如何运用LED进行有效的消毒杀菌

在全球疫情大爆发的背景下，变相的提高了大众对紫外线消毒的认识，这也反映在市场上越来越多的基于 LED 的产品上。紫外线可用于消毒空气、水和各种物体的表面，国际紫外线协会(IUVA)表示，它可以帮助减轻传播 COVID-19 病毒的风险。

紫外线分为几个范围(图 1)。UV-A 或黑光范围从 315~400nm，用于诸如光稳定性测试、固化(curing)、光疗、防虫器和晒黑床的应用，长时间暴露于 UV-A 会导致皮肤晒黑和过早老化。

图 1 紫外线分为几个范围

波长范围在 280~315nm 的 UV-B 是危险的。因为长时间暴露在 UV-B 下，与皮肤癌、皮肤老化和白内障的发生有关，商业应用包括医学中的养护和光疗。

200~280nm 范围内的波长则为 UV-C。该紫外线波段与皮肤癌无关，因为光子不会很深地渗透到皮肤中，但是根据 IUVA 的研究，暴露在 UV-C 中会导致如严重的烧伤一般的皮肤不适，并损害眼睛的视网膜。UV-C 光子还可以与微生物中的 RNA 和 DNA 分子相互作用，从而有效地破坏它们。可发出 UV-C 的汞蒸气灯(Mercury vapor lamps)已经用于消毒数十年了，但是，与其他形式的照明一样，已经过渡到使用 LED 光源的产品。

健康专家认为，COVID-19 的主要传播方式是透过接触空气中或物体表面上的呼吸道飞沫。当前可用、基于 LED 的杀菌消毒产品主要用于表面消毒，随着这些设备市场的扩大，最有可能会推出更先进的空气消毒系统。可用产品具有适用于其他类型 LED 照明的优势：外形小巧，易于与在场传感器(occupancy sensor)等其他设备整合，以及低功耗要求。但是这些产品往往更昂贵，且在实际时间内可以处理的表面积范围将有更多限制。

转向使用 LED 的最初关注点是，与现有的汞蒸气灯相比 LED 寿命明显缩短。但是，这种担忧是基于对诸如密封净化系统之类传统应用中的连续操作的评估，并未考虑到可以(有时必须)间歇使用杀菌产品。与所有 LED 一样，UV-C LED 几乎可以无限循环，而不会对光输出产生不利影响;另外，汞蒸气灯需要几分钟的预热时间才能达到最大光输出，LED 产品几乎可以瞬间达到满输出水平。此外，与汞蒸气灯不同，基于 LED 的产品仅能提供最佳结果所需的波长，而不会以无效波长的形式浪费能量。

一般而言，杀菌照明产品的另一个问题是产品安全性和性能要求验证。根据 Intertek 电气业务领域商业基础设施全球总监 Carl Bloomfield 称，他们的产品评估集中在亮度参数、杀菌声明验证，安全合规性，以及适用的 EMC 上。标准开发机构已经开始着手测试标准的工作，但是标准尚不存在，因此 Intertek 依靠其产业和技术专长来设计针对特定产品及其预期应用的评估协议。安全合规性可能特别复杂，因为取决于产品及其预期用途，它包括火灾、触电、机械风险、光学危害、紫外线输出和臭氧排放。

除了使用紫外线进行消毒的产品以外，还有一种相对较新的产品系列问世，称为「可见光消毒(VLD)」。 这些产品使用的 LED 发出的靛蓝(蓝紫色)波长，人体长时间暴露其下是安全的，从而能够持续消除对这些波长敏感的细菌。

VLD 产品通常作为永久照明实现的一部分安装在一个空间中，有时与用于一般照明的白光源结合使用。值得注意的是，VLD 消毒并非对所有细菌都有效，且对病毒完全无效。

根据 Research and Markets 的研究，紫外线消毒设备的市场在未来 5 年预计将以超过 12%的年复合成长率成长。基于 LED 的产品由于使用寿命长和能效高，预计将扮演推动市场成长的重要角色。