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当前,新型冠状病毒仍在持续,对产业及企业造成了一定程度的影响,也牵动着各行各业人们的心。在此形势下,中国、极智头条,在国家半导体工程研发及产业联盟、第三代半导体产业技术创新战略联盟指导下,开启疫情期间知识分享,帮助企业解答疑惑。助力我们LED企业和产业共克时艰!

本期,我们邀请到青岛杰生电气有限公司工程技术应用研究员张国华,带来了 “紫外LED应用产品实践及市场预判”的精彩主题分享,以下为文字实录:

一、紫外杀菌消毒与传统汞灯对比

LED不但已经实现了全色发光, 而且还可以发出红外和紫外光。紫外主要是指400nm以下到100nm之间这个波段,这个紫外波段又分为UVAUVBUVCUVV,其中,200nm100nmUVV波段,只能在真空中传播。UVA 为灼伤波段 (目前主要用途固化),UVB为 医疗波段(医疗修功能),深紫外UVC为日盲波段(杀菌等)。可以看出,杀菌跟波长息息相关,只有UVC波段可以杀菌,不是紫外线都有杀菌作用。另外,紫外线杀菌也需要一定的剂量,这点也需要注意。


深紫外杀菌已有上百年的历史,每次病毒肆虐的时候,大家都会特别重视紫外线,紫外线杀菌是非常有效的方式,应用非常广泛。

杀菌的有效波段来看,波长应该在240nm-280nm之间,汞灯的紫外主要波长是254nm,紫外LED的波长一般常用的在275nm。有研究指出,265nm波段杀菌最有效,不过,从实践研究来看,254nm275nm的杀菌效果在一个量级,不分上下。目前新型冠状病毒横行,研究实践发现,杀灭新型冠状病毒,杀菌率:99.99%,需要的剂量为1445uJ/cm2

高效杀菌一览表         
   

紫外LED的诞生是紫外线光源的一场革命,深紫外LED与传统的水银汞灯相比具有,安全(低电压、无臭氧产生,无汞)、高效(单位面积的光强比汞灯高出1000倍以上)、环保(紫外LED不含任何有毒物质)、节能、可靠(开关特性和使用寿命两方面)等优点。

传统水银灯与新型紫外LED对比


深紫外LED与传统的水银汞灯,各有优势,但不是简单的替代关系。紫外LED主要以开发新的应用领域为主,但随着水俣公约的生效,禁汞的实施,对UV-LED的应用会越来越广,需求量会越来越大。

紫外LED的产业

  紫外LED应用领域

 

 

二、使用方法及应用场所注意事项

1.UV-LED 使用方法

低电压:单颗小芯片:5.5V-8V20-100mA

易控:智能化控

开关特性:即杀即用,不怕频闪。

散热条件:目前能量转换效率仅2-5%,造成UV-LED正常工作时发热严重,散热显得尤为重要。

 

2.使用场所注意事项

空气类杀菌:(基础研究和测试情况)

利用深紫外线的杀菌功能可以有效阻断细菌尤其是病毒在空气中的传播。可应用产品包括空调(家用空调、大型空调)、加湿器、除湿器、空气灭菌器(台式、车载)等,杀菌效率很高。


食品类杀菌:(基础研究和测试情况)

利用深紫外线直射附着保鲜膜的食品,可有效杀灭细菌和霉菌甚至是病毒,延长食品的保质期。可应用产品:冰箱、各种消毒柜、除湿器、空气灭菌器(台式、车载)

 

洁净水类杀菌:(基础研究和测试情况)

利用深紫外线在水中的穿透性,可有效杀灭细菌和病毒,保证饮水安全。可应用产品:家用饮水机、消毒水杯、鱼缸杀菌、消毒笔等各种消毒饮水器具。

 

与传统的汞灯相比,流动水动态杀菌具有诸多优点,包括即杀即用,高效,大大延长了UV-LED的使用寿命。LED属于固态发光的冷光源,对水没有加热现象。UV-LED无任何臭氧产生,对水的口感无任何影响。UV-LED本身无毒无害,在水的消毒中非常安全可靠。

 

需要注意的是,杀菌与抑细菌生长是不同的概念,杀菌是杀灭已存在的细菌。抑细菌生长是预防和抑细菌感染和生长。两种场合对所需的紫外线光通量差别巨大,可以形象地比喻为房间卫生的彻底清扫和保洁。

 

