疫情下的产业脉动:深紫外LED,一个可(kě)以预见的新(xīn)兴产业
突如其来的疫情,让一些平常不被关注的垂直品类迅速走红。口罩、护目镜、消毒水等与疫情防控相关的物(wù)资成為(wèi)抢手货。经此一疫,全社会增进了健康意识,消毒清洁行业在保障人民(mín)生命健康中的地位无疑获得提升。其中,紫外線(xiàn)杀菌作為(wèi)一种消毒防护手段,也因為(wèi)疫情而悄悄加快成長(cháng)步伐。
防控疫情,紫外杀菌灯如何发挥作用(yòng),未来紫外杀菌技术朝着什么方向演进,紫外杀菌应用(yòng)层面面临哪些困惑?针对这些问题,下面我们一起来看看。
战“疫”:紫外線(xiàn)能(néng)有(yǒu)效灭活冠状病毒
紫外線(xiàn)消毒杀菌是古老而又(yòu)行之有(yǒu)效的方法。太阳底下晒被子就是最原始的利用(yòng)紫外線(xiàn)除螨、消毒杀菌。
非典时期,中國(guó)疾病预防控制中心病毒病预防控制所的专家发现,使用(yòng)强度大于90μW/cm2的紫外線(xiàn)照射冠状病毒30分(fēn)钟,可(kě)以杀灭SARS病毒。《新(xīn)型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》中指出,新(xīn)型冠状病毒对紫外線(xiàn)敏感。近期研究发现,新(xīn)型冠状病毒与SARS冠状病毒存在相关性。因此理(lǐ)论上科(kē)學(xué)合理(lǐ)使用(yòng)紫外線(xiàn)可(kě)有(yǒu)效灭活冠状病毒。
半导體(tǐ)照明联合创新(xīn)國(guó)家重点实验室主任、中國(guó)科(kē)學(xué)院半导體(tǐ)研究所研究员李晋闽介绍说,紫外線(xiàn)消毒杀菌的原理(lǐ)就是利用(yòng)高能(néng)量的紫外光打断DNA双螺旋链,从而达到对细菌和病毒的灭活。
据了解,相比化學(xué)杀菌消毒,紫外線(xiàn)的优势是杀菌效率高,灭活一般在几秒(miǎo)内完成,而且不产生其它化學(xué)污染物(wù)。正因為(wèi)操作方便,可(kě)适用(yòng)于所有(yǒu)空间,紫外杀菌灯在各大電(diàn)商(shāng)平台成為(wèi)抢手货。在一線(xiàn)医疗卫生机构,它也是重要的杀菌消毒设备。
以此次疫情较重的武汉為(wèi)例,当地医疗机构对紫外灯具需求较大。為(wèi)了驰援疫情防控,武汉火神山(shān)医院受赠一千多(duō)套紫外消毒灯具。这些专业的紫外除菌灯具,不仅能(néng)消除医院室内的病毒,还能(néng)在很(hěn)大程度上减轻护士的日常消毒工作,让护士们留出更多(duō)时间照顾病人。
不仅是在医院,紫外杀菌灯还可(kě)对微生物(wù)进行灭活。家庭可(kě)通过安装紫外線(xiàn)净水系统净化用(yòng)水,配有(yǒu)紫外灯的空气净化器可(kě)对空气中漂浮的细菌进行无害化处理(lǐ)。
深紫外LED,一个可(kě)以预见的新(xīn)兴产业
紫外線(xiàn)实现有(yǒu)效杀菌消毒需要满足一定要求。要注意紫外線(xiàn)光源的波長(cháng)、照射剂量和时间。即必须是波長(cháng)280nm以下的UVC波段的深紫外光,对不同的细菌和病毒要满足一定的照射剂量和时间,否则不能(néng)灭活。
根据波長(cháng)划分(fēn),紫外波段可(kě)分(fēn)UVA、UVB、UVC不同波段。UVC是波長(cháng)最短能(néng)量最高的一个波段,实际上对于杀菌消毒,真正最有(yǒu)效的就是UVC这个被称為(wèi)深紫外的波段。
