軌道交通已經(jīng)成為我們最主要的出行方式之一，但是由于車廂內(nèi)環(huán)境相對密閉且人員較為密集，極易導致我們感染細菌病毒和相互傳染，所以軌道交通空氣消毒對于阻斷病毒和細菌傳播、減少感染風險有重要意義。

 

2020年，中科潞安半導體技術(shù)研究院與中車集團簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方合作探討將在部分高鐵車廂上安裝UVC LED殺菌裝置并進行試運行，這將成為國內(nèi)首次將深紫外殺菌應用于軌道交通場景。目前，項目已經(jīng)完成了樣品的安裝及調(diào)試。

本項目中主要產(chǎn)品是UVC LED殺菌模塊。殺菌模塊分別安裝在高鐵車廂空調(diào)的進風口和回風口，本項目分別針對進風口和回風口的空氣流動進行模擬計算，以此為依據(jù)設計殺菌模塊的結(jié)構(gòu)、配光與數(shù)量。經(jīng)過對樣品應用情況的檢測和計算，具體應用效果如下：空調(diào)進風口速為3.7m/s，回風口的風速為3.0m/s，其中，回風口只回收車廂內(nèi)70%的空氣，剩余30%為車外空氣。每節(jié)進風道采用4個 UVC LED進行殺菌，每個燈具光功率≥500mW，以殺滅90%白色葡萄球菌所需的紫外線照射劑量計算，完成整個車廂空氣殺菌約需要20min；每個回風道采用3個UVC LED燈具進行殺菌，每個燈具光功率≥500mW，以殺滅90%白色葡萄球菌所需的紫外線照射劑量計算，完成整個車廂空氣殺菌約需要33min。

 

中科潞安提供

空調(diào)殺菌消毒模塊應用

本項目是將紫外LED殺菌消毒模塊用于家用空調(diào)系統(tǒng)中。深紫外殺菌模塊關(guān)鍵元器件全部為國產(chǎn)，由紫外上游芯片企業(yè)山西中科潞安紫外光電科技有限公司、中游封裝企業(yè)山西華微紫外半導體科技有限公司、模塊企業(yè)青島海達維健康科技有限公司和終端家電企業(yè)海爾共同開發(fā)。
 

該深紫外殺菌模塊在海爾空調(diào)“雷神者”系列上普遍使用，空調(diào)工作時用戶通過遙控器上的健康按鍵啟動內(nèi)置的紫外殺菌模塊，對室內(nèi)空氣進行物理殺菌。
 

此外，中科潞安最新推出的新款“晉芯守護”機器人，搭載由中科潞安自主研發(fā)的深紫外LED消毒模組，配合UVA+光觸媒、高效過濾器等技術(shù)，可實現(xiàn)500-1000㎡/h的大空間空氣消毒處理能力，目前該產(chǎn)品已在全國消毒產(chǎn)品網(wǎng)上備案信息服務平臺取得衛(wèi)消證備案，可廣泛使用于機場、高鐵站、大型體育場館、會議中心、市民政務中心等大空間空氣消毒應用中。

 

 

目前紫外LED殺菌消毒用量最多的還是個人和家庭消費品，包含了消毒包、消毒水杯、牙刷盒等多樣化的形式。應用場景日漸豐富，小到殺菌包、母嬰產(chǎn)品、UVC殺菌手電筒，大到UVC凈水器、UVC消毒機器人等，深紫外LED消毒、殺菌、凈化有望逐步從高附加功能演變?yōu)榧译?、家居、廚衛(wèi)、消費電子、車載等應用領(lǐng)域的標配功能。產(chǎn)品性能不斷得到改善，結(jié)合智能語音、紅外感應、遠程遙控、方向識別、光輸出檢測等輔助功能提高UVC LED產(chǎn)品使用安全性，優(yōu)化產(chǎn)品使用過程。

 

 

 

由于當前UVC LED芯片和器件技術(shù)水平仍有待進一步提升，光輻射效率仍較低，導致即使在部分可以滿足需求的小功率應用領(lǐng)域，同等效果的紫外LED產(chǎn)品價格普遍是汞燈的2-5倍。因此紫外LED殺菌消毒產(chǎn)品的應用推廣，首先有賴于技術(shù)水平的進一步提升。UVC LED外量子效率平均水平約為1-3%，BOLB公司的外量子效率在6.5%左右。與發(fā)展成熟的GaN基藍光LED和AlGaN基近紫外LED相比，UVC LED的光輸出功率和量子效率仍遠不能令人滿意，不能滿足高端家電、高端醫(yī)療、污水處理等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω咝У统杀敬蠊β噬钭贤夤虘B(tài)光源的迫切需求。

 

