從某種程度來說，疫情正加速推動(dòng)著新消毒解決方案的開發(fā)進(jìn)程。

2020年疫情爆發(fā)后，UV-C LED迅速“成名”，后來雖然伴隨疫情反復(fù)時(shí)有起伏，但對(duì)于消殺市場(chǎng)，UV-C LED仍是一種極具潛力和挑戰(zhàn)性的解決方案。

艾邁斯歐司朗的應(yīng)用工程師Alexander Wilm 與開發(fā)工程師Hans Lugauer攜手致力于UV-C LED開發(fā)，以使其適合批量生產(chǎn)。他表示：“即使在‘正?！瘲l件下，我們也不乏潛在對(duì)UV-C的應(yīng)用。疫情的肆虐使消毒領(lǐng)域出現(xiàn)新解決方案——UV-C輻射。現(xiàn)在，我們每天都可以發(fā)現(xiàn)很多可能的應(yīng)用?！?/p>

據(jù)TrendForce 2022深紫外線LED最新報(bào)告分析2021-2026年UV-C LED市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率為24%。

長(zhǎng)期來看，空氣殺菌與大型表面殺菌仍是UV-C LED在終端應(yīng)用中重點(diǎn)布局的領(lǐng)域。同時(shí)，UV-C LED也正顯現(xiàn)自身潛力，逐步在原廠汽車空調(diào)、動(dòng)態(tài)水殺菌、制造業(yè)設(shè)施與工廠自動(dòng)化應(yīng)用中“施展拳腳”。

1、未來單品：便攜式殺菌利器

盡管如今使用短波低壓放電燈對(duì)水、空氣和物品表面進(jìn)行滅菌和消毒大行其道，但Lugauer認(rèn)為使用UV-C輻射進(jìn)行消毒的未來取決于LED：“與傳統(tǒng)解決方案相比，其靈活性更高，體積更小?？深l繁打開與關(guān)閉，無需擔(dān)憂任何問題，且耐振動(dòng)。

有鑒于此，全新應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，例如可存放在夾克口袋中的移動(dòng)式消毒設(shè)備?！拔覀儗⑵浞Q為‘便攜式殺菌利器’”Lugauer認(rèn)為這是每個(gè)人當(dāng)下夢(mèng)寐以求的產(chǎn)品。該應(yīng)用距離真正普及尚有不少難點(diǎn)：“除效率外，安全性是最大的挑戰(zhàn)——必須確保UV-C輻射不會(huì)對(duì)皮膚或眼睛構(gòu)成威脅，”他的同事 Wilm 補(bǔ)充道：“該原則適用于所有UV-C產(chǎn)品，因?yàn)榇祟惍a(chǎn)品會(huì)對(duì)人和環(huán)境構(gòu)成一定危險(xiǎn)?！?/p>

這也正是使用UV-C光對(duì)穿著防護(hù)服員工進(jìn)行消毒時(shí)，應(yīng)佩戴可抵擋UV-C輻射口罩和手套的原因所在。在各個(gè)房間中穿梭時(shí)，使用UV-C消毒物品表面的特殊機(jī)器人都配有傳感器，有人靠近時(shí)會(huì)立即關(guān)閉。

2、無菌化開啟多元應(yīng)用

眾所周知，汞燈存在諸多不足，比如空間狹小時(shí)可能會(huì)受到振動(dòng)和沖擊；無法承載高點(diǎn)火電壓。而UV-C LED可有效彌補(bǔ)此類不足，堪稱替代汞燈的明智之選，例如LED更加堅(jiān)固不易碎的結(jié)構(gòu)特征會(huì)防止玻璃破裂和汞溢出對(duì)人構(gòu)成危險(xiǎn)；其次就壽命來講，目前汞燈的平均壽命約為6,500小時(shí)，而UV-C LED的L70大于1萬小時(shí)……

“UV-C LED適用于不同應(yīng)用，例如對(duì)出租車、公共汽車或共享汽車中的物品表面進(jìn)行消毒。我堅(jiān)信，一旦UV-C LED性能改善，且成本進(jìn)一步下降，其他令人興奮的應(yīng)用必將如雨后春筍，破土而出。

據(jù)TrendForce分析，2022年UV-C LED應(yīng)用市場(chǎng)包含家電、公共空間與制造應(yīng)用、動(dòng)態(tài)水殺菌、汽車空氣殺菌、醫(yī)療、生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)應(yīng)用等。

隨著UV-C LED產(chǎn)品技術(shù)日趨成熟以及價(jià)格日漸合理，UV-C LED家電需求市場(chǎng)穩(wěn)定成長(zhǎng)。同時(shí)，疫情雖催生UV-C LED于2020年快速進(jìn)入入中國(guó)車用空氣殺菌市場(chǎng)，然而LED元件仍需遵循 AEC-Q102規(guī)范，因此，預(yù)計(jì)2024-2025年才是UV-C LED在汽車空氣殺菌中的真正導(dǎo)入時(shí)機(jī)。

