深紫外LED技术疫情防控中显身手

新型冠状病毒疫情让“消毒”成为高频词汇,75%浓度的酒精、84消毒液、免洗洗手液等一度成为紧缺物资。而深紫外(UVC)LED作为新的消毒方式,也一跃成为当前的热点。

“在此次新型冠状病毒疫情的防控中,紫外杀菌消毒是被广泛认可的一种方式,深紫外LED在公共卫生方面的应用前景也受到广泛关注。”国家半导体照明工程研发及产业联盟理事长吴玲告诉科技日报记者。

紫外杀菌技术是医学上最常用和最古老的杀菌技术之一,迄今为止已有百余年历史。据了解,除了真空紫外,深紫外是紫外波段中波长最短、能量最高的一个波段,具有直接杀菌消毒能力,主要用在水和空气的净化、杀菌消毒以及生物探测等方面。

半导体照明联合创新国家重点实验室主任李晋闽介绍说,目前在民用和工业领域消毒杀菌应用的深紫外光源大多是汞灯。由于汞对人类社会和环境的影响,从今年开始,限定汞使用和排放的国际《水俣公约》正式生效,传统汞灯将被限制、禁止生产和使用,并逐步退出市场。开发出一种全新的环保、高效紫外光源,成为摆在人们面前的一项重要挑战。

“基于氮化镓第三代半导体材料的深紫外LED成为这一新应用的不二选择,这一全固态光源体积小、效率高、寿命长,仅仅是拇指盖大小的芯片模组,就可以发出比汞灯还要强的紫外光。”李晋闽说。

《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第六版)》中指出,新型冠状病毒对紫外线敏感。吴玲介绍道,在此次疫情防控中,大致有三类深紫外LED产品被广泛应用:表面杀菌消毒用具,如多功能杀菌仪等;生活类便携式杀菌器具,如便携式杀菌棒、杀菌盒等;深紫外LED空气杀菌净化类产品,如加湿器、除湿器、壁挂式紫外线消毒杀菌器等。

“这些应用让行业发掘了更多的应用场景和产品设计方向。”吴玲表示。

李晋闽则表示,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为一个像LED照明一样的新的万亿产业。

但挑战与机遇同在。深紫外LED是本世纪初才发明的一项技术,目前还处于产品导入初期,辐射功率、辐射效率、寿命等方面都不尽如人意。产品应用和推广受限于杀菌消毒效果不直观,替换现有低压汞灯产品又受到技术发展阶段的限制,普及起来并不容易。

李晋闽指出,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挑战,技术的突破和进步是市场发展的根基。

吴玲认为,当前迫切需要补齐的是标准缺失短板。现有的紫外标准都是基于传统汞灯制定的,紫外LED光源迫切需要从测试到应用的一系列标准。

“为填补标准化空白领域,联盟标准化委员会发挥团体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,积极布局标准化体系,编写了《紫外LED标准化体系报告》,启动了《紫外LED技术与应用术语和定义》《紫外LED杀菌消毒技术报告》,未来将逐步构建匹配紫外LED市场需求的标准化体系。”吴玲说。

作为产业联盟负责人,吴玲强调,产业上下游的团结协作才能把深紫外LED这块“蛋糕”做大。除了完善技术标准体系外,今后还要不断加大产业链各环节“产学研用”协同技术攻关力度,从深紫外LED产业的源头,层层突破,把产品的性能、可靠性等持续提升,逐步满足各种应用的需求,解决产业发展的基础技术瓶颈问题。