UVC-LED 又(you)称(cheng)深紫外(wai)LED，凭借体积(ji)小、开(kai)启速度(du)快、功耗低等(deng)诸多(duo)优(you)点，在紫外(wai)杀菌(jun)消毒市场(chang)开(kai)辟出(chu)新的(de)应用(yong)场(chang)景，并形成了对(dui)UV汞灯的(de)趋势(shi)性替代，一如十年前(qian)的(de)白光LED。

 

从(cong)空气杀(sha)菌的(de)空调、空净；水(shui)杀(sha)菌的(de)水(shui)箱(xiang)抑菌、直饮水(shui)、加湿(shi)器到表面杀(sha)菌的(de)智(zhi)能(neng)马桶、牙刷(shua)消(xiao)毒等场景(jing)，深紫外UVC-LED开始展现出巨(ju)大的(de)应用价值和潜(qian)力(li)。

 

 

2018年(nian)起，国内外各深紫外UVC-LED原厂灯(deng)珠价(jia)格(ge)纷纷下调，并通过持续降价(jia)支持以拉动市(shi)场需(xu)求。

 

巨大市场(chang)机会(hui)的出(chu)现(xian)，也对(dui)解决方案供(gong)应商、灯珠封装厂(chang)提出(chu)了更高的要求：如何(he)用(yong)好深紫外(wai)LED？这关乎以下三个问(wen)题的答案：

 

1、深紫外应用市场在哪里？

 

2、用什么规格的深紫外LED？

 

3、如何使用深紫外LED？

 

深紫外应用市场在哪里？

 

近(jin)期市场：加湿器(qi)(qi)、空气净化器(qi)(qi)、饮水(shui)机(ji)、制冰(bing)机(ji)、智能马桶(tong)、食物保鲜盒……

 

中期市场：商用空调、立式(shi)空调、奶(nai)瓶(ping)消毒(du)器、智(zhi)能垃圾(ji)桶、直(zhi)饮水机……

 

远期市(shi)场：车载空(kong)调(diao)、挂机空(kong)调(diao)、冰箱……

 

 

这个(ge)分类(lei)的背后逻(luo)辑是应(ying)用成本、方案(an)成熟度、产品研发周期(qi)和技术竞争(zheng)力的综(zong)合考量(liang)。

 

用什么规格的深紫外LED？

 

如同(tong)白光应用厂家对(dui)光效、波长、光色(se)的(de)选(xuan)型，深紫外UVC-LED选(xuan)型对(dui)应用场景(jing)也(ye)具有依赖性。在(zai)进行方案设计时(shi)，甄别应用场景(jing)最(zui)关(guan)心(xin)的(de)参(can)数(shu)是关(guan)键。同(tong)样，封装(zhuang)厂在(zai)选(xuan)择芯片参(can)数(shu)时(shi)也(ye)要考虑到(dao)这些。

 

2.1 光功率

 

以当前市场上(shang)产(chan)品状况，可(ke)供选(xuan)择(ze)的深紫外(wai)UVC-LED功率档从(cong)2 mW，10 mW到100 mW不等。在选(xuan)择(ze)应使用(yong)的功率时优先考虑杀(sha)菌效果和杀(sha)菌时间。从(cong)部分(fen)检测数据(ju)已(yi)知，一颗出光角60°的3 mW UVC-LED在距(ju)离2 cm距(ju)离下，可(ke)在10秒内杀(sha)灭(mie)表面99.99%大(da)肠(chang)杆菌。

 

因此，加湿器(qi)、制冰(bing)机、饮水机水箱抑菌(jun)、智能马(ma)桶等近(jin)似静态(tai)杀(sha)菌(jun)的场景(jing)，主流(liu)用法为采用一(yi)颗(ke)(ke)2~4 mW光功率(lv)(lv)档UVC-LED；空气(qi)净化器(qi)、空调等流(liu)动(dong)空气(qi)杀(sha)菌(jun)场景(jing)通常(chang)使用10 mW UVC-LED 2~3颗(ke)(ke)；直饮水机等动(dong)态(tai)水杀(sha)菌(jun)场景(jing)总(zong)功率(lv)(lv)至少应达到50~100 mW。 其方案成本可以根据总(zong)mW数粗(cu)略换算(suan)得出。

