深紫外LED市場應(yīng)用探究

孫如超 漢茹 莊文清

摘 要：回首人類發(fā)展歷史每一次具有重大影響的病毒出現(xiàn)都牽動著人類命運共同體的變動，病毒的出現(xiàn)也在一定程度上推動醫(yī)療殺菌等領(lǐng)域的技術(shù)進步與發(fā)展。從殺菌消毒的角度，物理殺菌消毒有通過高溫帶來蛋白質(zhì)變性，短波紫外線可以破壞細胞DNA、RNA分子結(jié)構(gòu)鏈?；瘜W(xué)殺菌消毒包括氣體滅菌，比如臭氧，強氧化，破壞細胞RNA、DNA和酶，新陳代謝障礙。液體滅菌，如酒精、洗手液等，適合于皮膚、無菌器具和設(shè)備的消毒。藥物滅菌，比如抗生素等。隨著技術(shù)進步，紫外LED光源在殺菌消毒領(lǐng)域有了更多的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：深紫外LED;物理殺菌;發(fā)展空間

一、深紫外LED技術(shù)概述

深紫外線LED目前可用作紫外線固化光源，醫(yī)療紫外線光療，紫外線通訊，深度紫外線LED凈化，光催化氧化煙霧凈化技術(shù)，光催化空氣凈化技術(shù)，紫外線LED植物照明，熒光技術(shù)等。在醫(yī)療和食品領(lǐng)域，低壓汞燈經(jīng)常用于滅菌，但是汞很容易對環(huán)境有害，因此研究人員一直希望找到性能良好的環(huán)保替代品。深紫外線是一種波長較短的紫外線，對殺死細菌和病毒非常有效。然而，使用常規(guī)的紫外線消毒設(shè)備存在一些問題。與普通紫外線燈相比，使用AIGaN材料的深紫外線LED的發(fā)射波長（LED紫外線燈的有效區(qū)域）可以覆蓋210-365nm的紫外線波長，這是該波長UVC LED的實現(xiàn)。作為設(shè)備產(chǎn)品的理想材料，它具有許多其他常規(guī)紫外線光源無法比擬的優(yōu)勢。

二、國內(nèi)外深紫外LED技術(shù)發(fā)展

近年來，中國的紫外線LED（UV LED）目前主要用于生物醫(yī)學(xué)，防偽識別，凈化（水，空氣等）領(lǐng)域，計算機數(shù)據(jù)存儲和軍事領(lǐng)域。隨著技術(shù)的進步，似乎新的應(yīng)用將繼續(xù)取代原始的技術(shù)和產(chǎn)品。UV LED具有廣闊的市場應(yīng)用前景。例如，UV LED光療在未來是一種非常流行的醫(yī)療設(shè)備，但該技術(shù)仍然存在一些問題。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院，通過結(jié)合藍寶石襯底的傾斜切角和三維載體的量子阱的控制，實現(xiàn)了上述研究突破。紫外線僅占太陽能的5%，但已廣泛用于人類生活中。本發(fā)明廣泛用于諸如空氣滅菌，水凈化和固體表面滅菌的領(lǐng)域。常規(guī)的紫外光源通常通過汞蒸氣的排放而激發(fā)以產(chǎn)生紫外光。它具有高功耗，發(fā)熱量大，使用壽命短，響應(yīng)慢以及潛在的安全隱患。新的外部光源使用發(fā)光二極管（發(fā)光二極管：LED）的發(fā)光原理。與傳統(tǒng)的汞燈相比，有許多優(yōu)點，其中最重要的是它們不含有毒的汞?！禡inamata公約》的實施預(yù)示著將在2020年全面禁止使用含汞的紫外線燈。因此，開發(fā)新的環(huán)保高效的紫外光源是人們面臨的重要挑戰(zhàn)?；趯拵栋雽?dǎo)體材料的紫外線發(fā)光二極管已成為新應(yīng)用中的非雙重選擇。所有固態(tài)光源系統(tǒng)都具有緊湊，高效和使用壽命長的優(yōu)點。使用一個芯片，拇指蓋的尺寸可以發(fā)射比汞燈更強的紫外線。

在藍光LED領(lǐng)域具有優(yōu)勢的日本UV-LED開發(fā)受到了全世界的關(guān)注。特別是，日亞化學(xué)（Nichia）遠遠領(lǐng)先于365nm UV-LED研究，美國領(lǐng)先于深度UV研究，其代表公司是美國的SMTI，但最近超過了日本，而且臺灣和韓國相對起步較早。

三、國內(nèi)相關(guān)項目發(fā)展

在2020年期間，制造商相繼表達了UVC LED的發(fā)展趨勢，并推出了各種植入UVC LED的消毒滅菌產(chǎn)品或具有相關(guān)功能的產(chǎn)品。 最近，三星推出了帶有UV-C燈的無線充電器，該充電器可以在為手機充電時對耳機和智能手表設(shè)備進行消毒。 Oracle照明發(fā)布了AIR Solo，這是一種UV-C LED消毒口罩，集成的UV-C LED可以提供消毒。 Sanan光電，Cobos商業(yè)機器人和Naze光電共同為B端市場推出了一種新型的深紫外線UVC-LED移動殺人機器人。美的和三安光電還開發(fā)了一種冰箱，使用“深紫外線去除技術(shù)”去除水果和蔬菜中的農(nóng)藥殘留。

