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艾邁斯歐司朗遲光偉:五大類應用案例,揭示UVC LED消殺市場未來發展路徑

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-12-17 來源:艾邁斯歐司朗瀏覽次數:389
近日,由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)、國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)聯合主辦,北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司與半導體產業網共同承辦的第七屆國際第三代半導體論壇暨第十八屆中國國際半導體照明論壇(IFWS & SSLCHINA 2021)在深圳會展中心舉行。
遲光偉
期間,由艾邁斯歐司朗、中科潞安紫外光電科技有限公司、山西中科潞安半導體技術研究院有限公司、廣州市鴻利秉一光電科技有限公司協辦支持的“固態紫外器件應用“論壇如期舉行。會上,艾邁斯歐司朗技術應用經理遲光偉帶來了題為“UVC LED的技術發展及其創新應用“的主題報告。

遲光偉簡要介紹稱,合并后的艾邁斯歐司朗集團將主要專注于消費、汽車、工業和醫療領域,繼續擴大
在光學系統的4大核心技術支柱領域布局,即圍繞光源、光學元器件+微型模組、探測器以及相應的算法和軟件等方面發力,為客戶提供整個光學系統的所有部件,進一步增強自身在光學解決方案領域的全球領導者地位。

接著,遲光偉向到場嘉賓和觀眾詳細介紹了UVC殺菌原理、UVC的技術路線選擇、ams OSRAM的UVC LED產品定位和創新應用等,引起到場聽眾的強烈興趣并積極交流探討。

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01
UVC殺菌原理及效率

按照波長范圍,紫外光(UV)通常分為UVA、UVB、UVC。遲光偉指出,UVC波長短、能量高,通過高能光子打破DNA/RNA結構中最薄弱環節,使得細菌/病毒等微生物繁殖過程失活,實現高效快速的廣譜殺菌效果。

 

當前,“平均殺菌反應曲線(由IESNA和DIN定義)”是國際化的共識標準,指引業界找到更適合消殺的具體波段。比如,下圖中253nm到300nm區間有一個峰值,意味著對應波長(即265nm)的光源殺菌效果最好。這也是為什么后來整個行業都圍繞著265nm附近來開發UVC殺菌光源的主要原因。

 

實際的殺菌效果,除了要選對”藥“,即效果更好的、靠近265nm波長的光源,還要考慮“暴露劑量",其計算方式可以表示為單位面積光功率(W/m²)與暴露時間(s)的乘積。遲光偉強調到,暴露劑量非常重要,為達到較佳消殺效果,往往要求暴露劑量要針對不同病原體,達到甚至超出目標消殺效果所需。

02
275nm UVC LED成主流

當前,UVC LED前景向好,這主要受益于其壽命長、不易碎、體積小,且符合安全、環保的無汞要求。但是,遲光偉指出,在未來不太短的時間里,我們將面對UVC LED和注汞石英燈并存的現狀,因為UVC LED的出光效率(WPE)目前僅能做到6%,而汞燈可高達25%。預計最早在2026年,UVC LED的WPE有望實現20%,并在2028年前提升至25%。

 

為什么UVC LED行業選擇265nm波長的廠商很少?遲光偉解釋稱,265nm波長的UVC平均殺菌效果最大,但是UVC LED出光效率最高的波長卻在約280nm波長處,為兼顧消殺效果和LED光效,ams OSRAM等行業主流廠商都以275nm附近為主。

03
ams OSRAM UVC LED產品定位

遲光偉簡要介紹了目前ams OSRAM相關產品,OSLON® UV系列。尺寸上,OSLON® UV系列主要有3636封裝和6060封裝,其中,3636封裝的產品為小功率,從5mW到40mW;6060封裝的是新推出的產品,功率為100mW,光效高達6%。

 

遲光偉還透露,受益于技術創新,ams OSRAM未來即將推出最佳消殺效率波長265nm的6060封裝產品,引領業界取得更佳消殺效率。

從UVC LED應用拓展路線來看,遲光偉表示,ams OSRAM認為隨著技術水平的提升,市場將呈現4波發展浪潮。第一波是當前時期,以消費類產品為主;第二波將主要拓展至小規模的流水、通風、室內表面和食品等消殺;第三波是專業的流水、醫療和公共交通工具的應用;第四波就是比較大型的水處理或者是一些冷鏈消殺。

 

不同階段應用需求重點不同。以對UVC光效要求為例,越往后要求越高。比如,目前一般小功率產品的光效是2%,ams OSRAM作為業界領軍企業,100mW 6060產品也僅僅是6%,而大型或大流量場所的消殺要求UVC LED光效要達到甚至高于20%,這是對全行業技術提升的更高期待

在現有的UVC LED技術水平下,如何保證消殺效果?目前業內普遍的做法是請第三方如廣微所等出檢測結果,在實際應用中尚未有更便捷的方案。遲光偉表示,ams OSRAM正在開發一款傳感器,用于實時檢測UV在物體表面的劑量,值得期待。

對比市面眾多UVC LED產品可以發現,ams OSRAM產品具有高輸出、高可靠、高效率和無臭氧優勢。遲光偉具體介紹到,從實際檢測結果來看,ams OSRAM產品的可靠性和壽命都是滿足國際標準要求的,甚至有些標準比國際標準更為嚴苛。從光輸出來看,相同尺寸時,ams OSRAM產品的光輸出更高,比如同樣是做到100mW,ams OSRAM可以用更少LED來達到同樣的系統效果。可見,從UVC LED系統成本來考量,ams OSRAM產品都是極佳的選擇。

 

04
OSLON® UV系列產品創新應用

遲光偉分五大類,逐一展示了ams OSRAM客戶用OSLON® UV系列做的實際應用成品。

 

第一類是便攜式消毒棒/殺菌棒、醫療給藥器/留置針消毒,電梯扶手、公用臺面等公共表面消毒,以及空氣凈化器濾網殺菌、靜態水(水箱)消毒模組等消殺。

 

第二類是常見的家電類消殺,包括飲水機、咖啡機、除螨儀、除濕器,以及洗衣機、洗碗機、冰箱、空調等的消殺。

 

第三類是水的消殺。從消費類、小型水到工業水,不同的等級對LED光功率的需求是不一樣的。在不同的流量條件、不同的消殺效果要求、不同的流水方式下,消殺要求的光功率也不同。

第四類是UV消毒燈具。其中有些主要是用傳統的燈管來做的。ams OSRAM有些歐洲客戶,做棚頂UVC的消殺,在一次病毒廣泛傳播情況下驗證過,棚頂消殺在醫院中能起到非常好的效果。ams OSRAM結合自身技術優勢,會建議添加傳感器和網絡控制以確保安全運行。

 

 

第五類是車內及交通工具艙內這些環境中對表面的消殺。

遲光偉表示,希望這些實際應用成品能幫助大家形成比較感性的認識,從而對UVC LED的技術路線有更清晰的認知,也對其應用未來抱有更大的信心。

 
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