在UVC LED封裝工藝和技術(shù)的進步關(guān)系到器件的光輻射效率和壽命，高密度無機封裝材料與形式是發(fā)展趨勢。藍光LED封裝材料和形式基本可適用于UVA LED封裝，但適用于UVC LED的陶瓷基板、無機封裝、氣密封裝、提高散熱效果和光提取效率是業(yè)界關(guān)注熱點和發(fā)展方向。

 

 

殺菌消毒用UVC LED技術(shù)方案暫不成熟，應用數(shù)據(jù)需要進一步積累。目前使用的殺菌消毒用傳統(tǒng)紫外光源的波長固定（253.7nm），光源空間光分布均勻。而UVC LED與傳統(tǒng)紫外汞燈的發(fā)光原理不同，光源形態(tài)、峰值波長、光譜分布、空間分布、電源驅(qū)動、散熱要求、二次配光、應用系統(tǒng)均有很大的不同。
 

此外，UVC LED的應用集成技術(shù)和工程化應用難題尚待解決。UVC LED目前還處于產(chǎn)品導入初期，正在逐步打開水和空氣凈化、殺菌消毒、白色家電等應用市場，其發(fā)光功率、電光轉(zhuǎn)化效率以及壽命方面都不盡如人意，進一步發(fā)展還需要應用關(guān)鍵核心技術(shù)和實用化、工程化難題，促進UVC LED相關(guān)產(chǎn)品盡快完善成熟。

 

 

目前，UVC LED產(chǎn)品的國內(nèi)外行業(yè)標準均未推出，這也是影響UVC LED產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的關(guān)鍵因素。

 

標準制定有待隨著市場開啟逐步開展。現(xiàn)行的紫外消毒產(chǎn)品相關(guān)標準均圍繞傳統(tǒng)紫外光源，而紫外LED消毒產(chǎn)品在光電參數(shù)與壽命、均勻性等方面存在一定的標準空白。紫外LED應用市場細分，標準體系建立領(lǐng)域跨度大。

 

紫外LED技術(shù)、市場的不斷發(fā)展，面臨著一系列的計量、檢測的技術(shù)難題。如傳統(tǒng)紫外探頭相應波段單一，多數(shù)只對特定波段紫外輻射（253.7nm、365nm）有響應，而紫外LED輻射帶寬大，探頭光譜靈敏度曲線相差大，造成量值溯源和校準難等問題，導致測量結(jié)果誤差較大。紫外LED需要逐步開發(fā)、形成結(jié)合自身光譜特點傳感探頭、標準光源、校準方法，特別是UVB、UVC波段LED的計量、測試是技術(shù)難點。

 

 

光生物安全是市場推廣需要闡述清楚的重要問題。市場上因紫外殺菌產(chǎn)品操作不當，對人體會造成傷害的新聞屢見不鮮，因此紫外產(chǎn)品安全性設計尤為重要。這就要求企業(yè)在設計產(chǎn)品時結(jié)合不同的應用場景，通過智能化控制、紅外感應等人性化設計避免因錯誤使用造成對人體的傷害。這就要求企業(yè)在設計產(chǎn)品時結(jié)合不同的應用場景，通過智能化控制、紅外感應等人性化設計避免因錯誤使用造成對人體的傷害。因此在應用推廣過程中，要首先對紫外LED產(chǎn)品光生物安全進行全面的宣貫和科普，提升消費者甄別產(chǎn)品的能力。

 

此外，對于紫外線直射的應用產(chǎn)品在材質(zhì)上需要有抗紫外線的要求，因此在產(chǎn)品應用時需考慮紫外輻射對終端產(chǎn)品材料的影響。

 

 

自2020年至今新冠疫情不斷反復，進一步刺激紫外LED消毒產(chǎn)業(yè)發(fā)展。深紫外LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展愈發(fā)回歸理性。企業(yè)由快速投資擴產(chǎn)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品研發(fā)及市場培育。深紫外LED對新冠病毒滅活效果得到了有效驗證；紫外LED殺菌消毒產(chǎn)品由小功率消費品向大功率消毒產(chǎn)品；消毒應用從個人、家庭應用向醫(yī)院、商超、機場、地鐵等專業(yè)領(lǐng)域、公共場所拓展；殺菌消毒工程化示范項目逐漸落地。

紫外LED消毒市場潛力不斷被挖掘，紫外LED消毒產(chǎn)品與應用場景的結(jié)合和共同開發(fā)需要跨領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈上中下游密切合作，需要芯片、封裝、模組、集成應用等各環(huán)節(jié)的協(xié)同作戰(zhàn)，需要生產(chǎn)企業(yè)、檢測機構(gòu)、研究院所、認證及市場管理機構(gòu)等各主體積極參與。