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疫情下的産業脈動:深紫外LED,一個可以預見的新興産業
2020-02-13 12:53:54 來源: 新華網
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  新華網北京2月13日電(淩紀偉)疫情突如其來,一些平常不被關注的垂直品類迅速走紅。口罩、護目鏡、消毒水等與疫情防控相關的物資成為搶手貨。經此一疫,全社會增進了健康意識,消毒清潔行業在保障人民生命健康中的地位無疑獲得提升。其中,紫外線殺菌作為一種消毒防護手段,也因為疫情而悄悄加快成長步伐。

  防控疫情,紫外殺菌燈如何發揮作用,未來紫外殺菌技術朝著什麼方向演進,紫外殺菌應用層面面臨哪些困惑?針對這些問題,近日記者採訪了多位專家和業內人士。

  戰“疫”:紫外線能有效滅活冠狀病毒

  紫外線消毒殺菌是古老而又行之有效的方法。太陽底下曬被子就是最原始的利用紫外線除螨、消毒殺菌。

  非典時期,中國疾病預防控制中心病毒病預防控制所的專家發現,使用強度大于90μW/cm2的紫外線照射冠狀病毒30分鐘,可以殺滅SARS病毒。《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》中指出,新型冠狀病毒對紫外線敏感。近期研究發現,新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒存在相關性。因此理論上科學合理使用紫外線可有效滅活冠狀病毒。

  半導體照明聯合創新國家重點實驗室主任、中國科學院半導體研究所研究員李晉閩介紹説,紫外線消毒殺菌的原理就是利用高能量的紫外光打斷DNA雙螺旋鏈,從而達到對細菌和病毒的滅活。

  據了解,相比化學殺菌消毒,紫外線的優勢是殺菌效率高,滅活一般在幾秒內完成,而且不産生其它化學污染物。正因為操作方便,可適用于所有空間,紫外殺菌燈在各大電商平臺成為搶手貨。在一線醫療衛生機構,它也是重要的殺菌消毒設備。

  以此次疫情較重的武漢為例,當地醫療機構對紫外燈具需求較大。為了馳援疫情防控,1月28日,昕諾飛(中國)向武漢火神山醫院捐贈930套紫外消毒燈。1月31日,歐司朗中國向武漢市第一、第四、第五醫院捐贈500多套紫外除菌燈具。這些專業的紫外除菌燈具,不僅能消除醫院室內的病毒,還能在很大程度上減輕護士的日常消毒工作,讓護士們留出更多時間照顧病人。

  昕諾飛(中國)向記者表示,不僅是在醫院,紫外殺菌燈還可對微生物進行滅活。家庭可通過安裝紫外線凈水係統凈化用水,配有紫外燈的空氣凈化器可對空氣中漂浮的細菌進行無害化處理。

  深紫外LED,一個可以預見的新興産業

  紫外線實現有效殺菌消毒需要滿足一定要求。李晉閩説,要注意紫外線光源的波長、照射劑量和時間。即必須是波長280nm以下的UVC波段的深紫外光,對不同的細菌和病毒要滿足一定的照射劑量和時間,否則不能滅活。

  據中國科學院半導體研究所研究員閆建昌介紹,根據波長劃分,紫外波段可分UVA、UVB、UVC不同波段。“UVC是波長最短能量最高的一個波段,實際上對于殺菌消毒,真正最有效的就是UVC這個被稱為深紫外的波段。”他説。

  目前,在民用和工業領域消毒殺菌應用的深紫外光源大多是汞燈。由于汞對人類社會和環境的重大影響,從今年開始,限定汞使用和排放的國際《水俁公約》正式生效,傳統的汞燈將限制、禁止生産和使用,並逐步退出市場。開發出一種全新的環保、高效紫外光源,成為了擺在人們面前的一項重要挑戰。而基于氮化鎵寬禁帶半導體材料的深紫外LED成為這一新應用的不二選擇。這一全固態光源體積小、效率高、壽命長,僅僅是拇指蓋大小的芯片模組,就可以發出比汞燈還要強的紫外光。

