今年的新型冠狀病毒肺炎讓許多經(jīng)濟活動停擺,正當全球社會開始重新適應新常態(tài)生活時,一種已經(jīng)存在已久的科技應用產(chǎn)品彷如絕地重生般地,重新活躍在舞臺上,那就是紫外線(UV)應用,特別是波長介于200-280nm之間,可以殺死細菌的紫外線C波段(UVC)。
在疫情影響下,UVC光線用于對抗新冠病毒的新聞,引起全球市場關注。突然之間,各家LED廠商紛紛乘著此波殺菌消毒風潮,推出相關的UVC LED產(chǎn)品,芯片、封裝、模組、成品接二連三登入市場,詢問度飆高。不過,正當大家沉浸在一片大好的氣氛時,近來國際廠商的大動作,卻向UVC LED產(chǎn)品澆了一盆冷水。
首先,歐洲老牌照明大廠昕諾飛(Signify)和歐司朗(Osram)先后公布其UVC的產(chǎn)品線,增加了多數(shù)傳統(tǒng)UVC的燈管(Conventional lamp)而非UVC LED的產(chǎn)品。另外,北美照明工程協(xié)會(IES)攜手國際紫外光應用協(xié)會(IUVA)則聯(lián)手制定了UVC燈具的美國國家標準(ANSI),其中多數(shù)是以傳統(tǒng)UVC燈管為光源根據(jù)。
(圖片來源:Signify)
隨著國際禁用水銀的《水俁公約》(The Minamata Convention on Mercury)的時間到來,傳統(tǒng)UVC的燈管因為使用水銀,已開始陸續(xù)被停用或是禁用,并由UV LED取而代之。不少廠商看準這個時機,想預備能量大舉進攻,分食這塊大餅。2017年,UVA波段(360-410nm)在工業(yè)應用陸續(xù)增加份額;2018年中,UVC波段的產(chǎn)品也陸續(xù)出現(xiàn)在家電、凈水器等產(chǎn)品上。到了2020年,這場不可預期的肺炎疫情,則讓UVC波段更加如虎添翼,原本已經(jīng)預期能夠在業(yè)界發(fā)光發(fā)熱,但近期的新聞卻與期望背道而馳,也暴露出現(xiàn)階段UVC LED的兩個根本問題,其一是技術,包括產(chǎn)能、光能量與模組設計等,另一則是價格。
歐司朗高層亦有類似評論:“我們一直在經(jīng)營某些LED還不可行的工業(yè)應用領域,包括UVC。”
而近來市場如雨后春筍般冒出,標榜殺菌之UVC LED消費性產(chǎn)品,像是手持式殺菌燈、殺菌盒等,雖然這些產(chǎn)品銷量可觀,但仍有不少專家質(zhì)疑其殺菌力跟安全性。
綜上所述,看似熱銷的UVC LED似乎只是個大泡泡,而身在其中的UVC LED廠商們又該何去何從呢?
紫外線殺菌的原理,是以能量強的短光波段破壞微生物體中的DNA 及RNA結構,使構成該微生物體的蛋白質(zhì)無法形成,因此死亡或喪失繁殖能力。一般來說,經(jīng)紫外線照射1至2秒鐘內(nèi),便可達到滅菌的效果。紫外線依據(jù)波長可分成ABC三個波段,根據(jù)研究,其中只有C 波段(波長200-280nm)才有殺菌效果,而C波段中殺菌力最強的區(qū)間,則是在253-254nm間。
利用UVC殺菌并非新聞,過去利用UV殺菌燈(又名低壓汞蒸氣放電燈, 含有水銀和臭氧)消毒殺菌,長期被應用在飲水消毒、污水消毒、空氣凈化殺菌、醫(yī)療用品消毒、餐飲用具消毒、票證消毒等等,應用相當廣泛。
目前使用UV消毒殺菌燈的主要問題在于,使用者并不重視燈管亮度的衰減,認為燈只要亮著,就一定具有殺菌能力。對于燈管的好壞、優(yōu)劣,都以一般使用日光燈的觀念來評估。
依據(jù)消毒殺菌技術標準的指導,每一種微生物都有其特定紫外線消滅劑量標準,其劑量是照射強度與照射時間的乘積:K(殺菌劑量)=I(照射強度)t(照射時間)。從公式得知,高強度短時間與低強度長時間之照射其效果是相同的。由于一般使用者,對燈管的使用壽命、照射強度以及其是否仍具有殺菌能力,無法進行復查檢測亦難以掌握。也因此無法了解其欲消毒的產(chǎn)品是否已經(jīng)完全被消毒,卻依然生產(chǎn)、銷售且使用,承擔著極大的風險。
UVC之穿透能力,其實并不如想像中之高,任何灰塵、紙、金屬、塑膠紙片都會大幅減低照射強度。因此燈管表面的灰塵、油漬都會直接影響其穿透能力。UVC對細菌有強大的殺傷力,對人體同樣有一定的傷害,人體最易受傷的部位是眼睛和皮膚,因此在UV燈開啟時,必須使用防護設備。大廠如昕諾飛及歐司朗,皆在UVC燈具上加裝保護措施如感應器,當有人經(jīng)過時,燈具便會自動關閉。
基于以上種種限制,UVC燈消毒應用雖然很廣,始終被限制在特定的市場與環(huán)境。
UVC LED的芯片功率在2018年時到達一個水平,價格相較于過去也親民許多,于是許多廠商開始推出使用UVC LED的產(chǎn)品,其中最常見的應用為凈化水處理。LG、Seoul Viosys(SETi)、Asahi Kasei (Crystal IS)、DOWA 還有 QD Jason等廠商,都是主要生產(chǎn)廠商。不過,UVC LED真正成為鎂光燈焦點,則是在今年年初,由新型冠狀肺炎疫情所帶起。
隨著肺炎疫情全球爆發(fā),個人與公共環(huán)境的衛(wèi)生逐漸受到重視,業(yè)者也于是利用UV LED的消毒優(yōu)勢,推出便攜式產(chǎn)品,包括UV除菌棒、手電筒、UV LED口罩消毒盒、UV LED空氣清凈器、車內(nèi)空氣清凈器。各種五花八門的產(chǎn)品接二連三上市,但對于相關技術不熟悉的一般消費者,可能無法掌握其中的品質(zhì),或是受到網(wǎng)絡銷售的夸大行銷手法影響,進而造成對UVC LED技術的不信任,影響到正規(guī)的UVC LED廠商。(文:Charles Wu/安費諾亮泰 全球LED應用市場開發(fā)總監(jiān))
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