目前,在民(mín)用(yòng)和工业领域消毒杀菌应用(yòng)的深紫外光源大多(duō)是汞灯。由于汞对人类社会和环境的重大影响,从今年开始,限定汞使用(yòng)和排放的國(guó)际《水俣公约》正式生效,传统的汞灯将限制、禁止生产和使用(yòng),并逐步退出市场。开发出一种全新(xīn)的环保、高效紫外光源,成為(wèi)了摆在人们面前的一项重要挑战。而基于氮化镓宽禁带半导體(tǐ)材料的深紫外LED成為(wèi)这一新(xīn)应用(yòng)的不二选择。这一全固态光源體(tǐ)积小(xiǎo)、效率高、寿命長(cháng),仅仅是拇指盖大小(xiǎo)的芯片模组,就可(kě)以发出比汞灯还要强的紫外光。
采用(yòng)深紫外LED替代传统汞灯,在消毒杀菌的应用(yòng)类似于白光LED替代传统光源在照明领域的应用(yòng),将形成一个巨大的新(xīn)兴产业。
过去十多(duō)年里,我國(guó)半导體(tǐ)照明产业蓬勃发展,形成了如今超过8000亿元的巨大产业规模。深紫外LED如果实现对汞灯的替代,就意味着在未来十年,深紫外产业将会发展成為(wèi)一个像LED照明一样的新(xīn)的万亿产业。
通过这次疫情,人们对紫外深紫外LED会给予高度重视,特别是关注到人们的公共卫生安全,為(wèi)紫外深紫外LED提供了一个很(hěn)好的发展机遇。
从目前的应用(yòng)来看,深紫外LED在水净化、空气净化、生物(wù)探测等民(mín)用(yòng)领域应用(yòng)广泛。此外,紫外光源的应用(yòng)还遠(yuǎn)不止杀菌消毒,在生化探测、杀菌医疗、聚合物(wù)固化及工业光催化等诸多(duō)新(xīn)兴领域也有(yǒu)广阔前景。
基于深紫外巨大的应用(yòng)潜力,深紫外LED完全有(yǒu)可(kě)能(néng)发展成為(wèi)一个不同于LED照明的新(xīn)兴的万亿产业。由于LED具有(yǒu)小(xiǎo)巧便携、环保安全、易于设计等优点,深紫外LED应用(yòng)范畴更容易被拓展到便携式消毒電(diàn)子产品中,比如母婴消毒器、電(diàn)梯扶手杀菌机、迷你洗衣机内置UV杀菌灯、扫地机器人等。
深紫外LED技术创新(xīn)仍在路上
尽管前景一片光明,但不可(kě)否认,深紫外LED目前还处于发展初期,光功率、光效、寿命等都还不尽人意,UVC-LED这类产品还需进一步完善成熟。
深紫外LED产业的首要技术瓶颈在于外延,亟需深紫外专用(yòng)的MOCVD设备的支撑。國(guó)内现有(yǒu)的用(yòng)于蓝光LED外延的1700台MOCVD设备并不适于深紫外LED。深紫外LED在技术层面仍面临从核心材料到器件工艺的许多(duō)挑战,产业化技术的突破和进步是市场发展的根基。
虽然深紫外LED产业化面临种种挑战,但技术一直在向前进步。
随着技术进步、學(xué)科(kē)交叉、应用(yòng)融合,不断催生新(xīn)的应用(yòng)领域,标准也需要不断完善。现有(yǒu)的紫外标准都是基于传统汞灯的,目前紫外LED光源迫切需要从测试到应用(yòng)的一系列标准。
在深紫外杀菌消毒方面,标准化的确面临着一系列挑战。比如,紫外汞灯杀菌主要在253.7nm,而UVC LED波長(cháng)主要分(fēn)布在260 - 280nm,这為(wèi)后续应用(yòng)的解决方案带来一系列差异。
记者从國(guó)家半导體(tǐ)照明工程研发及产业联盟了解到,為(wèi)填补标准化空白领域,联盟标准化委员会发挥团體(tǐ)标准快速响应市场需求的优势,开展了对计量、标准、检测等方面的调研,积极布局标准化體(tǐ)系,编写了《紫外LED标准化體(tǐ)系报告》,启动了《紫外LED技术与应用(yòng)术语和定义》《紫外LED杀菌消毒技术报告》,未来将逐步构建匹配UVC LED规模市场的新(xīn)的标准化體(tǐ)系。
新(xīn)冠肺炎疫情普及了大众对于紫外杀菌消毒的认知,无疑会促进紫外LED产业的发展,目前行业人士对此深信不疑,认為(wèi)行业面临快速发展的机遇。未来,深紫外LED产业的发展壮大,需要上下游各方的团结协作,才能(néng)把这块“蛋糕”做大。
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