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UVC-健康光源首选

来源: | 发布日期:2021-10-27

UV(Ultraviolet)是指波长在10nm至400nm之间的电磁波,即紫外线。再根据波长可以分为长波紫外线(UVA)、中波紫外线(UVB)和短波紫外线(UVC),波长分别为320~400nm、280~320nm、100~280nm。

UVC相较于UVA、UVB对人体影响很小。UVA穿透能力强,可到达皮肤真皮层,一方面,UVA使皮肤中的黑色素前体直接转化为黑色素,使皮肤快速黑化;另一方面,UVA会使皮肤中产生活性氧自由基,长期作用会给皮肤带来较大的氧化压力,并导致皮肤中的胶原蛋白、弹性蛋白和DNA损伤,从而造成皮肤老化、失去弹性、产生皱纹。UVB主要作用于皮肤表层,UVB会激活表皮基底层的黑色素细胞中的络氨酸酶合成黑色素,黑色素形成后逐渐迁移到最外层,使皮肤黑化、出现红斑、晒伤等。总之UVA、UVB对人体皮肤都有损害,而UVC相较于UVA、UVB对人体的伤害很低,原因是UVC波长很短,穿透力很低,不会深入皮肤表皮。

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人们经常采用日晒的方式来消灭食物上的病菌,达到消毒保质的作用,并根据阳光消毒的作用原理,逐渐发展出了人造紫外线技术。紫外线是一种诱变剂,通过对微生物的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死,从而达到消毒的目的。在特定的波长范围以及足够高的剂量下,紫外线能够引起细菌和病毒等微生物细胞中的DNA或RNA相邻的分子间形成异常的化学键,阻碍DNA或RNA的复制,从而造成微生物细胞死亡。深紫外半导体通过发出UVC波长的深紫外线达到杀菌消毒的效果。

相比于化学杀菌消毒,紫外线的优势是杀菌效率高,灭活一般在几秒内完成,而且不产生其它化学污染物。在一线医疗卫生机构,它也是重要的杀菌消毒设备。由于紫外线的波长越短,频率越高,所蕴含的能量也就越高,因此相较于UVA和UVB、UVC的杀菌能力更强、效果更快。

UVC是自然界中杀菌效果最好的紫外线,但人们想直接利用太阳光中的UVC十分困难,这是因为UVC由于波长较短,在大气中就已经被臭氧层吸收、散射掉了,无法到达地面,所以人造UVC就变得尤为重要。

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深紫外半导体的工艺与普通LED的工艺大体相同,但由于UV-LED的发光材料不同,因此选取的发光材料和封装形式会有一定区别。UVC半导体芯片可分为衬底和外延层两部分:衬底通常沿用蓝光LED芯片所采用的蓝宝石衬底,外延层包括AIN模板层、N型AlGaN层、多量子阱发光层、电子阻挡层和P型GaN接触层。芯片工艺,通过光刻、刻蚀漏出N型接触层,通过蒸镀以及合金、N型、P型与电极形成欧姆接触,然后通过减薄、裂片,对小芯粒进行分选,倒装到绝缘的硅片上。

UVC半导体广泛应用于空气净化、食品及物体表面杀菌、洁净水、医疗及个人护理等领域,未来在家电、公共场所卫生保护等市场潜力非常大。据LED inside估计,2023年UV LED市场整体有望达到约10亿美元,2019-2024年全球UV LED市场规模年复合增长率高达27%,其中UVC半导体产品年复合增长率预计达到60%。来自消费终端的市场信息反馈,随着消费者对紫外杀菌消毒产品的理解不断加深,消费者需求也正催生出更多UVC半导体的应用场景,比如母婴消毒器、电梯扶手杀菌机、空气净化器、扫地机器人等。未来UVC半导体市场将具备超大的增长潜力,OFweek预计2022年UVC半导体将占据UV LED的70%市场份额。

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受疫情推动,公共场所杀菌消毒需求大幅度增加,由于公共场所空间相对封闭,比如高铁站、汽车站、机场等,人群聚集、空气欠流通,病毒感染的风险较高,消毒杀菌在防控疫情的工作中显得尤为重要。UVC半导体凭借安全、环保、小巧、高效、低耗等性能以及无化学残留的特性,在公共场所杀菌消毒可以发挥重要的作用,在未来也会得到越来越多的应用。

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