为什么UVCLED不能替代
紫外消毒产品分类
迄今为止,紫外线用作消毒已有百余年的历史。常用的紫外杀菌产品有低压紫外杀菌汞灯和深紫外LED杀菌灯这两种。
UVCLED输在哪里?深紫外LED的生产过程中不采用汞作为发光材料,属于无汞环保产品,符合联合国环境规划署制定的《水俣公约》条款。我国作为《水俣公约》主要缔约国之一,积极践行公约规定,禁汞步伐有序进行,这为深紫外LED发展提供了巨大的发展机遇。
那么,低压紫外杀菌汞灯和深紫外LED杀菌灯之间有啥区别呢?为啥深紫外LED杀菌灯尚无法完全取代低压紫外杀菌汞灯呢?
01效率低
当前深紫外LED的辐射效率太低,只有低压汞灯的1/10,虽然优质的UVCLED杀菌消毒效果显著,在一定剂量和短距离下,几秒到几十秒就能把常见细菌杀灭。但市面上UVCLED应用产品存在以次充好现象,同等级别UVCLED产品使用效果却是千差万别。
复旦大学教授张善端对深紫外LED杀菌灯无法完全取代低压紫外杀菌汞灯进行了一番解释:现在深紫外LED要想规模化商用,务必先提升产品的性能,最关键的参数是辐射效率,10%是第一道门槛。只有商用深紫外LED的辐射效率达到10%以上,才会真正启动规模应用;辐射效率达到20%,具备替代低压汞灯的能力。因此,在大功率杀菌场合完全无法使用。
02成本高
UVC半导体的电光转化效率极低(UVC-LED在工作时,大约只有1-3%被转换成光,而剩余的97%左右则基本被转换成热量。)单位电功率的价格为低压汞灯的20倍,所以要获得相同的辐射功率,深紫外LED的成本是低压汞灯的倍。
举例来说,电功率为W的低压汞灯,辐射效率30%,紫外功率96W,价格~元。深紫外LED的辐射效率3%,在紫外功率为96W时,需要电功率3W,封装器件成本16万元,加上光学、驱动和散热,估计要20万元,成本是低压汞灯的~倍。这种原理也导致UVC半导体芯片发热严重,影响了UVC半导体产品的寿命和可靠性。
UVCLED不能全面替代汞灯,
归根到底,还是技术和工艺原因。
1)UVCLED是本世纪初才发明的一项技术,目前还处于产品导入初期,辐射功率、辐射效率、寿命等方面都不尽如人意,还需进一步开展技术攻关,促进产品尽快完善成熟。且由于产品应用和推广方面受限于杀菌消毒效果不直观,替换现有低压汞灯产品又受到技术发展阶段的限制。
2)UVC波段深紫外LED的材料限制了发光效率,外延材料质量差、光吸收大、电注入效率低、光提取效率低,这些都是解决深紫外LED问题的根本,深紫外LED未来需要提升的空间还很大,仍需要大量研发工作的支撑。