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

　　

　　紫外線（光）：

 

　　紫外線（光）按波長從專業領域分為三個波段：

 

　　1.波長：315nm-380nm段為長波段紫外光，簡稱為“UVA”；

 

　　2.波長：280nm-315nm段為中波段紫外光，簡稱為“UVB”；

 

　　3.波長：200nm-280nm段為短波段紫外光，簡稱為“UVC”；

 

　　從技術角度而言，普通的藍光LED基本采用GaN作為發光材料，但是由于GaN的帶隙為3.4eV，芯片內部產生的波長小于370nm的輻射會被GaN吸收。因此，UV-LED大都采用AlGaN作為發光材料。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密度，從而導致發光效率降低。隨著輻射峰值波長的減小，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，技術難度更大，需要從事UV-LED芯片廠家對應用技術研究有個持續突破的過程，同時，也需要材料研究領域的發現、獲取持續銜接跟上，才有可能將UVLED達到大面積、多領域的應用縱深，讓UVLED能量源源不斷地服務于人類。

 

　　UVLED進入消毒、殺菌、抑菌乃至成為醫療領域的主要手段，目前正在慢慢開啟，趁著這扇“門”還沒完全打開跨入全面應用的時機，就殺菌、抑菌、消毒方面，分享一些用“第三只眼” 的不成熟觀點，也趁機向同行大伽、技術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、已有的應用，大多數是利用UVC波段紫外光（280nm-315nm）來實現殺菌、抑菌的，紫外光具有的廣譜性可以有效殺滅各種微生物、細菌、甚至是病毒，如細菌繁殖體、芽胞、分支桿菌、病毒、真菌類、立克次體和支原體等。

 

　　一、紫外光殺菌的機理

 

　　1.破壞遺傳物質

 

　　細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）為結構基礎，UVC波段的紫外光能有效破或壞改變細胞和病毒的核酸結構及功能。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的原則相連的多個核苷酸鏈，這些物質對紫外光有強烈的吸收作用，并在250-270nm波段作最大量的吸收。可以看出，當殺菌力較強的253.7nm紫外光照射微生物時，被吸收的此外光作用于核酸，紫外光子的能量被DNA中的堿基對吸收，破壞核酸分子中的一個或數個化學鍵，引起核蛋白或核酸的分解或改變性質，從而造成細菌或病毒內蛋白質和酶的合成障礙，致使其死亡或不能繼續繁殖后代，達到殺菌、抑菌的目的。

 

　　2．影響酶的活性

 

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

 

　　3.破壞蛋白質

 

　　若UVLED發出的光達到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氧化性的效果，致使蛋白質變性，令細菌、病毒喪失代謝能力，導致細菌或病毒死亡。

 

　　二、紫外光消毒效果的影響因素

 

　　1.微生物種類

 

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

 

　　2.照射（輻射）劑量

 

　　消毒時必須使用殺滅目標微生物的所需輻射劑量，目前有較多數據支撐，如，殺滅細菌繁殖體時的照射劑量應>10000μW·/ cm²(照射的強度和時間的乘積就得出照射量)，對于真菌孢子有時需要加大至>600000μW·/ cm²，在消毒目標微生物不清楚的情況下，照射量不得<100000μW·/ cm²，若照射量不足，會影響消毒效果。

 

　　3.照射距離

 

　　紫外光的輻射強度會隨著燈具距離遠近而有所增減，紫外光輻射源位置距正中越遠，輻射強度就變得越低，每相距10CM，紫外光的照射強度降低約10μW·/ cm²，照射距離不經過精準計算會影響消毒效果。

 

　　4.其它因素

 

　　消毒對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、消毒環境的溫度、溫度等相關要素，都會構成對消毒對象和消毒效果造成影響。

 

　　CSA Research數據顯示，我國半導體照明技術水平快速提升，與國際先進水平差距進一步縮小。其中，深紫外LED技術進一步提升，280nm深紫外LED室溫連續輸出功率超過20 mW，處于世界先進水平。國內許多公司及研究機構也競相涉足深紫外LED，且UVC-LED殺菌消毒應用正在逐漸展開。其中，國內上市公司鴻利智匯也加進落實推進 “LED +車聯網”雙主業戰略，主營 LED 系列產品穩步增長，在擴大 LED產能同時積極布局紅外安防、紫外等細分領域。

 

　　業內人士認為，2017年是UVLED市場及應用快速發展的一年，眾多企業涉足及資本加碼，將進一步推動這一細分領域的快速發展。CSA Research預測，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域的滲透。UVLED 2017年全球市場規模可達2.7億美元，預計會超過整個紫外光源市場的1/3，從而形成和紫外汞蒸氣燈分庭抗禮的局面。