  李晉閩認為,採用深紫外LED替代傳統汞燈,在消毒殺菌的應用類似于白光LED替代傳統光源在照明領域的應用,將形成一個巨大的新興産業。

  過去十多年裏,我國半導體照明産業蓬勃發展,形成了如今超過8000億元的巨大産業規模。深紫外LED如果實現對汞燈的替代,就意味著在未來十年,深紫外産業將會發展成為一個像LED照明一樣的新的萬億産業。

  “通過這次疫情,人們對紫外深紫外LED會給予高度重視,特別是關注到人們的公共衛生安全,為紫外深紫外LED提供了一個很好的發展機遇。”李晉閩説。

  從目前的應用來看,深紫外LED在水凈化、空氣凈化、生物探測等民用領域應用廣泛。此外,紫外光源的應用還遠不止殺菌消毒,在生化探測、殺菌醫療、聚合物固化及工業光催化等諸多新興領域也有廣闊前景。

  基于深紫外巨大的應用潛力,閆建昌深信,深紫外LED完全有可能發展成為一個不同于LED照明的新興的萬億産業。他説,由于LED具有小巧便攜、環保安全、易于設計等優點,深紫外LED應用范疇更容易被拓展到便攜式消毒電子産品中,比如母嬰消毒器、電梯扶手殺菌機、迷你洗衣機內置UV殺菌燈、掃地機器人等。

  深紫外LED技術創新仍在路上

  盡管前景一片光明,但不可否認,深紫外LED目前還處于發展初期,光功率、光效、壽命等都還不盡人意,UVC-LED這類産品還需進一步完善成熟。

  閆建昌認為,深紫外LED産業的首要技術瓶頸在于外延,亟需深紫外專用的MOCVD設備的支撐。“國內現有的用于藍光LED外延的1700臺MOCVD設備並不適于深紫外LED。”他説,深紫外LED在技術層面仍面臨從核心材料到器件工藝的許多挑戰,産業化技術的突破和進步是市場發展的根基。

  雖然深紫外LED産業化面臨種種挑戰,但技術一直在向前進步。

  去年5月,全球首條年産3000萬顆大功率紫外LED芯片量産生産線便在中科潞安正式投産,實現了大規模的LED芯片技術産業化與核心器件國産化。

  三安光電自2014年涉足深紫外UVC領域,針對已知有效殺菌波段已開發多種尺寸UVC芯片及小中大及超大功率UVC LED産品。記者從該企業了解到,針對此次疫情,三安光電希望同各大科研機構、院校聯手,提供有效殺菌波段UVC LED,針對此次新型冠狀病毒紫外照射滅菌試驗及研究。

  隨著技術進步、學科交叉、應用融合,不斷催生新的應用領域,標準也需要不斷完善。“現有的紫外標準都是基于傳統汞燈的,目前紫外LED光源迫切需要從測試到應用的一係列標準。”閆建昌説。

  在深紫外殺菌消毒方面,標準化的確面臨著一係列挑戰。比如,紫外汞燈殺菌主要在253.7nm,而UVC LED波長主要分布在260 - 280nm,這為後續應用的解決方案帶來一係列差異。

  記者從國家半導體照明工程研發及産業聯盟了解到,為填補標準化空白領域,聯盟標準化委員會發揮團體標準快速響應市場需求的優勢,開展了對計量、標準、檢測等方面的調研,積極布局標準化體係,編寫了《紫外LED標準化體係報告》,啟動了《紫外LED技術與應用術語和定義》《紫外LED殺菌消毒技術報告》,未來將逐步構建匹配UVC LED規模市場的新的標準化體係。

  新冠肺炎疫情普及了大眾對于紫外殺菌消毒的認知,無疑會促進紫外LED産業的發展,目前行業人士對此深信不疑,認為行業面臨快速發展的機遇。未來,深紫外LED産業的發展壯大,需要上下遊各方的團結協作,才能把這塊“蛋糕”做大。

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【糾錯】 責任編輯: 冉曉寧
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