大自然中的太陽光內(nèi)含紫外線照射是目前對(duì)空氣、水、地表凈化、殺菌抑菌最有效而廉價(jià)的來源，是大自然賦予人類生存的一份“厚禮”之一。通過技術(shù)手段，正確利用紫外線（光）、合理利用紫外線（光），將紫外線（光）的功能發(fā)揮到極致，成為人類的福祉。

　　

　　紫外線（光）：

 

　　紫外線（光）按波長(zhǎng)從專業(yè)領(lǐng)域分為三個(gè)波段：

 

　　1.波長(zhǎng)：315nm-380nm段為長(zhǎng)波段紫外光，簡(jiǎn)稱為“UVA”；

 

　　2.波長(zhǎng)：280nm-315nm段為中波段紫外光，簡(jiǎn)稱為“UVB”；

 

　　3.波長(zhǎng)：200nm-280nm段為短波段紫外光，簡(jiǎn)稱為“UVC”；

 

　　從技術(shù)角度而言，普通的藍(lán)光LED基本采用GaN作為發(fā)光材料，但是由于GaN的帶隙為3.4eV，芯片內(nèi)部產(chǎn)生的波長(zhǎng)小于370nm的輻射會(huì)被GaN吸收。因此，UV-LED大都采用AlGaN作為發(fā)光材料。但是AlGaNLED需要1層帶隙更大的包覆層，造成了更高的穿透位錯(cuò)密度，從而導(dǎo)致發(fā)光效率降低。隨著輻射峰值波長(zhǎng)的減小，UV-LED芯片的外量子效率逐漸降低。也就是說，要獲取更短的波長(zhǎng)，技術(shù)難度更大，需要從事UV-LED芯片廠家對(duì)應(yīng)用技術(shù)研究有個(gè)持續(xù)突破的過程，同時(shí)，也需要材料研究領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)、獲取持續(xù)銜接跟上，才有可能將UVLED達(dá)到大面積、多領(lǐng)域的應(yīng)用縱深，讓UVLED能量源源不斷地服務(wù)于人類。

 

　　UVLED進(jìn)入消毒、殺菌、抑菌乃至成為醫(yī)療領(lǐng)域的主要手段，目前正在慢慢開啟，趁著這扇“門”還沒完全打開跨入全面應(yīng)用的時(shí)機(jī)，就殺菌、抑菌、消毒方面，分享一些用“第三只眼” 的不成熟觀點(diǎn)，也趁機(jī)向同行大伽、技術(shù)大牛做拋磚引玉之效。

紫外光光源（UVLED） 圖片來源：鴻利秉一
 

　　就目前已知的、已有的應(yīng)用，大多數(shù)是利用UVC波段紫外光（280nm-315nm）來實(shí)現(xiàn)殺菌、抑菌的，紫外光具有的廣譜性可以有效殺滅各種微生物、細(xì)菌、甚至是病毒，如細(xì)菌繁殖體、芽胞、分支桿菌、病毒、真菌類、立克次體和支原體等。

 

　　一、紫外光殺菌的機(jī)理

 

　　1.破壞遺傳物質(zhì)

 

　　細(xì)菌和病毒的繁殖與遺傳都是以DNA（脫氧核糖核酸）及RNA（核糖核酸）為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，UVC波段的紫外光能有效破或壞改變細(xì)胞和病毒的核酸結(jié)構(gòu)及功能。核酸吸收光譜，正好和紫外線的殺菌作用光譜幾乎完全吻合，核酸是由磷酸二脂按照噤呤和嘧啶堿基配對(duì)的原則相連的多個(gè)核苷酸鏈，這些物質(zhì)對(duì)紫外光有強(qiáng)烈的吸收作用，并在250-270nm波段作最大量的吸收。可以看出，當(dāng)殺菌力較強(qiáng)的253.7nm紫外光照射微生物時(shí)，被吸收的此外光作用于核酸，紫外光子的能量被DNA中的堿基對(duì)吸收，破壞核酸分子中的一個(gè)或數(shù)個(gè)化學(xué)鍵，引起核蛋白或核酸的分解或改變性質(zhì)，從而造成細(xì)菌或病毒內(nèi)蛋白質(zhì)和酶的合成障礙，致使其死亡或不能繼續(xù)繁殖后代，達(dá)到殺菌、抑菌的目的。

