UVCLED在空气杀菌中的应用探讨

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2019新型冠状病毒肺炎疫情爆发至今已持续三个多月，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。

 

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。

 

目前，中科同志已经开发出以深紫外LED杀毒为核心技术的电梯深紫外杀菌消毒系统、出租车深紫外杀菌消毒仪、口罩/手机深紫外杀菌消毒宝、深紫外杀菌消毒马桶盖、深紫外杀菌消毒医用垃圾桶、地铁深紫外杀菌消毒机器人等一系列产品，已经取得阶段性成功，在近期的投放实验中，有着明显的效果，能够充分满足对公共交通、公共场所以及家庭防护等不同场景的需求。相信在不久的将来，此类物理杀菌消毒仪器将以更高的效率和更好的用户体验，取代化学消毒剂，为我们的健康安全保驾护航！欢迎大家致电咨询洽谈：13331091975