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電子發燒友網報道（文/李寧遠）UV，眾所周知指的是紫外線，根據波長不同又有不同的分類。大于350nm的UV-A常用于園藝照明以及光固化，280nm～320nm的UV-B常用于光療。

而短波UV-C，波長介于200～275nm，被稱為短波滅菌紫外線，是殺菌效果最強的紫外線。深紫外UV-C LED作為疫情時代的重要防控手段之一，正越來越多地受到社會關注。深紫外UV-C LED 體積小、便于設計、安全無汞，有著許多易用優勢，正在家電、流水、醫療等消費級與專業級消毒應用中逐漸開始滲透。

UV-C的消殺能力

目前市面上比較常見的殺菌指標都是以多少個9來衡量，比如兩個9就是99%，也被叫做兩個log2，如果是三個9則是99.9%的消殺率，就會被叫成log3。這也是現在國內各種表面殺毒大眾化的一個標準，常規環境下的殺菌要求通常以三個9為準。醫療級的消殺要求更高，要求四個9甚至更高的標準。

UV-C LED在殺菌劑量和效果指標方面，由于這個病原體它的種類、結構、大小都不一樣，需要不同的暴露劑量來實現一定的消殺效果，由公式D=Ee×t計算。實際的殺菌測試來進行一個標定計量的話，用單位面積的光功率乘以暴露時間就是想達到這個計量。很容易理解，單位面積光功率較大的時候，可以減少暴露的時間。如果面積光功率比較小的話，就需延長這個暴露時間來達到相同的劑量。

根據IESNA和DIN定義的平均殺菌反應曲線，最高的相對殺菌效果波長在265nm左右。一般來說的話，殺死帶有細胞壁的細菌需要更少的劑量，可能20多毫焦每平方厘米就夠了，但是可能殺死病毒需要更多的更高劑量達到33毫焦每平方厘米。

LED UV-C與Mercury UV-C

在UV-C LED出現以前，很多殺菌設備使用的是Mercury UV-C注汞石英燈管來實現消殺效果。LED UV-C與Mercury UV-C對比，優勢還是很明顯的。

首先是設備的易碎性大大提升，注汞石英燈管外殼采用的是玻璃，極易碎，成品尺寸往往超過1m。因為燈具外形體積大，360°出光也比較浪費。而且在運輸過程中因為其重量更大，整體成本也較高。并且含汞的設備使用時也需要格外注意安全。采用UV-C LED無論是燈具形式還是其他的形式，設計都比較靈活，其封裝非常小，一般都是小于1平方厘米的封裝，可以把它設計成任何的組裝形態，更加安全可靠。

從散熱方面來看，注汞石英燈管是同一個表面同時發出光和熱，UV-C LED是正面出光，散熱主要靠背板，相對來說UV-C LED在散熱上更加集中。二者的啟動時間也有很大差異，注汞石英燈管需要一定的這個啟動時間，也就是燈絲需要預熱的時間，但是UV-C LED則完全不需要啟動時間，它是瞬態啟動，可以頻繁開關。

那從系統設計角度，上面提到了Mercury UV-C燈具的外形體積比較大，而且它的角度是360°出光，如果需要添加一些光學調整（反光照等），然調整出的出光角度就會造成輻射能量的浪費。但是UV-C LED是方向性180°出光，可以直接將出光面設計到所需的方向，減少輻射能量的浪費。

注汞石英燈管依靠汞的譜線，只能夠發出253.7nm的波段，這是其特性決定的。而UV-C LED的波長實際上并不固定，波長可以通過調整化工半導體的成分去改變，一般來說，性價比比較高的波段是260至280nm。

雖然上述這些對比項UV-C LED完全占據了上風，但是有一點是目前UV-C LED無法抗衡Mercury UV-C的，那就是效率。目前，注汞石英燈管是完全領先的，效率基本上在25%到30左右。目前市面上常見的中小功率UC-V LED效率在3%左右。一些領先的光學廠商如艾邁斯，可以把效率提到6%（處于275nm波段）。但是在效率上，UV-C LED還是有很大的追趕空間。根據這些廠商的預測，五年時間內，UV-C LED的效率將提升到20%-25%。

UV-C LED的性價比最優解

對紫外線來說，波長越短的紫外線成本越高，但是如果紫外的波長太長，又失去了殺菌效果。所以目前平衡成本和殺菌效率就成為UV-C LED的重中之重。上面已經提到，最高的相對殺菌效果波長在265nm，Mercury UV-C的典型波長253.7nm需要補償16%的劑量才能達到265nm同樣的殺菌效果，而出光效率最高的波長在280nm。

成本和殺菌效果二者平衡下來得到的相加比最優的波長是265到275nm。目前UV-C LED廠商普遍選擇這個區間的波長做來產品。280nm的LED雖然看起來可能輸出比較高，但與275nm相比，光功率相同情況下，同樣的殺菌效果275nm可以節省16%的顆數。

小結

最早開始應用也是目前UV-C LED應用最廣的市場是隨著疫情爆發最先觸發消毒消殺需求的消費類及家電市場。這一市場需求主要集中在小功率，以3毫瓦到30毫瓦為典型值，效率在2%左右的UV-C LED為主。這種場景對于壽命沒有很長的要求，基本上3000小時就足夠。比如便攜式的消毒棒，可以接插在手機的Type C等接口上隨時使用，實現隨身消毒。

在消費類普及后，目前UV-C LED正在小規模流水通風、食品消殺等中小功率市場拓展，基本上是30毫瓦到100毫瓦為典型值的一些應用。對效率的要求開始逐漸提高，這種場景對單顆的效率上升到4%到7%左右，壽命要求也在逐漸提升要達到5000小時。比如電梯扶手的表面消殺，把UV-C LED安裝在電梯扶手皮帶出來的部分，進行循環消毒。

隨著消費者對UV-C LED認可度的逐漸上升，UV-C消毒應用市場也在不斷擴大。上面提到的已經開始普及的兩個市場對于UV-C LED的效率要求不高。隨著UV-C LED效率往10%、20%發展，后續在公共交通、醫療以及車載前裝的市場UV-C LED將全面替代Mercury UV-C，適配消殺要求更高的專業場所。

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原文標題：追趕Mercury UV-C殺菌效率，UV-C LED有望完成替代

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