 

2.2 峰值波长

 

在选(xuan)择UVC-LED峰值波长(zhang)时(shi)，需要(yao)了解以下几个技术(shu)要(yao)点(dian)：

 

1、 最适合杀菌的(de)波(bo)长(zhang)是265 nm，而不是低压UV汞灯(deng)的(de)特征波(bo)长(zhang)254 nm。如图一（右）所示，波(bo)长(zhang)介于(yu)240~290 nm之间(jian)的(de)UVC紫外(wai)线都(dou)具(ju)有良好的(de)杀菌效果；

 

 

2、 对于UVC-LED而(er)言，杀(sha)菌效果同时取决于峰值波长(zhang)和光功率大(da)小。

 

例如270 nm比280 nm杀菌效(xiao)果好30%；光(guang)功率高30%同样杀菌效(xiao)果好30%。（因此可换算，2.6 mW 280 nm UVC-LED与2mW的(de)270 nm UVC-LED杀菌效(xiao)果是一样的(de)）但考虑到(dao)各厂家峰值(zhi)波长(zhang)均值(zhi)差异不(bu)大(da)，实际上光(guang)功率才是衡量杀菌效(xiao)率的(de)最(zui)重要(yao)指标。

 

2.3 寿命

 

一如(ru)白光(guang)LED市场早期(qi)各大厂家的(de)(de)(de)军备竞赛，深紫外LED的(de)(de)(de)灯珠(zhu)寿命也被作为其产品质量的(de)(de)(de)重要标(biao)准(zhun)。有了白光(guang)LED的(de)(de)(de)经验教训，对(dui)于UVCLED寿命的(de)(de)(de)选择，同样遵守适合的(de)(de)(de)才是最(zui)好的(de)(de)(de)标(biao)准(zhun)。

 

甄(zhen)别应用场(chang)景对(dui)寿命(ming)的(de)实际(ji)需求，有(you)利于(yu)降(jiang)低方案(an)成本，带来(lai)更多的(de)市(shi)场(chang)机会(hui)。还是以市(shi)场(chang)上(shang)主流(liu)UVC-LED产(chan)品(pin)为例(li)，宣称的(de)寿命(ming)最高(gao)有(you)15000小时，最低也有(you)2000小时，但(dan)应用需要多长(zhang)寿命(ming)的(de)？如果我们仔细分析产(chan)品(pin)需求，会(hui)发现：

 

 

加湿器：0.8小时/天(tian)*30天(tian)/月*8个月/年*3年=576小时；

 

直(zhi)饮水机：20分钟/天*30天/月(yue)(yue)*12个月(yue)(yue)/年*5年=600小时；

 

饮水机水箱(xiang)：1小(xiao)时(shi)/天*30天/月*12个月/年(nian)*3年(nian)=1080小(xiao)时(shi)；

 

空调：2小时/天(tian)*30天(tian)/月*6个月/年*5年=1800小时（蒸发器和滤网(wang)杀菌方案(an)）；

 

空气净化器：5小时/天(tian)*30天(tian)/月(yue)*12个(ge)月(yue)/年*3年=5400小时。

 

你还(hai)觉得10000小时的(de)UVC-LED就是比5000小时的(de)好吗(ma)？

 

仔细(xi)计算应(ying)(ying)用场(chang)景对灯珠提出的寿命要(yao)求，找到最匹(pi)配的灯珠和价格，相信无论从供应(ying)(ying)商还是客户角度都能(neng)将UVC-LED价值最大化。

 

2.4 出光角

 

深紫(zi)外LED的材(cai)料特性导致其芯(xin)片(pian)横向出光比例高(gao)于垂直出光。因而采用平面透镜封装(zhuang)的灯珠出光角通常(chang)在(zai)120~140°之(zhi)间（大(da)多数(shu)的厂家都(dou)是该出光角）。如果(guo)采用圆球透镜封装(zhuang)，则出光角在(zai)60~140°之(zhi)间可调(diao)（目前仅被极少数(shu)供应(ying)商所掌握）。

 

