杀菌新配方：UV-C LED
从某种程度来说，疫情正加速推动着新消毒解决方案的开发进程。
2020年疫情爆发后，uv-c led迅速“成名”，后来虽然伴随疫情反复时有起伏，但对于消杀市场，uv-c led仍是一种极具潜力和挑战性的解决方案。
艾迈斯欧司朗的应用工程师alexander wilm 与开发工程师hans lugauer携手致力于uv-c led开发，以使其适合批量生产。他表示：“即使在‘正常’条件下，我们也不乏潜在对uv-c的应用。疫情的肆虐使消毒领域出现新解决方案——uv-c辐射。现在，我们每天都可以发现很多可能的应用。”
据trendforce 2022深紫外线led最新报告分析2021-2026年uv-c led市场规模年复合增长率为24%。
长期来看，空气杀菌与大型表面杀菌仍是uv-c led在终端应用中重点布局的领域。同时，uv-c led也正显现自身潜力，逐步在原厂汽车空调、动态水杀菌、制造业设施与工厂自动化应用中“施展拳脚”。
1、未来单品：便携式杀菌利器
尽管如今使用短波低压放电灯对水、空气和物品表面进行灭菌和消毒大行其道，但lugauer认为使用uv-c辐射进行消毒的未来取决于led：“与传统解决方案相比，其灵活性更高，体积更小。可频繁打开与关闭，无需担忧任何问题，且耐振动。
有鉴于此，全新应用应运而生，例如可存放在夹克口袋中的移动式消毒设备。“我们将其称为‘便携式杀菌利器’”lugauer认为这是每个人当下梦寐以求的产品。该应用距离真正普及尚有不少难点：“除效率外，安全性是最大的挑战——必须确保uv-c辐射不会对皮肤或眼睛构成威胁，”他的同事 wilm 补充道：“该原则适用于所有uv-c产品，因为此类产品会对人和环境构成一定危险。”
这也正是使用uv-c光对穿着防护服员工进行消毒时，应佩戴可抵挡uv-c辐射口罩和手套的原因所在。在各个房间中穿梭时，使用uv-c消毒物品表面的特殊机器人都配有传感器，有人靠近时会立即关闭。
2、无菌化开启多元应用
众所周知，汞灯存在诸多不足，比如空间狭小时可能会受到振动和冲击；无法承载高点火电压。而uv-c led可有效弥补此类不足，堪称替代汞灯的明智之选，例如led更加坚固不易碎的结构特征会防止玻璃破裂和汞溢出对人构成危险；其次就寿命来讲，目前汞灯的平均寿命约为6,500小时，而uv-c led的l70大于1万小时……
“uv-c led适用于不同应用，例如对出租车、公共汽车或共享汽车中的物品表面进行消毒。我坚信，一旦uv-c led性能改善，且成本进一步下降，其他令人兴奋的应用必将如雨后春笋，破土而出。
据trendforce分析，2022年uv-c led应用市场包含家电、公共空间与制造应用、动态水杀菌、汽车空气杀菌、医疗、生命科学与农业应用等。
随着uv-c led产品技术日趋成熟以及价格日渐合理，uv-c led家电需求市场稳定成长。同时，疫情虽催生uv-c led于2020年快速进入入中国车用空气杀菌市场，然而led元件仍需遵循 aec-q102规范，因此，预计2024-2025年才是uv-c led在汽车空气杀菌中的真正导入时机。
除此之外，随着uv-c led光学功率与产品寿命提升至工业/商业要求，将有机会于2026年正式进入工业/商业动态水杀菌市场。
3、为何杀菌效果显著？
为何紫外光在对抗病菌方面效果卓著？uv-c解决方案如此有效的主要原因在于地球表面不存在天然的uv-c辐射。uv-c辐射几乎被地球臭氧层全部吸收并阻隔。因此，细菌和病毒尚未进化出针对uv-c辐射的任何防御机制。
短波uv-c辐射（200至280纳米）是能量最大的uv辐射的组成部分。波长低于280纳米的紫外光可破坏微生物rna或dna螺旋中的化学键。这可撕裂遗传信息。因此，病毒或细菌不再具有传染性，即无法繁殖。uv-c辐射的“杀伤因子”（换言之，必要剂量）因微生物而异。由于265nm紫外线对生物细胞中的dna和rna分子结构的破坏力最强，因此理论上杀菌效果最好。lugauer对此补充解释道：“由于uv-c led效率随波长下降而降低，因此我们一方面优化led波长以实现高效率；另一方面，我们注重合理能效，同时产生高水平的有效辐射。”
