紫外殺菌技術(shù)是醫(yī)學(xué)上最常用和最古老的殺菌技術(shù)之一,迄今為止已有百余年的歷史。當(dāng)前,常用的紫外殺菌產(chǎn)品有低壓紫外殺菌汞燈,即我們常見的紫外殺菌消毒燈管;還有深紫外LED殺菌燈。深紫外LED的生產(chǎn)過程中不采用汞作為發(fā)光材料,屬于無汞環(huán)保產(chǎn)品,符合聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署制定的《水俁公約 》條款。我國(guó)作為《水俁公約》主要締約國(guó)之一,積極踐行公約規(guī)定,禁汞步伐有序進(jìn)行,這為深紫外LED發(fā)展提供了巨大的發(fā)展機(jī)遇。
那么,低壓紫外殺菌汞燈和深紫外LED殺菌燈之間有啥區(qū)別呢?為啥深紫外LED殺菌燈尚無法完全取代低壓紫外殺菌汞燈呢?
深紫外LED是本世紀(jì)初才發(fā)明的一項(xiàng)技術(shù),目前還處于產(chǎn)品導(dǎo)入初期,輻射功率、輻射效率、壽命等方面都不盡如人意,還需進(jìn)一步開展技術(shù)攻關(guān),促進(jìn)產(chǎn)品盡快完善成熟。且由于產(chǎn)品應(yīng)用和推廣方面受限于殺菌消毒效果不直觀,替換現(xiàn)有低壓汞燈產(chǎn)品又受到技術(shù)發(fā)展階段的限制。
復(fù)旦大學(xué)教授張善端對(duì)深紫外LED殺菌燈無法完全取代低壓紫外殺菌汞燈進(jìn)行了一番解釋:現(xiàn)在深紫外LED要想規(guī)模化商用,務(wù)必先提升產(chǎn)品的性能,最關(guān)鍵的參數(shù)是輻射效率,10%是第一道門檻。只有商用深紫外LED的輻射效率達(dá)到10%以上,才會(huì)真正啟動(dòng)規(guī)模應(yīng)用;輻射效率達(dá)到20%,具備替代低壓汞燈的能力。
當(dāng)前,深紫外LED的輻射效率太低,只有低壓汞燈的1/10,而單位電功率的價(jià)格為低壓汞燈的20倍,所以要獲得相同的輻射功率,深紫外LED的成本是低壓汞燈的200倍,在大功率殺菌場(chǎng)合完全無法使用。舉例來說,電功率為320W的低壓汞燈,輻射效率30%,紫外功率96W,價(jià)格500~1000元。深紫外LED的輻射效率3%,在紫外功率為96W時(shí),需要電功率3200W,封裝器件成本16萬元,加上光學(xué)、驅(qū)動(dòng)和散熱,估計(jì)要20萬元,成本是低壓汞燈的200~400倍。
問題來了:深紫外LED要想完全取代低壓紫外殺菌汞燈,該怎么做?
最佳的解決方案依然是技術(shù)突破!
首先,要解決設(shè)備問題。目前國(guó)內(nèi)在研發(fā)及推廣應(yīng)用深紫外LED存在的問題之一是沒有適用于大規(guī)模生產(chǎn)深紫外LED材料生產(chǎn)的專用設(shè)備,即外延生長(zhǎng)設(shè)備;
其次,要解決材料問題。UVC波段深紫外LED的材料限制了發(fā)光效率,主要因素包括外延材料質(zhì)量差、光吸收大、電注入效率低、光提取效率低。因此,從材料入手是解決深紫外LED問題的根本,深紫外LED效率提升的空間還很大,需要大量研發(fā)工作的支撐。
最后,要解決標(biāo)準(zhǔn)問題。由研發(fā)機(jī)構(gòu)、企業(yè)、聯(lián)盟等牽頭,布局標(biāo)準(zhǔn)化體系,逐步構(gòu)建匹配深紫外LED規(guī)模市場(chǎng)的新的標(biāo)準(zhǔn)化體系,填補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)化空白,為產(chǎn)業(yè)未來的健康發(fā)展提供長(zhǎng)久的動(dòng)力和支持。