那些必須凈化大空間(如醫院房間或飛機艙室)的人,使用耗電量大的水銀燈來產生紫外線。世界各地的公司都在努力提高生產UV-C發光二極管的能力,以提供一種更緊湊、更高效的替代品。本月早些時候,Seoul Viosys宣布Violeds UV LED技術成功在30秒內殺死99.9%的新型冠狀病毒(COVID-19)。
UV LEDs對病毒和細菌都是致命的,因為100-280納米波長的C波段會粉碎遺傳物質。不幸的是,它也被空氣中的氮強烈吸收,所以在一定距離內源必須是強大的才能產生影響。(空氣是一個很強的屏障,太陽的UV-C無法到達地球表面)該公司與Korea University的研究人員合作,顯示其Violed LED模組可以在3厘米的距離30秒消除99.9%的SARS-COV-2病毒。
不幸的是,該公司沒有透露有多少LED用于實現這一目標。假設它和大學的研究人員使用一個單一的Violed CMD-FSC-CO1A集成LED模塊,30秒的劑量最多可以提供600毫焦耳的能量。這有點符合預期。一項關于UVC在N95口罩上殺滅甲型流感病毒能力的研究表明,大約每平方厘米1焦耳就能做到這一點。
雖然3厘米的距離可能在諸如空氣過濾器或凈水器產品這樣的狹小空間內產生作用,但這對于醫院房間的消毒機器人來說是行不通的。例如,GermFalcon飛機機艙消毒器的發明者Arthur Kreitenberg博士上個月告訴IEEE Spectrum,它需要在足夠強的光線下,在30厘米左右的距離內,幾秒鐘內殺死病毒。他說,現在的UV-C LEDs不能產生足夠的光來完成這項工作。但是,GermFalcon的水銀燈以瓦特為單位測量輸出功率,這種功率在能源和體積上都要付出很大的代價。該系統的磷酸鐵電池組必須提供100安培才能產生所需的紫外線功率。
與水銀燈相比,UV-C LEDs的潛在優勢包括缺乏有毒汞、更好的穩健性、更長的壽命、更快的啟動和不同波長的發射,這可能有助于它們發揮殺菌作用。但最重要的可能是他們的潛在效率。
目前,水銀燈比市面上的UV-C LEDs具有更好的壁插效率、電能輸入和光功率輸出。Seoul Viosys母公司Seoul Semiconductor的技術研究員兼副總裁Jae-hak Jeon稱,如今的UV-C LED的墻插效率僅為2.8%,3.3%的系統處于研發階段。水銀燈占15-35%。
水銀燈的優勢預計不會持久,因為研究人員預計UV-C LEDs將遵循與固態照明的藍色發光二極管類似的效率改進路徑。然而,UV-C器件還有很長的路要走。藍色發光二極管通常具有內部量子效率,即注入LED特定部分的電子所產生的光子約為90%。Jeong說,UV-C是30-40%。對于外部量子效率而言,光子發射與電子通過LED的比率更差。藍色LED約占70%,而UV-C設備約占10-16%。
據Jeong說,提高這些數字將需要改進制造工藝和外延技術。這些LEDs通常是用外延法在藍寶石晶片上生長一層晶態氮化鋁來制造的。晶體中的缺陷是限制LED性能的主要因素,因此改進外延工藝是提高LED亮度的一條途徑。
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原文標題:紫外線發光二極管顯示 可在30秒內殺死99.9%的新型冠狀病毒
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