除此之外，隨著UV-C LED光學(xué)功率與產(chǎn)品壽命提升至工業(yè)/商業(yè)要求，將有機(jī)會(huì)于2026年正式進(jìn)入工業(yè)/商業(yè)動(dòng)態(tài)水殺菌市場(chǎng)。

3、為何殺菌效果顯著？

為何紫外光在對(duì)抗病菌方面效果卓著？UV-C解決方案如此有效的主要原因在于地球表面不存在天然的UV-C輻射。UV-C輻射幾乎被地球臭氧層全部吸收并阻隔。因此，細(xì)菌和病毒尚未進(jìn)化出針對(duì)UV-C輻射的任何防御機(jī)制。

短波UV-C輻射（200至280納米）是能量最大的UV輻射的組成部分。波長(zhǎng)低于280納米的紫外光可破壞微生物RNA或DNA螺旋中的化學(xué)鍵。這可撕裂遺傳信息。因此，病毒或細(xì)菌不再具有傳染性，即無法繁殖。UV-C輻射的“殺傷因子”（換言之，必要?jiǎng)┝浚┮蛭⑸锒悺Ｓ捎?65nm紫外線對(duì)生物細(xì)胞中的DNA和RNA分子結(jié)構(gòu)的破壞力最強(qiáng)，因此理論上殺菌效果最好。Lugauer對(duì)此補(bǔ)充解釋道：“由于UV-C LED效率隨波長(zhǎng)下降而降低，因此我們一方面優(yōu)化LED波長(zhǎng)以實(shí)現(xiàn)高效率；另一方面，我們注重合理能效，同時(shí)產(chǎn)生高水平的有效輻射?！?/p>

4、尋找新材料

事實(shí)上，UV-C LED的創(chuàng)新性離不開材料系統(tǒng)的加持。UV-C LED由氮化鋁鎵(AlGaN)構(gòu)成。從化學(xué)角度而言，和用于藍(lán)色和綠色LED，且大家更熟悉的氮化銦鎵(InGaN)極為相似。因此，幾乎適用于所有芯片生產(chǎn)中的制造過程——只有外延過程完全不同。

但如果想做到紫外就需要往InGaN中不斷摻雜鋁，鋁摻雜得越多，波長(zhǎng)就降得越低，但同時(shí)由于摻雜率的問題，芯片的效率也會(huì)逐次降低，這也是為什么很多廠商在做UV-C LED時(shí)盡量不把波長(zhǎng)做得太短的原因。其次，InGaN要外延制造AlGaN半導(dǎo)體晶體，還需要高達(dá)1400℃的高溫。

此外，有些新工藝只能經(jīng)過專門設(shè)計(jì)外延工廠中進(jìn)行。更重要的是，LED封裝需要特殊封裝材料以增加芯片光輸出。常規(guī)LED中通常用于此目的的透明硅膠材料在受到高能UV-C光子照射時(shí)會(huì)很快分解。因此，要找到并測(cè)試對(duì)UV-C光足夠穩(wěn)定且透明的新材料，絕非易事。作為唯一可透過uv-c的材料，特殊石英玻璃正是不二之選。

5、準(zhǔn)備就緒，迎接未來

“解決基本生產(chǎn)流程和材料問題后，我們亟需應(yīng)對(duì)效率和可靠性問題。要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)量地生產(chǎn)UV-C LED，大量的開發(fā)工作必不可少。當(dāng)下情況與十年前情況頗為類似，當(dāng)時(shí)通用照明用的LED仍效率低下且價(jià)格昂貴，而現(xiàn)在該情況已從根本上得到改變。對(duì)于UV-C LED而言，改變也將隨即而至。” Lugauer說道。這一喜報(bào)足以為未來應(yīng)對(duì)病菌挑戰(zhàn)注入強(qiáng)心針。

目前，艾邁斯歐司朗已推出275nm波長(zhǎng)下的UV-C LED系列產(chǎn)品。此外，其聚焦273nm波長(zhǎng)推出的100mW大功率的UV-C LED產(chǎn)品OSLON? UV 6060，也將成為大流速流水消殺的一個(gè)新選擇。

事實(shí)上，就在去年2月份，艾邁斯歐司朗收購(gòu)了美國(guó)深紫外LED供應(yīng)商Bolb Inc約20%的股份，旨在通過該項(xiàng)戰(zhàn)略投資，進(jìn)一步擴(kuò)展在UV-C滅菌應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)與產(chǎn)品布局?？梢哉f，不論是UV-C LED，亦或是艾邁斯歐司朗在其領(lǐng)域的未來表現(xiàn)，都值得業(yè)界期待。

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審核編輯 黃昊宇