医疗器械类:利用深紫外线的杀菌消炎、止痛、刺激抗体生长加快愈合等功能可以用于血疗和光治疗两大领域。

 

三、紫外杀菌口罩方案及相关产品应用案例

目前新型冠状病毒给全民健康带来威胁,该病毒的传播途径主要是飞沫传播,引发呼吸道和肺部疾病。口罩是预防的重要工具,病毒的突然流行的,导致口罩难买,口罩杀菌方案的创意也由此而来。

 

目前常用的口罩,比如N95或者医用口罩,过滤效果很好,但是长时间佩戴,容易呼吸困难,尤其是ICU病房里和急诊科的医生,佩戴时间长,感觉非常憋闷。

 

杀菌口罩的方案是:口罩带有特进风系统以及过滤和杀菌功能,在口鼻处形成微正压,类似于我们半导体行业的洁净厂房洁净工作原理。洁净的同时也保证呼吸通畅。这样呼吸会非常轻松,面部呼吸区的正压,使得呼吸没有任何阻力。

 

同时开发用于感染病毒患者的专用口罩,可以在出气系统进行杀菌过滤,保证呼出的气体洁净不含病毒。阻断呼吸的传染途径。

好消息!据了解,目前杀菌口罩已有企业开始量产,值得期待。

 

四、紫外应用产品技术进展及趋势预测

1.发展机遇

面对这次突发新型冠状病毒毒疫情,卫生健康类产品得到普遍的重视和认可。因为微生物的杀菌,体验感很差,对营销不利。因为病毒和细菌是否被杀死,肉眼是看不到的。

当前杀菌市场还需要培育和引导。不过,这次疫情的突发失控,市场对卫生产品加倍重视,对我们紫外杀菌产品带来巨大机遇和挑战。

 

2产品技术进展与趋势

紫外LED产品技术性能提升很快, 而我们杰生(圆融)的目标始终是力求把UV-LED的性价比做到最好。目前紫外LED寿命已超10000小时。

 

从紫外LED产业发展来看,深紫外LED专用的MOCVD设备,是目前深紫外LED产业化是一个瓶颈,如果能有像用于蓝光LED一样的大规模生产的外延设备,将对于提高紫外LED生成效率,大幅度降低成本,起着关键作用。而芯片和封装与目前蓝光工艺差别不是很大。

 

外延芯片技术方面,除了图形衬底,还有同质外延衬底即氮化铝衬底等技术探索。从封装环节来看,封装成本占比还是比较高,需要继续优化以及降低封装的材料成本。

 

紫外LED的应用非常广泛,是全新的具有挑战的市场,根据市场的需要开发应用产品非常重要。

 

3.携手紫外探测一起发展

目前紫外探测器技术进步很快,对紫外LED的应用非常有帮助。紫外探测与紫外发光在应用方面相辅相成,可以说是一对孪生兄弟。

 

以口罩为例,假如带有杀菌功效的口罩应用到非常危险的场合,就必须要保证杀菌功能的安全正常运行,如果附加了紫外探测功能,就可以随时监控紫外LED的实际工作情况,如果紫外LED工作出现异常,通过探测紫外线发光强度和发光效率,即时反馈报警,就可以保证口罩杀菌的可靠性和安全性。目前紫外探测已在水杀菌消毒领域得到应用。

 

作为多年从事紫外LED生产和销售的企业,依据实际的市场销售情况,说2018年是紫外LED元年,未来十年将是爆发增长的时期,预测是有一定道理的。

 

随着紫外LED技术提升和价格快速下降,加上新的应用领域不断扩大,市场容量巨大,紫外LED及其应用市场具有万亿市场规模的说法,是有依据和值得期待的。

期望在联盟的引领下,更多的企业和有志之士参与到这个领域来,一个大产业的发展,一定是聚集效应。市场分工越细,产业就会越加成熟。竞争与合作是必然的市场规律。

 

青岛杰生电气有限公司简介:

Ø  2001年创建:主要从事研生产氮化镓基高铝组份的MOCVD外延生长设备

Ø  2009年美国归国博士团队加入,开始了深紫外LED的研和批量生产,是国内最早从事深紫外LED生产的企业。

Ø  2015年被圆融光电科技有限公司收购。

 

(文字根据直播内容编辑整理,略有删减)

注:长按识别二维码关注公众号,回关键词 “213” 获取完整直播会议PPT《张国华:紫外LED应用产品实践及市场预判》。

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