肥彩虹蓝光科技有限公司拥有从外延生长到封装及模组应用的几乎全产业链技术与产线,公司自2016年开始研发UVC-LED产品,目前年产UVC-LED外延片1万片,UVC-LED芯片22.5万片,封装3000k,应用产品十万台,目前可提供除外延设备外的各种UVC-LED相关产品。闻信LED展中的参展企业也有生产UVC-LED产品的,满足不同行业需求。

来源:彩虹蓝光