实(shi)际上，无论选(xuan)用(yong)多(duo)大出(chu)光(guang)角的(de)(de)UVC-LED，都可以(yi)通过(guo)设计足够(gou)多(duo)的(de)(de)灯珠来完全(quan)覆盖(gai)到你需要的(de)(de)杀菌(jun)(jun)空间(jian)。特别(bie)地(di)，在对杀菌(jun)(jun)范围不敏(min)感(gan)的(de)(de)场景，小的(de)(de)出(chu)光(guang)角可以(yi)使得光(guang)线更加(jia)集中，从而(er)杀菌(jun)(jun)时间(jian)更短。

 

如何使用深紫外LED？

 

解决方案层面的(de)(de)问题实(shi)际上涉及很多(duo)细节(jie)，特别是具体到(dao)实(shi)际应用场景。以第一节(jie)中提(ti)到(dao)的(de)(de)“用在哪(na)里？”的(de)(de)几个场景为例，简单来说(shuo)，深紫外UVC-LED是这(zhei)么(me)用的(de)(de)：

 

3.1 静态表面杀菌

 

智能(neng)(neng)马桶(tong)、食(shi)物保鲜盒、智能(neng)(neng)垃(la)圾桶(tong)：在合适(shi)的内腔侧面或顶部嵌入UVC-LED灯珠，使用紫(zi)外线直接对待杀菌物体进行杀菌消毒，杀菌时(shi)间根据照射距(ju)离、面积和杀菌效(xiao)率(lv)要求进行初步换算(suan)。

 

3.2 近静态水杀菌

 

加湿器、饮水(shui)机水(shui)箱(xiang)、制冰(bing)机：其特征在于水(shui)流量很小或者需要长期抑(yi)(yi)菌。通常在其水(shui)箱(xiang)顶端或低端设置单颗UVC-LED杀菌模块(kuai)，使(shi)紫外(wai)线照射到整(zheng)个水(shui)体中(zhong)，实现水(shui)的杀菌抑(yi)(yi)菌。

 

3.3 动态水杀菌

 

该类应用水流量通常在1~2L/min，不(bu)超过2L/min，需要在其(qi)管路中串联专门的(de)UVC-LED杀菌组件，在组件内部完成流动水的(de)即(ji)时杀菌消(xiao)毒。

 

3.4 空气杀菌

 

空(kong)气净化器、各类空(kong)调(diao)。

 

海尔(er)新款(kuan)母婴(ying)空(kong)调(diao)中(zhong)提到，2小时空(kong)气杀菌率(lv)90%的杀菌效(xiao)果。问(wen)题(ti)是，生活在无菌环(huan)境中(zhong)的婴(ying)儿免疫能(neng)力将会更(geng)差。这一事实已经(jing)得(de)到了广泛的认(ren)可和科学的解释。完全杀灭(mie)空(kong)气中(zhong)的细菌，并不是深紫外杀菌技术的使命所在。

 

没错，任何技(ji)术都不(bu)应该(gai)完全杀灭空气(qi)(qi)(qi)中的细菌，深紫外空气(qi)(qi)(qi)杀菌技(ji)术的切入点应该(gai)在(zai)容易导致(zhi)空气(qi)(qi)(qi)污染的滤(lv)网、蒸(zheng)发器(qi)(qi) [2]。在(zai)长(zhang)期使用中，灰尘、水汽在(zai)这些地方聚集，成为(wei)各(ge)类细菌、异味滋生的温床，也直接导致(zhi)了生活环境中空气(qi)(qi)(qi)质量恶(e)化。净化滤(lv)网、蒸(zheng)发器(qi)(qi)，应该(gai)是深紫外LED技(ji)术关注的重(zhong)点。

 

3.5 关于驱动方式

 

应使用恒流电路(lu)驱动深紫(zi)外UVC-LED。原因是：

 

1、 不同(tong)批(pi)次的深紫外LED工(gong)作电压(ya)通常(chang)有(you)差异，在应(ying)用批(pi)量生(sheng)产中(zhong)，恒(heng)压(ya)驱动的模式将导致产品杀菌效果(guo)一致性(xing)差；

 

2、如果采用(yong)恒(heng)压驱动(dong)，工(gong)作过程中(zhong)LED温度(du)上(shang)升会导致LED电流变大，光功率变的不可控。采用(yong)恒(heng)流驱动(dong)则可避(bi)免这个问题。

 

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