UVC:健康光源首選

UV(Ultraviolet)是指波長(zhǎng)在10nm-400nm 之間的電磁波，即紫外線。根據(jù)波長(zhǎng)可把紫外線分為長(zhǎng)波紫外線(UVA)、中波紫外線(UVB)和短波紫外線(UVC)，波長(zhǎng)分別為320-400nm、280-320nm、100-280nm。

UVC 相較于 UVA、UVB 對(duì)人體影響很小。

UVA 穿透能力強(qiáng)，可到達(dá)皮膚真皮層，一方面， UVA 使皮膚中的黑色素前體直接轉(zhuǎn)化為黑色素，使皮膚快速黑化;另一方面，UVA 會(huì)使皮膚中產(chǎn)生活性氧自由基，長(zhǎng)期作用會(huì)給皮膚帶來(lái)較大的氧化壓力，并導(dǎo)致皮膚中的膠原蛋白、彈性蛋白和 DNA 損傷，從而造成皮膚老化、失去彈性、產(chǎn)生皺紋。UVB 主要作用于皮膚表層，UVB 會(huì)激活表皮基底層的黑色素細(xì)胞中的酪氨酸酶合成黑色素，黑色素形成后逐漸遷移到最外層，使皮膚黑化、出現(xiàn)紅斑、或被曬傷?？傊?，UVA、UVB 對(duì)人體皮膚都有損害，而 UVC 相較于 UVA、UVB 對(duì)人體傷害很低，這是因?yàn)?UVC 波長(zhǎng)很短，穿透力很低，不能深入皮膚表皮。

UVC 殺菌消毒效果強(qiáng)，滅活病毒更徹底。

人們經(jīng)常采用日曬的方式來(lái)消滅食物上的病菌，達(dá)到消毒、保質(zhì)的作用，并根據(jù)陽(yáng)光消毒的作用原理，逐漸發(fā)展了人造紫外線技術(shù)。紫外線是一種誘變劑，通過(guò)對(duì)微生物的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死，從而達(dá)到消毒的目的。在特定的波長(zhǎng)范圍(主要是 UVC) 以及足夠高的劑量下，紫外線能夠引起細(xì)菌和病毒等微生物細(xì)胞中的 DNA 或 RNA 相鄰嘧 啶分子間形成異常的化學(xué)鍵，阻礙 DNA 或 RNA 的復(fù)制，從而造成微生物細(xì)胞死亡。深紫外半導(dǎo)體通過(guò)發(fā)出 UVC 波長(zhǎng)的深紫外線達(dá)到殺菌消毒的效果。

相比化學(xué)殺菌消毒，紫外線的優(yōu)勢(shì)是殺菌效率高，滅活一般在幾秒內(nèi)完成，而且不產(chǎn)生其它化學(xué)污染物。在一線醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)，它也是重要的殺菌消毒設(shè)備。由于紫外線的波長(zhǎng)越短，頻率越高，所蘊(yùn)含的能量越高，因此相較于 UVA 和 UVB，UVC 的殺菌能力更強(qiáng)、效果更快。

UVC 是自然界中殺菌效果最好的紫外線，但人們想直接利用太陽(yáng)光中的 UVC 十分困難， 這是因?yàn)?UVC 由于波長(zhǎng)較短，在大氣中就已經(jīng)被臭氧層吸收、散射掉了，無(wú)法到達(dá)地面， 所以，人造 UVC 就變得尤為重要。

 UVC 具有明顯的優(yōu)勢(shì):小型化、無(wú)毒害、使用便捷

目前用于殺菌消毒的紫外光源主要有兩種:傳統(tǒng)汞燈和紫外 LED。汞燈是目前紫外線消毒、固化與曝光最主流的產(chǎn)品，這種燈的原理很簡(jiǎn)單，陰極射線管打出的高能電子激發(fā)汞蒸汽的原子呈激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)電子回到基態(tài)放出紫外光。紫外 LED 是利用半導(dǎo)體發(fā)光原理來(lái)制造 UV 波段的光源，通過(guò)利用鋁銦鎵氮材料的配比變化，可以做出各種不同波段的紫外線與可見(jiàn)光。

與紫外 LED 相比，傳統(tǒng)汞燈有一些缺點(diǎn):尺寸較大;啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法做到即開(kāi)即用;易碎，使用壽命短;劇毒，破裂后會(huì)造成汞泄漏，污染環(huán)境，嚴(yán)重危害人體健康。相比于傳統(tǒng)汞燈的諸多缺點(diǎn)，深紫外半導(dǎo)體具有明顯的政策優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在各種不同的殺菌消毒方式中，只有深紫外半導(dǎo)體同時(shí)具備節(jié)約能源、即開(kāi)即用、節(jié)省空間、無(wú)毒無(wú)害、壽命長(zhǎng)、無(wú)刺激性氣味等優(yōu)異特性。因此，深紫外半導(dǎo)體成為了新的環(huán)保、高效紫外光源的不二之選。

 UVC 工藝改進(jìn)方向明晰，技術(shù)難題不斷突破

深紫外半導(dǎo)體的工藝與普通 LED 的工藝大體相同，但由于 UV LED 的發(fā)光材料不同，因此選取的發(fā)光材料和封裝形式會(huì)有一定區(qū)別。UVC 半導(dǎo)體芯片可分為襯底和外延層兩部分: 襯底通常沿用藍(lán)光 LED 芯片所采用的藍(lán)寶石襯底，外延層包括 AlN 模板層、N 型 AlGaN 層、多量子阱發(fā)光層、電子阻擋層和 P 型 GaN 接觸層。芯片工藝，通過(guò)光刻、刻蝕漏出 N 型接觸層， 通過(guò)蒸鍍以及合金，N 型、P 型與電極形成歐姆接觸，然后通過(guò)減薄、裂片， 對(duì)小芯粒進(jìn)行分選，倒裝到絕緣的硅片上。

深紫外半導(dǎo)體由于發(fā)射的光譜波長(zhǎng)通常小于 300nm，封裝方式的選擇會(huì)影響出光效率，而透鏡封裝和非透鏡封裝對(duì)紫外 LED 的出光影響尤其很大，所以制作工藝上對(duì)封裝有較高要求，常用的封裝形式包括覆晶封裝(FLIP FLOP)、板上芯片封裝(COB)和模組式封裝 (MODEUL)。

經(jīng)過(guò) 10 多年研究和發(fā)展，280 nm 以下的深紫外半導(dǎo)體外量子效率已超過(guò) 5%，對(duì)應(yīng)發(fā)光功 率大于 5 mW，壽命達(dá) 5 000 h。功率的提升推動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，但相較于技術(shù)十分成熟的藍(lán)光 LED，UVC半導(dǎo)體存在芯片外延生長(zhǎng)困難、封裝材料易老化、光提取效率較低等三 個(gè)主要問(wèn)題。因而后續(xù)對(duì)這些弱點(diǎn)的克服，推進(jìn)相關(guān)技術(shù)改進(jìn)是其發(fā)展的重點(diǎn)。

青島螢光創(chuàng)新科技有限公司，擁有專業(yè)的博士后團(tuán)隊(duì)，專注于紫外殺菌應(yīng)用的研究，經(jīng)過(guò)多年深耕紫外行業(yè)，公司獲得多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明和實(shí)用新型專利。目前多款殺菌模組類產(chǎn)品已經(jīng)投入市場(chǎng)。更多詳細(xì)內(nèi)容可以瀏覽公司網(wǎng)站www.diwera.com聯(lián)系公司索取或者關(guān)注微信公眾號(hào)。

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