 

　　2．影響酶的活性

 

　　UVLED發(fā)出的紫外光還能影響細(xì)菌和病毒中許多酶的活性，致使蛋白分子的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，干擾蛋白質(zhì)、核酸的合成，也可使細(xì)菌或病毒的毒性降低、活力降低甚至死亡。

 

　　3.破壞蛋白質(zhì)

 

　　若UVLED發(fā)出的光達(dá)到185nm波段輻射，使空氣中的O?電離，使其生成氧自由基和臭氧，這兩種因素都具有強(qiáng)氧化性的效果，致使蛋白質(zhì)變性，令細(xì)菌、病毒喪失代謝能力，導(dǎo)致細(xì)菌或病毒死亡。

 

　　二、紫外光消毒效果的影響因素

 

　　1.微生物種類

 

　　不同的微生物對(duì)紫外光的抵抗也有不同，據(jù)相關(guān)資料按其抵抗能力從大到小依次排列為：真菌孢子、細(xì)菌孢子、細(xì)菌繁殖體等；病毒對(duì)于紫外光的抵抗力大約介于芽孢與細(xì)菌繁殖體之間。

 

　　2.照射（輻射）劑量

 

　　消毒時(shí)必須使用殺滅目標(biāo)微生物的所需輻射劑量，目前有較多數(shù)據(jù)支撐，如，殺滅細(xì)菌繁殖體時(shí)的照射劑量應(yīng)>10000μW·/ cm²(照射的強(qiáng)度和時(shí)間的乘積就得出照射量)，對(duì)于真菌孢子有時(shí)需要加大至>600000μW·/ cm²，在消毒目標(biāo)微生物不清楚的情況下，照射量不得<100000μW·/ cm²，若照射量不足，會(huì)影響消毒效果。

 

　　3.照射距離

 

　　紫外光的輻射強(qiáng)度會(huì)隨著燈具距離遠(yuǎn)近而有所增減，紫外光輻射源位置距正中越遠(yuǎn)，輻射強(qiáng)度就變得越低，每相距10CM，紫外光的照射強(qiáng)度降低約10μW·/ cm²，照射距離不經(jīng)過精準(zhǔn)計(jì)算會(huì)影響消毒效果。

 

　　4.其它因素

 

　　消毒對(duì)象的污染程度和污染表面的光滑度、紫外光燈的安置位置和消毒頻率、消毒環(huán)境的溫度、溫度等相關(guān)要素，都會(huì)構(gòu)成對(duì)消毒對(duì)象和消毒效果造成影響。

 

　　CSA Research數(shù)據(jù)顯示，我國半導(dǎo)體照明技術(shù)水平快速提升，與國際先進(jìn)水平差距進(jìn)一步縮小。其中，深紫外LED技術(shù)進(jìn)一步提升，280nm深紫外LED室溫連續(xù)輸出功率超過20 mW，處于世界先進(jìn)水平。國內(nèi)許多公司及研究機(jī)構(gòu)也競(jìng)相涉足深紫外LED，且UVC-LED殺菌消毒應(yīng)用正在逐漸展開。其中，國內(nèi)上市公司鴻利智匯也加進(jìn)落實(shí)推進(jìn) “LED +車聯(lián)網(wǎng)”雙主業(yè)戰(zhàn)略，主營(yíng) LED 系列產(chǎn)品穩(wěn)步增長(zhǎng)，在擴(kuò)大 LED產(chǎn)能同時(shí)積極布局紅外安防、紫外等細(xì)分領(lǐng)域。

 

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，2017年是UVLED市場(chǎng)及應(yīng)用快速發(fā)展的一年，眾多企業(yè)涉足及資本加碼，將進(jìn)一步推動(dòng)這一細(xì)分領(lǐng)域的快速發(fā)展。CSA Research預(yù)測(cè)，2017年深紫外LED外量子效率也將提高到15%左右，室溫下輸出功率將超過30mW，這將加快紫外LED在殺菌消毒與凈化領(lǐng)域的滲透。UVLED 2017年全球市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)2.7億美元，預(yù)計(jì)會(huì)超過整個(gè)紫外光源市場(chǎng)的1/3，從而形成和紫外汞蒸氣燈分庭抗禮的局面。