在疫情防控形勢嚴峻的當下，面對傳播速度快、傳播能力強的德爾塔病毒，加強公共衛生防控體系建設迫在眉睫，防范化解重大疫情和突發公共衛生風險尤為急迫。紫外線殺菌消毒作為已知的可抑制新冠病毒的有效手段之一，成為筑牢疫情防線的不可忽視的重要部分。本文通過介紹了近年紫外LED的典型應用模式，剖析目前紫外LED存在的主要問題。

紫外LED典型應用模式

高鐵車廂空氣消毒

軌道交通已經成為我們最主要的出行方式之一，但是由于車廂內環境相對密閉且人員較為密集，極易導致我們感染細菌病毒和相互傳染，所以軌道交通空氣消毒對于阻斷病毒和細菌傳播、減少感染風險有重要意義。

2020年，中科潞安半導體技術研究院與中車集團簽署戰略合作協議，雙方合作探討將在部分高鐵車廂上安裝UVC LED殺菌裝置并進行試運行，這將成為國內首次將深紫外殺菌應用于軌道交通場景。目前，項目已經完成了樣品的安裝及調試。

本項目中主要產品是UVC LED殺菌模塊。殺菌模塊分別安裝在高鐵車廂空調的進風口和回風口，本項目分別針對進風口和回風口的空氣流動進行模擬計算，以此為依據設計殺菌模塊的結構、配光與數量。經過對樣品應用情況的檢測和計算，具體應用效果如下：空調進風口速為3.7m/s，回風口的風速為3.0m/s，其中，回風口只回收車廂內70%的空氣，剩余30%為車外空氣。每節進風道采用4個 UVC LED進行殺菌，每個燈具光功率≥500mW，以殺滅90%白色葡萄球菌所需的紫外線照射劑量計算，完成整個車廂空氣殺菌約需要20min；每個回風道采用3個UVC LED燈具進行殺菌，每個燈具光功率≥500mW，以殺滅90%白色葡萄球菌所需的紫外線照射劑量計算，完成整個車廂空氣殺菌約需要33min。

空調殺菌消毒模塊應用

本項目是將紫外LED殺菌消毒模塊用于家用空調系統中。深紫外殺菌模塊關鍵元器件全部為國產，由紫外上游芯片企業山西中科潞安紫外光電科技有限公司、中游封裝企業山西華微紫外半導體科技有限公司、模塊企業青島海達維健康科技有限公司和終端家電企業海爾共同開發。

該深紫外殺菌模塊在海爾空調“雷神者”系列上普遍使用，空調工作時用戶通過遙控器上的健康按鍵啟動內置的紫外殺菌模塊，對室內空氣進行物理殺菌。
此外，中科潞安最新推出的新款“晉芯守護”機器人，搭載由中科潞安自主研發的深紫外LED消毒模組，配合UVA+光觸媒、高效過濾器等技術，可實現500-1000㎡/h的大空間空氣消毒處理能力，目前該產品已在全國消毒產品網上備案信息服務平臺取得衛消證備案，可廣泛使用于機場、高鐵站、大型體育場館、會議中心、市民政務中心等大空間空氣消毒應用中。

消費品中殺菌消毒應用

目前紫外LED殺菌消毒用量最多的還是個人和家庭消費品，包含了消毒包、消毒水杯、牙刷盒等多樣化的形式。應用場景日漸豐富，小到殺菌包、母嬰產品、UVC殺菌手電筒，大到UVC凈水器、UVC消毒機器人等，深紫外LED消毒、殺菌、凈化有望逐步從高附加功能演變為家電、家居、廚衛、消費電子、車載等應用領域的標配功能。產品性能不斷得到改善，結合智能語音、紅外感應、遠程遙控、方向識別、光輸出檢測等輔助功能提高UVC LED產品使用安全性，優化產品使用過程。

主要問題

核心技術有待突破

由于當前UVC LED芯片和器件技術水平仍有待進一步提升，光輻射效率仍較低，導致即使在部分可以滿足需求的小功率應用領域，同等效果的紫外LED產品價格普遍是汞燈的2-5倍。因此紫外LED殺菌消毒產品的應用推廣，首先有賴于技術水平的進一步提升。UVC LED外量子效率平均水平約為1-3%，BOLB公司的外量子效率在6.5%左右。與發展成熟的GaN基藍光LED和AlGaN基近紫外LED相比，UVC LED的光輸出功率和量子效率仍遠不能令人滿意，不能滿足高端家電、高端醫療、污水處理等產業領域對高效低成本大功率深紫外固態光源的迫切需求。

