世紀疫情沖擊下,基于UVC LED的消毒殺菌方式因其更環保、便捷而逐步被家用消費市場認可。受益于以ams OSRAM為首的創新領導者的努力,UVC LED的功率和光效節節攀升,其應用范圍逐步擴大至中小型乃至專業場所、水處理等領域,并在結合傳感器、網絡控制等技術后,成為了更智能、更安全、更高效的首選。
作為一家有著深厚技術積累的”百年老店“,艾邁斯歐司朗在 UVC LED領域的技術成果和產品布局如何?有哪些優秀案例可以給行業以啟發?對未來行業發展的展望是怎樣的?艾邁斯歐司朗技術應用經理遲光偉,受邀出席第十八屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA 2021),并做了“UVC LED的技術發展及其創新應用“主題分享。
遲光偉
艾邁斯歐司朗技術應用經理
遲光偉簡要介紹稱,合并后的艾邁斯歐司朗集團將主要專注于消費、汽車、工業和醫療領域,繼續擴大在光學系統的4大核心技術支柱領域布局,即圍繞光源、光學元器件+微型模組、探測器以及相應的算法和軟件等方面發力,為客戶提供整個光學系統的所有部件,進一步增強自身在光學解決方案領域的全球領導者地位。
接著,遲光偉向到場嘉賓和觀眾詳細介紹了UVC殺菌原理、UVC的技術路線選擇、ams OSRAM的UVC LED產品定位和創新應用等,引起到場聽眾的強烈興趣并積極交流探討。
01UVC殺菌原理及效率
按照波長范圍,紫外光(UV)通常分為UVA、UVB、UVC。遲光偉指出,UVC波長短、能量高,通過高能光子打破DNA/RNA結構中最薄弱環節,使得細菌/病毒等微生物繁殖過程失活,實現高效快速的廣譜殺菌效果。
當前,“平均殺菌反應曲線(由IESNA和DIN定義)”是國際化的共識標準,指引業界找到更適合消殺的具體波段。比如,下圖中253nm到300nm區間有一個峰值,意味著對應波長(即265nm)的光源殺菌效果最好。這也是為什么后來整個行業都圍繞著265nm附近來開發UVC殺菌光源的主要原因。
實際的殺菌效果,除了要選對”藥“,即效果更好的、靠近265nm波長的光源,還要考慮“暴露劑量”,其計算方式可以表示為單位面積光功率(W/m2)與暴露時間(s)的乘積。遲光偉強調到,暴露劑量非常重要,為達到較佳消殺效果,往往要求暴露劑量要針對不同病原體,達到甚至超出目標消殺效果所需。
02275nm UVC LED成主流
當前,UVC LED前景向好,這主要受益于其壽命長、不易碎、體積小,且更符合安全、環保的無汞要求。但是,遲光偉指出,在未來不太短的時間里,我們將面對UVC LED和注汞石英燈并存的現狀,因為UVC LED的出光效率(WPE)目前僅能做到6%,而汞燈可高達25%。預計最早在2026年,UVC LED的WPE有望實現20%,并在2028年前提升至25%。
為什么UVC LED行業選擇265nm波長的廠商很少?遲光偉解釋稱,265nm波長的UVC平均殺菌效果最大,但是UVC LED出光效率最高的波長卻在約280nm波長處,為兼顧消殺效果和LED光效,ams OSRAM等行業主流廠商都以275nm附近為主。
03ams OSRAM UVC LED產品定位
遲光偉簡要介紹了目前ams OSRAM相關產品,OSLON UV系列。尺寸上,OSLON UV系列主要有3636封裝和6060封裝,其中,3636封裝的產品為小功率,從5mW到40mW;6060封裝的是新推出的產品,功率為100mW,光效高達6%。
遲光偉還透露,受益于技術創新,ams OSRAM未來即將推出最佳消殺效率波長265nm的6060封裝產品,引領業界取得更佳消殺效率。
從UVC LED應用拓展路線來看,遲光偉表示,ams OSRAM認為隨著技術水平的提升,市場將呈現4波發展浪潮。第一波是當前時期,以消費類產品為主;第二波將主要拓展至小規模的流水、通風、室內表面和食品等消殺;第三波是專業的流水、醫療和公共交通工具的應用;第四波就是比較大型的水處理或者是一些冷鏈消殺。
不同階段應用需求重點不同。以對UVC光效要求為例,越往后要求越高。比如,目前一般小功率產品的光效是2%,ams OSRAM作為業界領軍企業,100mW 6060產品也僅僅是6%,而大型或大流量場所的消殺要求UVC LED光效要達到甚至高于20%,這是對全行業技術提升的更高期待。
在現有的UVC LED技術水平下,如何保證消殺效果?目前業內普遍的做法是請第三方如廣微所等出檢測結果,在實際應用中尚未有更便捷的方案。遲光偉表示,ams OSRAM正在開發一款傳感器,用于實時檢測UV在物體表面的劑量,值得期待。
對比市面眾多UVC LED產品可以發現,ams OSRAM產品具有高輸出、高可靠、高效率和無臭氧等優勢。遲光偉具體介紹到,從實際檢測結果來看,ams OSRAM產品的可靠性和壽命都是滿足國際標準要求的,甚至有些標準比國際標準更為嚴苛。從光輸出來看,相同尺寸時,ams OSRAM產品的光輸出更高,比如同樣是做到100mW,ams OSRAM可以用更少LED來達到同樣的系統效果。可見,從UVC LED系統成本來考量,ams OSRAM產品都是極佳的選擇。
04OSLON UV系列產品創新應用
遲光偉分五大類,逐一展示了ams OSRAM客戶用OSLON UV系列做的實際應用成品。
第一類是便攜式消毒棒/殺菌棒、醫療給藥器/留置針消毒,電梯扶手、公用臺面等公共表面消毒,以及空氣凈化器濾網殺菌、靜態水(水箱)消毒模組等消殺。
第二類是常見的家電類消殺,包括飲水機、咖啡機、除螨儀、除濕器,以及洗衣機、洗碗機、冰箱、空調等的消殺。
第三類是水的消殺。從消費類、小型水到工業水,不同的等級對LED光功率的需求是不一樣的。在不同的流量條件、不同的消殺效果要求、不同的流水方式下,消殺要求的光功率也不同。
第四類是UV消毒燈具。其中有些主要是用傳統的燈管來做的。ams OSRAM有些歐洲客戶,做棚頂UVC的消殺,在一次病毒廣泛傳播情況下驗證過,棚頂消殺在醫院中能起到非常好的效果。ams OSRAM結合自身技術優勢,會建議添加傳感器和網絡控制以確保安全運行。
第五類是車內及交通工具艙內這些環境中對表面的消殺。
遲光偉表示,希望這些實際應用成品能幫助大家形成比較感性的認識,從而對UVC LED的技術路線有更清晰的認知,也對其應用未來抱有更大的信心。
原文標題:五大類應用案例,揭示UVC LED消殺市場未來發展路徑
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