如何運(yùn)用LED進(jìn)行有效的消毒殺菌

在全球疫情大爆發(fā)的背景下，變相的提高了大眾對(duì)紫外線消毒的認(rèn)識(shí)，這也反映在市場(chǎng)上越來越多的基于 LED 的產(chǎn)品上。紫外線可用于消毒空氣、水和各種物體的表面，國(guó)際紫外線協(xié)會(huì)(IUVA)表示，它可以幫助減輕傳播 COVID-19 病毒的風(fēng)險(xiǎn)。

紫外線分為幾個(gè)范圍(圖 1)。UV-A 或黑光范圍從 315~400nm，用于諸如光穩(wěn)定性測(cè)試、固化(curing)、光療、防蟲器和曬黑床的應(yīng)用，長(zhǎng)時(shí)間暴露于 UV-A 會(huì)導(dǎo)致皮膚曬黑和過早老化。

圖 1 紫外線分為幾個(gè)范圍

波長(zhǎng)范圍在 280~315nm 的 UV-B 是危險(xiǎn)的。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間暴露在 UV-B 下，與皮膚癌、皮膚老化和白內(nèi)障的發(fā)生有關(guān)，商業(yè)應(yīng)用包括醫(yī)學(xué)中的養(yǎng)護(hù)和光療。

200~280nm 范圍內(nèi)的波長(zhǎng)則為 UV-C。該紫外線波段與皮膚癌無關(guān)，因?yàn)楣庾硬粫?huì)很深地滲透到皮膚中，但是根據(jù) IUVA 的研究，暴露在 UV-C 中會(huì)導(dǎo)致如嚴(yán)重的燒傷一般的皮膚不適，并損害眼睛的視網(wǎng)膜。UV-C 光子還可以與微生物中的 RNA 和 DNA 分子相互作用，從而有效地破壞它們?？砂l(fā)出 UV-C 的汞蒸氣燈(Mercury vapor lamps)已經(jīng)用于消毒數(shù)十年了，但是，與其他形式的照明一樣，已經(jīng)過渡到使用 LED 光源的產(chǎn)品。

健康專家認(rèn)為，COVID-19 的主要傳播方式是透過接觸空氣中或物體表面上的呼吸道飛沫。當(dāng)前可用、基于 LED 的殺菌消毒產(chǎn)品主要用于表面消毒，隨著這些設(shè)備市場(chǎng)的擴(kuò)大，最有可能會(huì)推出更先進(jìn)的空氣消毒系統(tǒng)。可用產(chǎn)品具有適用于其他類型 LED 照明的優(yōu)勢(shì)：外形小巧，易于與在場(chǎng)傳感器(occupancy sensor)等其他設(shè)備整合，以及低功耗要求。但是這些產(chǎn)品往往更昂貴，且在實(shí)際時(shí)間內(nèi)可以處理的表面積范圍將有更多限制。

轉(zhuǎn)向使用 LED 的最初關(guān)注點(diǎn)是，與現(xiàn)有的汞蒸氣燈相比 LED 壽命明顯縮短。但是，這種擔(dān)憂是基于對(duì)諸如密封凈化系統(tǒng)之類傳統(tǒng)應(yīng)用中的連續(xù)操作的評(píng)估，并未考慮到可以(有時(shí)必須)間歇使用殺菌產(chǎn)品。與所有 LED 一樣，UV-C LED 幾乎可以無限循環(huán)，而不會(huì)對(duì)光輸出產(chǎn)生不利影響;另外，汞蒸氣燈需要幾分鐘的預(yù)熱時(shí)間才能達(dá)到最大光輸出，LED 產(chǎn)品幾乎可以瞬間達(dá)到滿輸出水平。此外，與汞蒸氣燈不同，基于 LED 的產(chǎn)品僅能提供最佳結(jié)果所需的波長(zhǎng)，而不會(huì)以無效波長(zhǎng)的形式浪費(fèi)能量。

一般而言，殺菌照明產(chǎn)品的另一個(gè)問題是產(chǎn)品安全性和性能要求驗(yàn)證。根據(jù) Intertek 電氣業(yè)務(wù)領(lǐng)域商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施全球總監(jiān) Carl Bloomfield 稱，他們的產(chǎn)品評(píng)估集中在亮度參數(shù)、殺菌聲明驗(yàn)證，安全合規(guī)性，以及適用的 EMC 上。標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始著手測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的工作，但是標(biāo)準(zhǔn)尚不存在，因此 Intertek 依靠其產(chǎn)業(yè)和技術(shù)專長(zhǎng)來設(shè)計(jì)針對(duì)特定產(chǎn)品及其預(yù)期應(yīng)用的評(píng)估協(xié)議。安全合規(guī)性可能特別復(fù)雜，因?yàn)槿Q于產(chǎn)品及其預(yù)期用途，它包括火災(zāi)、觸電、機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)、光學(xué)危害、紫外線輸出和臭氧排放。

除了使用紫外線進(jìn)行消毒的產(chǎn)品以外，還有一種相對(duì)較新的產(chǎn)品系列問世，稱為「可見光消毒(VLD)」。 這些產(chǎn)品使用的 LED 發(fā)出的靛藍(lán)(藍(lán)紫色)波長(zhǎng)，人體長(zhǎng)時(shí)間暴露其下是安全的，從而能夠持續(xù)消除對(duì)這些波長(zhǎng)敏感的細(xì)菌。

VLD 產(chǎn)品通常作為永久照明實(shí)現(xiàn)的一部分安裝在一個(gè)空間中，有時(shí)與用于一般照明的白光源結(jié)合使用。值得注意的是，VLD 消毒并非對(duì)所有細(xì)菌都有效，且對(duì)病毒完全無效。

根據(jù) Research and Markets 的研究，紫外線消毒設(shè)備的市場(chǎng)在未來 5 年預(yù)計(jì)將以超過 12%的年復(fù)合成長(zhǎng)率成長(zhǎng)。基于 LED 的產(chǎn)品由于使用壽命長(zhǎng)和能效高，預(yù)計(jì)將扮演推動(dòng)市場(chǎng)成長(zhǎng)的重要角色。