加州大学分校研究人员正在开发紫外线LED灯,可表面、空气、水杀菌

行家说LED快讯 · 2020-04-15

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随着COVID-19继续肆虐全球人口,全世界都特别关注寻找与新型冠状病毒作斗争的方法。

“一个主要的应用是在医疗场合-对个人防护设备,表面,地板,HVAC系统内的物体等进行消毒”,加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的材料博士研究员Christian Zollner说。集中精力发展用于卫生和净化目的的深紫外线LED技术。他补充说,在医疗领域,UV-C消毒产品的市场已经很小。

作为一项技术,紫外线消毒已经存在了一段时间。但是现在,鉴于COVID-19大流行,人们的注意力已经转移到紫外线上,该病毒可以灭活引起该疾病的冠状病毒。

虽然尚未显示出针对SARS-CoV-2病毒传播的大规模实用效果,但紫外线显示出了许多前景:首尔半导体公司在4月初报道了对冠状病毒(COVID-19)的99.9%灭菌在30秒内”使用他们的UV LED产品。他们的技术目前正被用于汽车中,用于对未使用的车辆内部进行消毒的UV LED灯。

值得注意的是,并非所有的紫外线波长都相同。UV-A和UV-B(我们在地球上经常在太阳上得到的类型)具有重要的用途,但罕见的UV-C是选择的紫外线,用于净化空气和水以及使微生物失活。这些只能通过人为过程生成。

Zollner说:“与当前消毒技术最相关的260-285 nm范围的UV-C光也对人体皮肤有害,因此,目前,它主要用于在消毒时没人的环境中使用。” 实际上,世界卫生组织(WHO)警告不要使用紫外线消毒灯对手或皮肤的其他区域进行消毒,即使短暂暴露于UV-C光线也可能导致灼伤和眼睛伤害。

在COVID-19大流行流行之前,SSLEEC的材料科学家已经在研究UV-C LED技术。电磁频谱的这一领域是固态照明的一个相对较新的领域。Zollner认为,UV-C光通常是通过汞蒸气灯产生的,“要使UV LED在效率,成本,可靠性和寿命方面发挥其潜力,还需要许多技术进步。”

在发表在ACS Photonics期刊上的一封信中,研究人员报告了一种制造高品质深紫外(UV-C)LED的更为优雅的方法,该方法包括在以下衬底上沉积半导体合金氮化铝镓(AlGaN)的膜碳化硅(SiC)-与更广泛使用的蓝宝石衬底不同。

Zollner认为,与使用蓝宝石相比,使用碳化硅作为衬底可以使高质量的UV-C半导体材料更高效,更具成本效益的增长。他解释说,这是由于材料的原子结构紧密匹配。

他说:“根据一般经验,基板和薄膜在结构上(原子晶体结构方面)越相似,就越容易获得高质量的材料。” 质量越好,LED的效率和性能就越好。

蓝宝石在结构上是不同的,生产无瑕疵和未对准的材料通常需要复杂的附加步骤。Zollner说,碳化硅并不是完美的搭配,但无需昂贵的其他方法即可实现高质量。

此外,Zollner表示,碳化硅比“理想的”氮化铝衬底便宜得多,从而使其更易于量产。

研究人员在开发UV-C LED技术时想到的主要应用是便携式,速效水消毒。在世界上欠缺清洁水的欠发达地区,二极管的耐用性,可靠性和小尺寸将改变游戏规则。

COVID-19大流行的出现增加了另一个层面。随着世界各地争相寻找针对疾病的疫苗,疗法和治疗方法,消毒,去污和隔离是我们捍卫自己的少数武器,解决方案将需要在全球范围内部署。Zollner说,除了用于水卫生目的的UV-C外,UV-C光还可以集成到没有人时打开的系统中。

他说:“这将为卫生,公共,零售,个人和医疗场所提供一种低成本,无化学药品且方便的方式。”

但是目前,这是一场耐心的游戏,因为佐尔纳及其同事正在等待大流行。加州大学圣塔芭芭拉分校的研究进展缓慢,以最大程度地减少人与人之间的联系。

他说:“一旦在UCSB的研究活动恢复,我们的下一步就是继续改进AlGaN / SiC平台,以期有望生产出世界上最高效的UV-C发光体。”