空調(diào)公司還推出了具有UV-C殺菌和消毒功能的空調(diào)產(chǎn)品。格力聲稱細菌殺滅率已達到99.15%，并推出了UV-C殺菌空調(diào)，而海爾雷神空調(diào)聲稱，激活UV-C深紫外線殺菌功能后，空氣殺菌率可以提高到95%。相關(guān)功能產(chǎn)品也點燃了上游UVC-LED供應(yīng)商。其UV-C芯片目前已批量生產(chǎn)，其中有100多個客戶使用260-280nm波段的深紫外UV-C產(chǎn)品。中科六安紫外線光電技術(shù)有限公司，公司的主要產(chǎn)品是UV LED燈珠，芯片和模塊。新的冠狀肺炎爆發(fā)后，產(chǎn)品銷售非常火爆，而且仍然強勁。市場需求。

從去年開始UV-C市場滲透率和消費者意識大大提高。此外，UV-C LED模塊體積小，可以輕松添加到家用電器中，并且將來可以與家用電器和機器人集成。 UV-C LED市場需求為表面滅菌，TWS頭戴式耳機，（便攜式）滅菌燈中的家用電器（空氣，靜態(tài)/動態(tài)水滅菌），浴室設(shè)施，商業(yè)應(yīng)用（空調(diào)，表面滅菌和凈水）以及汽車空氣滅菌等市場。 UV-C LED制造商已經(jīng)進行了多年努力，相信隨著UV-C LED技術(shù)的穩(wěn)定以及品牌和消費者認可度的提高，UV-C LED可以發(fā)展成為長期的市場需求。

四、相關(guān)標(biāo)準研究

UV-C LED是一項新技術(shù)，建立相關(guān)標(biāo)準的工作才剛剛開始。在紫外線水消毒領(lǐng)域，已經(jīng)有國際通用的UV-C 《NSF/ANSI 55》技術(shù)標(biāo)準，該標(biāo)準將在2019年為新興的UV-C LED光源增加一系列特殊認證計劃，以生產(chǎn)，銷售和使用相關(guān)產(chǎn)品，提供了參考和方向。此外，依然存在沒有特定標(biāo)準的UV-C LED面臨尷尬的局面。

作為UV消毒設(shè)備的技術(shù)路線，UV-C可以參考《紫外線消毒器衛(wèi)生要求》（GB 28235-2020），該書已于今年4月由美國市場法規(guī)局和國家標(biāo)準化局批準并發(fā)布，該標(biāo)準對特定的材料和技術(shù)進行了標(biāo)準化。我建議。規(guī)范要求，適用范圍，使用方法，檢查方法，標(biāo)志和包裝等?！蹲贤饩€消毒器衛(wèi)生要求》更接近于紫外線熒光燈的標(biāo)準，并且對UV-C LED的相關(guān)性能沒有特殊要求。

今年5月，全球照明協(xié)會發(fā)布了《UV-C安全性指南》，以確保在發(fā)布相關(guān)標(biāo)準之前，UV-C產(chǎn)品是“遵循的規(guī)則”。相關(guān)國際標(biāo)準的開發(fā)可能需要幾個月甚至更長的時間?？紤]到當(dāng)前的市場發(fā)展?fàn)顩r以及行業(yè)對相關(guān)技術(shù)指南的迫切需求，全球照明協(xié)會起草并發(fā)布了《UV-C安全性指南》，將作為過渡性指導(dǎo)技術(shù)文件，為UV-C設(shè)備和產(chǎn)品制造商提供參考。

五、發(fā)展前景

深紫外LED在生產(chǎn)過程中不使用汞作為發(fā)光材料。它是無汞，環(huán)保的，并符合聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署制定的《水俁公約》規(guī)定。作為《水俁公約》的主要締約國之一，中國正在積極執(zhí)行公約的規(guī)定，有序地禁止汞使用，為發(fā)展深紫外LED提供了巨大的機會。這種流行病的發(fā)展使公眾對深紫外LED的公共健康，安全和防疫有了更深入的了解，并使業(yè)界能夠探索更多的應(yīng)用場景和產(chǎn)品設(shè)計方向。

深紫外LED進一步發(fā)展的關(guān)鍵：首先，從紫外LED工業(yè)的來源加大技術(shù)研究力度，顯著改善層數(shù)，不斷提高產(chǎn)品性能和可靠性，并滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域的需求。是逐漸滿足。解決行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)瓶頸。

第二是加強行業(yè)內(nèi)部的溝通與合作。整個產(chǎn)業(yè)鏈中的上下游企業(yè)共同努力，在深紫外線LED半導(dǎo)體光電技術(shù)領(lǐng)域?qū)沽餍胁〔②A得新的發(fā)展。

第三，通過及時完善以研發(fā)機構(gòu)，公司和聯(lián)盟為首的行業(yè)標(biāo)準，制定標(biāo)準化體系，逐步建立適合深紫外LED市場的新型標(biāo)準化體系，以填補標(biāo)準化空白和這將為工業(yè)發(fā)展提供長期的未來提供動力和支持。

結(jié)語

為應(yīng)對病毒防控材料和技術(shù)的迫切需求，相關(guān)企業(yè)采取科學(xué)合理的態(tài)度，有條件的企業(yè)根據(jù)自身的特點積極，謹慎地生產(chǎn)有關(guān)的紫外線消毒，紅外測溫產(chǎn)品和自動化生產(chǎn)。建議設(shè)備和智能產(chǎn)品的開發(fā)和使用，相關(guān)的項目研究應(yīng)基于當(dāng)前的情況和長遠的眼光。在打開市場的同時，有必要加強技術(shù)研究和跨學(xué)科合作，以應(yīng)用為導(dǎo)向，在整個產(chǎn)業(yè)鏈中形成協(xié)同創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，并向社會提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。將繼續(xù)為LED相關(guān)研究做出貢獻，以維護公共安全，預(yù)防傳染病并改善人民的生活。

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