4、寻找新材料
事实上，uv-c led的创新性离不开材料系统的加持。uv-c led由氮化铝镓(algan)构成。从化学角度而言，和用于蓝色和绿色led，且大家更熟悉的氮化铟镓(ingan)极为相似。因此，几乎适用于所有芯片生产中的制造过程——只有外延过程完全不同。
但如果想做到紫外就需要往ingan中不断掺杂铝，铝掺杂得越多，波长就降得越低，但同时由于掺杂率的问题，芯片的效率也会逐次降低，这也是为什么很多厂商在做uv-c led时尽量不把波长做得太短的原因。其次，ingan要外延制造algan半导体晶体，还需要高达1400℃的高温。
此外，有些新工艺只能经过专门设计外延工厂中进行。更重要的是，led封装需要特殊封装材料以增加芯片光输出。常规led中通常用于此目的的透明硅胶材料在受到高能uv-c光子照射时会很快分解。因此，要找到并测试对uv-c光足够稳定且透明的新材料，绝非易事。作为唯一可透过uv-c的材料，特殊石英玻璃正是不二之选。
5、准备就绪，迎接未来
“解决基本生产流程和材料问题后，我们亟需应对效率和可靠性问题。要实现经济、高质量地生产uv-c led，大量的开发工作必不可少。当下情况与十年前情况颇为类似，当时通用照明用的led仍效率低下且价格昂贵，而现在该情况已从根本上得到改变。对于uv-c led而言，改变也将随即而至。” lugauer说道。这一喜报足以为未来应对病菌挑战注入强心针。
目前，艾迈斯欧司朗已推出275nm波长下的uv-c led系列产品。此外，其聚焦273nm波长推出的100mw大功率的uv-c led产品oslon® uv 6060，也将成为大流速流水消杀的一个新选择。
事实上，就在去年2月份，艾迈斯欧司朗收购了美国深紫外led供应商bolb inc约20%的股份，旨在通过该项战略投资，进一步扩展在uv-c灭菌应用领域的技术与产品布局。可以说，不论是uv-c led，亦或是艾迈斯欧司朗在其领域的未来表现，都值得业界期待。
银月光科技深耕健康智慧光源，向市场提供全品类紫外uva uvb uvc led，红外，ir led vcsel产品和方案服务，在国内市场拥有数百家优质合作伙伴，共同推动月光科技创造健康智慧生活的事业。
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艾迈斯欧司朗的应用工程师alexander wilm 与开发工程师hans lugauer携手致力于uv-c led开发，以使其适合批量生产。他表示：“即使在‘正常’条件下，我们也不乏潜在对uv-c的应用。疫情的肆虐使消毒领域出现新解决方案——uv-c辐射。现在，我们每天都可以发现很多可能的应用。”
据trendforce 2022深紫外线led最新报告分析2021-2026年uv-c led市场规模年复合增长率为24%。
长期来看，空气杀菌与大型表面杀菌仍是uv-c led在终端应用中重点布局的领域。同时，uv-c led也正显现自身潜力，逐步在原厂汽车空调、动态水杀菌、制造业设施与工厂自动化应用中“施展拳脚”。
1、未来单品：便携式杀菌利器
尽管如今使用短波低压放电灯对水、空气和物品表面进行灭菌和消毒大行其道，但lugauer认为使用uv-c辐射进行消毒的未来取决于led：“与传统解决方案相比，其灵活性更高，体积更小。可频繁打开与关闭，无需担忧任何问题，且耐振动。
有鉴于此，全新应用应运而生，例如可存放在夹克口袋中的移动式消毒设备。“我们将其称为‘便携式杀菌利器’”lugauer认为这是每个人当下梦寐以求的产品。该应用距离真正普及尚有不少难点：“除效率外，安全性是最大的挑战——必须确保uv-c辐射不会对皮肤或眼睛构成威胁，”他的同事 wilm 补充道：“该原则适用于所有uv-c产品，因为此类产品会对人和环境构成一定危险。”
