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幾個問題帶你理解UVC LED

2019-03-12 9

根據LEDinside《2018紫外線LED應用市場報告-固化、醫療、殺菌》顯示,UV LED市場産值于2017年成長至2.23億美金,預估2022年將會到達12.24億美金,2017-2022年複合成長率達33%。除固化市場穩定成長之外,表面殺菌、靜止水殺菌、流動水殺菌爲未來五年(2018-2022)主要成長動能。

今天,就讓我們說說這些主要成長動能中的核心選手:UVC LED。

何爲UV

首先,我們複習一下UV的概念。UV,即Ultraviolet,也就是紫外線,爲波長在10nm至400nm之間的電磁波。不同波段的UV又可劃分爲UVA、UVB、UVC。

UVA:波長較長,波長介于320-400nm,可穿透雲層、玻璃進入室內及車內,可穿透至皮膚真皮層,會造成曬黑。UVA可再細分爲UVA-2(320-340nm)與UVA-1(340-400nm)。

UVB:波長居中,波長介于280-320nm,會被臭氧層所吸收,會引起曬傷及皮膚紅、腫、熱及痛,嚴重者還會起水泡或脫皮。

UVC:波長介于100-280nm,但由于200納米以下的波長爲真空紫外線,故可被空氣吸收,因此UVC可穿越大氣層的波長介于200-280nm,其波長越短、越危險,但又由于可被臭氧層所阻隔,只有少量會到達地球表面。

UV殺菌的機理

UV能夠破壞微生物的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)分子結構,使細菌死亡或不能繁殖,從而達到殺菌的目的。

UV殺菌波段

根據國際紫外線協會的說法,“對于水和空氣消毒非常重要的紫外線光譜(‘殺菌’區域)是被DNA(某些病毒中爲RNA)吸收的範圍。這個殺菌波段大約是200-300nm”。

已知殺菌波長延伸到280nm以上,現在一般認爲延伸到300nm,然而這也可能隨著更多的研究而改變。科學家已經證明,波長在280nm和300nm之間的紫外光也可以用于殺菌。

殺菌最適合的波長

有一種誤讀認爲254nm是殺菌的最佳波長,因爲低壓汞燈的峰值波長(僅由燈的物理學決定)爲253.7nm。而實質上,如上所述,一定範圍的波長都具有殺菌作用。但一般認爲265nm的波長是最佳的,因爲此波長爲DNA吸收曲線的峰值。所以,UVC是最適合用來殺菌的波段。

曆史爲何選擇了UVC LED

從曆史上看,汞燈曾是UV殺菌的唯一選擇。但是,《關于汞的水俣公約》自2017年8月16日起已對我國正式生效,公約要求,自2021年1月1日起,禁止生産和進出口所規定的含汞産品,而汞燈也在此列。所以,留給汞燈的時間不多了,而UVC LED是當今看來唯一靠譜的替代方案。

當然,這種轉變也是大家喜聞樂見的,UVC LED元件的小型化特點給應用場景帶來更多想象空間,很多都是傳統汞燈無法實現的。此外,UVC LED還具有啓動快速、允許的開關次數更多、可用電池供電等諸多優勢。

UVC LED應用場景

根據LEDinside《2018紫外線LED應用市場報告-固化、醫療、殺菌》顯示,表面殺菌、靜止水殺菌、流動水殺菌將成爲未來五年固化市場之外(2018-2022)主要成長動能。按照不同的應用場景,未來在這些應用上我們興許就能見到UVC LED的身影:

表面殺菌:醫療器具、母嬰用品、智能馬桶、冰箱、餐具櫥櫃、保鮮盒、智能垃圾桶、保溫杯、電扶梯扶手及自動售票機按鈕等高頻公共接觸表面等;

靜止水殺菌:飲水機水箱、加濕器、制冰機;

流動水殺菌:流動水殺菌模塊、直飲水機;

空氣殺菌:空氣淨化器、空調。

如何選擇UVC LED

可以從光功率、峰值波長、壽命、出光角等參數出發進行選擇。

光功率:當前市場上可供選擇的UVC LED光功率檔從2mW、10 mW到100 mW不等。不同應用對功率需求不一。一般來說,可以結合照射距離、動態需求還是靜態需求來匹配光功率。照射距離越大,越是動態需求,所需光功率越大。

峰值波長:如上所述,265nm是殺菌的最佳波長,但考慮到各廠家峰值波長均值差異不大,實際上光功率才是衡量殺菌效率的最重要指標。

壽命:依據具體應用的使用時間來考量對壽命的需求,找到最匹配的UVC LED,適合的才是最好的。

出光角:采用平面透鏡封裝的燈珠出光角通常在120-140°之間,采用圓球透鏡封裝的出光角在60-140°之間可調。實際上,無論選用多大出光角的UVC

LED,都可以通過設計足夠多的LED來完全覆蓋到需要的殺菌空間。在對殺菌範圍不敏感的場景,小的出光角可以使得光線更加集中,從而殺菌時間更短。

UVC LED面臨的技術挑戰

縱觀上文所述,UVC LED似乎一切都很美好,“真香”!

但是,如一切發展中的事物那樣,它也面臨著成長的煩惱。從外延到芯片再到封裝,UVC LED無不面臨著挑戰。












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