揭秘当前深紫外LED无法完全取代紫外杀菌汞灯的真相

中照网 · 2020-02-29

紫外杀菌技术是医学上最常用和最古老的杀菌技术之一,迄今为止已有百余年的历史。当前,常用的紫外杀菌产品有低压紫外杀菌汞灯,即我们常见的紫外杀菌消毒灯管;还有深紫外LED杀菌灯。深紫外LED的生产过程中不采用汞作为发光材料,属于无汞环保产品,符合联合国环境规划署制定的《水俣公约 》条款。我国作为《水俣公约》主要缔约国之一,积极践行公约规定,禁汞步伐有序进行,这为深紫外LED发展提供了巨大的发展机遇。

那么,低压紫外杀菌汞灯和深紫外LED杀菌灯之间有啥区别呢?为啥深紫外LED杀菌灯尚无法完全取代低压紫外杀菌汞灯呢?

深紫外LED是本世纪初才发明的一项技术,目前还处于产品导入初期,辐射功率、辐射效率、寿命等方面都不尽如人意,还需进一步开展技术攻关,促进产品尽快完善成熟。且由于产品应用和推广方面受限于杀菌消毒效果不直观,替换现有低压汞灯产品又受到技术发展阶段的限制。

复旦大学教授张善端对深紫外LED杀菌灯无法完全取代低压紫外杀菌汞灯进行了一番解释:现在深紫外LED要想规模化商用,务必先提升产品的性能,最关键的参数是辐射效率,10%是第一道门槛。只有商用深紫外LED的辐射效率达到10%以上,才会真正启动规模应用;辐射效率达到20%,具备替代低压汞灯的能力。

当前,深紫外LED的辐射效率太低,只有低压汞灯的1/10,而单位电功率的价格为低压汞灯的20倍,所以要获得相同的辐射功率,深紫外LED的成本是低压汞灯的200倍,在大功率杀菌场合完全无法使用。举例来说,电功率为320W的低压汞灯,辐射效率30%,紫外功率96W,价格500~1000元。深紫外LED的辐射效率3%,在紫外功率为96W时,需要电功率3200W,封装器件成本16万元,加上光学、驱动和散热,估计要20万元,成本是低压汞灯的200~400倍。

问题来了:深紫外LED要想完全取代低压紫外杀菌汞灯,该怎么做?

最佳的解决方案依然是技术突破!

首先,要解决设备问题。目前国内在研发及推广应用深紫外LED存在的问题之一是没有适用于大规模生产深紫外LED材料生产的专用设备,即外延生长设备;

其次,要解决材料问题。UVC波段深紫外LED的材料限制了发光效率,主要因素包括外延材料质量差、光吸收大、电注入效率低、光提取效率低。因此,从材料入手是解决深紫外LED问题的根本,深紫外LED效率提升的空间还很大,需要大量研发工作的支撑。

最后,要解决标准问题。由研发机构、企业、联盟等牵头,布局标准化体系,逐步构建匹配深紫外LED规模市场的新的标准化体系,填补标准化空白,为产业未来的健康发展提供长久的动力和支持。

来源:中国电子报