在UVC LED封裝工藝和技術的進步關系到器件的光輻射效率和壽命，高密度無機封裝材料與形式是發展趨勢。藍光LED封裝材料和形式基本可適用于UVA LED封裝，但適用于UVC LED的陶瓷基板、無機封裝、氣密封裝、提高散熱效果和光提取效率是業界關注熱點和發展方向。

應用方案暫不成熟

殺菌消毒用UVC LED技術方案暫不成熟，應用數據需要進一步積累。目前使用的殺菌消毒用傳統紫外光源的波長固定（253.7nm），光源空間光分布均勻。而UVC LED與傳統紫外汞燈的發光原理不同，光源形態、峰值波長、光譜分布、空間分布、電源驅動、散熱要求、二次配光、應用系統均有很大的不同。

此外，UVC LED的應用集成技術和工程化應用難題尚待解決。UVC LED目前還處于產品導入初期，正在逐步打開水和空氣凈化、殺菌消毒、白色家電等應用市場，其發光功率、電光轉化效率以及壽命方面都不盡如人意，進一步發展還需要應用關鍵核心技術和實用化、工程化難題，促進UVC LED相關產品盡快完善成熟。

現行標準和檢測方法缺失

目前，UVC LED產品的國內外行業標準均未推出，這也是影響UVC LED產業良性發展的關鍵因素。

標準制定有待隨著市場開啟逐步開展。現行的紫外消毒產品相關標準均圍繞傳統紫外光源，而紫外LED消毒產品在光電參數與壽命、均勻性等方面存在一定的標準空白。紫外LED應用市場細分，標準體系建立領域跨度大。

紫外LED技術、市場的不斷發展，面臨著一系列的計量、檢測的技術難題。如傳統紫外探頭相應波段單一，多數只對特定波段紫外輻射（253.7nm、365nm）有響應，而紫外LED輻射帶寬大，探頭光譜靈敏度曲線相差大，造成量值溯源和校準難等問題，導致測量結果誤差較大。紫外LED需要逐步開發、形成結合自身光譜特點傳感探頭、標準光源、校準方法，特別是UVB、UVC波段LED的計量、測試是技術難點。

應用系統安全措施尚待加強

光生物安全是市場推廣需要闡述清楚的重要問題。市場上因紫外殺菌產品操作不當，對人體會造成傷害的新聞屢見不鮮，因此紫外產品安全性設計尤為重要。這就要求企業在設計產品時結合不同的應用場景，通過智能化控制、紅外感應等人性化設計避免因錯誤使用造成對人體的傷害。這就要求企業在設計產品時結合不同的應用場景，通過智能化控制、紅外感應等人性化設計避免因錯誤使用造成對人體的傷害。因此在應用推廣過程中，要首先對紫外LED產品光生物安全進行全面的宣貫和科普，提升消費者甄別產品的能力。
此外，對于紫外線直射的應用產品在材質上需要有抗紫外線的要求，因此在產品應用時需考慮紫外輻射對終端產品材料的影響。

結束語

自2020年至今新冠疫情不斷反復，進一步刺激紫外LED消毒產業發展。深紫外LED產業發展愈發回歸理性。企業由快速投資擴產轉向產品研發及市場培育。深紫外LED對新冠病毒滅活效果得到了有效驗證；紫外LED殺菌消毒產品由小功率消費品向大功率消毒產品；消毒應用從個人、家庭應用向醫院、商超、機場、地鐵等專業領域、公共場所拓展；殺菌消毒工程化示范項目逐漸落地。

紫外LED消毒市場潛力不斷被挖掘，紫外LED消毒產品與應用場景的結合和共同開發需要跨領域的產業鏈上中下游密切合作，需要芯片、封裝、模組、集成應用等各環節的協同作戰，需要生產企業、檢測機構、研究院所、認證及市場管理機構等各主體積極參與。