这也正是使用uv-c光对穿着防护服员工进行消毒时，应佩戴可抵挡uv-c辐射口罩和手套的原因所在。在各个房间中穿梭时，使用uv-c消毒物品表面的特殊机器人都配有传感器，有人靠近时会立即关闭。
2、无菌化开启多元应用
众所周知，汞灯存在诸多不足，比如空间狭小时可能会受到振动和冲击；无法承载高点火电压。而uv-c led可有效弥补此类不足，堪称替代汞灯的明智之选，例如led更加坚固不易碎的结构特征会防止玻璃破裂和汞溢出对人构成危险；其次就寿命来讲，目前汞灯的平均寿命约为6,500小时，而uv-c led的l70大于1万小时……
“uv-c led适用于不同应用，例如对出租车、公共汽车或共享汽车中的物品表面进行消毒。我坚信，一旦uv-c led性能改善，且成本进一步下降，其他令人兴奋的应用必将如雨后春笋，破土而出。
据trendforce分析，2022年uv-c led应用市场包含家电、公共空间与制造应用、动态水杀菌、汽车空气杀菌、医疗、生命科学与农业应用等。
随着uv-c led产品技术日趋成熟以及价格日渐合理，uv-c led家电需求市场稳定成长。同时，疫情虽催生uv-c led于2020年快速进入入中国车用空气杀菌市场，然而led元件仍需遵循 aec-q102规范，因此，预计2024-2025年才是uv-c led在汽车空气杀菌中的真正导入时机。
除此之外，随着uv-c led光学功率与产品寿命提升至工业/商业要求，将有机会于2026年正式进入工业/商业动态水杀菌市场。
3、为何杀菌效果显著？
为何紫外光在对抗病菌方面效果卓著？uv-c解决方案如此有效的主要原因在于地球表面不存在天然的uv-c辐射。uv-c辐射几乎被地球臭氧层全部吸收并阻隔。因此，细菌和病毒尚未进化出针对uv-c辐射的任何防御机制。
短波uv-c辐射（200至280纳米）是能量最大的uv辐射的组成部分。波长低于280纳米的紫外光可破坏微生物rna或dna螺旋中的化学键。这可撕裂遗传信息。因此，病毒或细菌不再具有传染性，即无法繁殖。uv-c辐射的“杀伤因子”（换言之，必要剂量）因微生物而异。由于265nm紫外线对生物细胞中的dna和rna分子结构的破坏力最强，因此理论上杀菌效果最好。lugauer对此补充解释道：“由于uv-c led效率随波长下降而降低，因此我们一方面优化led波长以实现高效率；另一方面，我们注重合理能效，同时产生高水平的有效辐射。”
4、寻找新材料
事实上，uv-c led的创新性离不开材料系统的加持。uv-c led由氮化铝镓(algan)构成。从化学角度而言，和用于蓝色和绿色led，且大家更熟悉的氮化铟镓(ingan)极为相似。因此，几乎适用于所有芯片生产中的制造过程——只有外延过程完全不同。
但如果想做到紫外就需要往ingan中不断掺杂铝，铝掺杂得越多，波长就降得越低，但同时由于掺杂率的问题，芯片的效率也会逐次降低，这也是为什么很多厂商在做uv-c led时尽量不把波长做得太短的原因。其次，ingan要外延制造algan半导体晶体，还需要高达1400℃的高温。
此外，有些新工艺只能经过专门设计外延工厂中进行。更重要的是，led封装需要特殊封装材料以增加芯片光输出。常规led中通常用于此目的的透明硅胶材料在受到高能uv-c光子照射时会很快分解。因此，要找到并测试对uv-c光足够稳定且透明的新材料，绝非易事。作为唯一可透过uv-c的材料，特殊石英玻璃正是不二之选。
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事实上，就在去年2月份，艾迈斯欧司朗收购了美国深紫外led供应商bolb inc约20%的股份，旨在通过该项战略投资，进一步扩展在uv-c灭菌应用领域的技术与产品布局。可以说，不论是uv-c led，亦或是艾迈斯欧司朗在其领域的未来表现，都值得业界期待。
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