新型冠狀病毒肺炎是近百年來人類遭遇的傳播速度最快、感染范圍最廣、防控難度最大的一次全球性重大突發公共衛生事件。21世紀以來全球已出現至少5起有病毒引起的國際突發公共衛生事件,而此次的COVID-19也是首個真正的“全球化疫情”。
世界衛生組織預測新冠病毒可能伴隨人類10年左右。公共衛生安全成為人類面臨的共同挑戰。疫情防控常態化勢在必行。防控和救治是疫情防控戰兩大戰場。國家衛生健康委先后發布多版《新型冠狀病毒肺炎防控方案》、《新型冠狀病毒肺炎診療方案》,全國疫情防控進入常態化。
防控主要是切斷傳播途徑,這是最經濟最有效的策略。因地制宜的落實車站、機場、碼頭、商場、公共衛生間等公眾場所和汽車、火車、飛機等密閉交通工具的殺菌消毒就成為切斷病毒傳播途徑的有效措施。
近日,由長治市人民政府、國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)和山西云時代技術有限公司共同主辦的“第二屆紫外LED長治產業發展峰會”在山西長治市成功召開。期間,中科院半導體所照明中心主任、山西中科潞安半導體技術研究院院長王軍喜研究員分享了疫情下紫外LED在公共安全領域的發展狀況與需求。
疫情下紫外光源需求快速增長
國家衛生健康委發布《新型冠狀病毒肺炎防控方案(第四版)》。病毒對紫外線和熱敏感,56℃ 30 分鐘、 乙醚、75%乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸和氯仿等脂溶劑均可有效滅活病毒。人類采用紫外線殺菌消毒已經有100多年的歷史。紫外線可破壞細菌病毒的遺傳物質DNA或RNA,使細菌病毒無法繁殖,從而達到殺菌消毒的目的。紫外線成為疫情期間殺滅病毒,防控病毒傳播的重要手段。
疫情發生前,紫外殺菌消毒燈通常只有餐廳等公共場所使用較多。疫情之后,隨著人們對紫外線的關注度越來越高,紫外殺菌類產品市場變得火熱,期間也涌現出許多適合公共場所的紫外殺菌產品,如殺菌安全門、飛機殺菌車、機場殺菌車、車內殺菌燈等產品。隨之而來的便是新型紫外光源--UVC-LED市場火爆,上游外延、芯片材料及封裝企業咨詢量暴增。
紫外LED是公共場所殺菌消毒的最佳選擇
與傳統化學藥劑消毒相比,紫外線消毒具有無色無味無化學殘留、無抗藥性、可連續殺滅病毒、可調節劑量等優點。UV-LED與傳統汞燈相比具有高效節能、線性控制、可靠性高等特點,與傳統汞蒸氣紫外燈相比,紫外線LED具有安全、環保、節能、線性、可靠等優點。
公共場所消殺而言,需要消殺一體化解決方案,公共衛生安全基礎設施最大的短板是沒有常態化消殺系統。未來,公共場所未來會像消防系統一樣,必須裝備消殺系統。同時我國公共衛生建設的投資伴隨公共財政對民生基礎設施投資的不斷增加而水漲船高。未來3-5年,公共衛生基礎設施補短板可能成為拉動投資的重要引擎。公共場所消殺系統的需求必將催生一個公共場所消殺系統一體化解決方案的總承包商產業。未來可能成為UVC的重要應用場景。
公共消殺系統帶來的技術需求及配套需求
高性能UVC光源。目前市場上高端的深紫外LED產品仍主要以日本、韓國廠商為主。越來越多的國內半導體公司開始關注深紫外行業,進行了深度布局。青島杰生、三安光電、武漢深紫、中科潞安都實現了深紫外LED芯片量產。
高性能UVC光源面臨的既有科學性問題也有工程性問題,涉及深紫外專用的MOCVD設備、低缺陷密度的高Al組分氮化物材料等。
其中,核心裝備深紫外MOCVD裝備仍是短板,用于藍光LED外延的普通MOCVD設備并不適于深紫外LED。材料質量方面,外延層的位錯密度高,紫外LED的內量子效率指數下降。UVC LED的光提取效率低~10%。散熱管理上,UVC LED功率效率低,產熱嚴重→發光效率下降,可靠性變差。封裝方面需進一步改善UVC LED的散熱管理和提高光提取效率。
傳統的汞蒸氣紫外殺菌燈特征波長為253.7nm,新型的紫外LED殺菌燈特征波長為270-280nm,這些波長的紫外線均對人體皮膚及眼睛有傷害,因此在使用中必須做好防護。
近幾年,有報道稱特定波長(200-220nm)的紫外線有基本相當甚至更高的殺菌效率,但無法穿透人體皮膚角質層,因此對人體無害,相關的實驗室研究使用小鼠作為實驗對象,至于是否對人體絕對無害,還需要更多的臨床實驗。
疫情防控催生紫外光源需求的快速增長,創造健康紫外光源將有力的助力公共衛生安全。從高溫MOCVD、深紫外LED外延、LED芯片、LED封裝測試、殺菌應用,需要深紫外LED全產業鏈共同努力,共同打造萬億新產業。