2020年的鼠年春節(jié)因?yàn)樾滦凸跔畈《镜乃僚?，注定將成為全?guó)人民最刻骨銘心的一個(gè)春節(jié)。截止3月1日，新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）的感染者已累計(jì)確診80000多人，累計(jì)死亡2900多人。新冠疫情讓“消毒”成為高頻詞匯，75%濃度的酒精、84消毒液、免洗洗手液等消毒方式一次次被提及。

在國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》中提到“病毒對(duì)紫外線和熱敏感”，紫外線殺菌消毒也因此一躍成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。紫外殺菌消毒在過(guò)去往往只是作為醫(yī)院等特殊場(chǎng)景的殺菌消毒方式，廣大消費(fèi)者對(duì)紫外殺菌消毒還比較陌生。

那么，紫外線是如何殺死細(xì)菌和病毒的？紫外殺菌消毒有什么特點(diǎn)？有哪些注意事項(xiàng)？深紫外LED為何被稱(chēng)為殺菌消毒神器？各國(guó)對(duì)于這一產(chǎn)業(yè)的布局情況如何？本文就將為讀者揭開(kāi)深紫外LED的神秘面紗。

一、 紫外殺菌消毒的原理

紫外殺菌近期已經(jīng)有很多文章進(jìn)行了科普，這里還是重申三點(diǎn)：

第一，紫外線按照波長(zhǎng)劃分，可以分為UVA長(zhǎng)波紫外線（波長(zhǎng)范圍315–400 nm）、UVB中波紫外線（波長(zhǎng)范圍280 – 315 nm）、UVC短波紫外線（波長(zhǎng)范圍200 – 280 nm）以及VUV真空紫外線（波長(zhǎng)范圍10 – 200 nm）。其中UVA長(zhǎng)波紫外線也經(jīng)常被稱(chēng)為近紫外線，UVC短波紫外線經(jīng)常被稱(chēng)為深紫外線。

第二，紫外線是一種誘變劑，在特定的波長(zhǎng)范圍（主要是UVC）以及足夠高的劑量下，紫外線能夠引起細(xì)菌和病毒等微生物細(xì)胞中的DNA或RNA相鄰嘧啶分子間形成異常的化學(xué)鍵，阻礙DNA或RNA的復(fù)制，從而造成微生物細(xì)胞死亡。深紫外LED即通過(guò)發(fā)出UVC波長(zhǎng)的深紫外線達(dá)到殺菌消毒的效果。

第三，非典時(shí)期中國(guó)疾病預(yù)防控制中心的研究人員發(fā)現(xiàn)，使用強(qiáng)度大于90uW/cm2的深紫外線照射冠狀病毒60分鐘，可以滅殺SARS病毒。新型冠狀病毒和SARS病毒類(lèi)似，同屬于單股正鏈RNA病毒，因此理論上科學(xué)合理地使用紫外線可以有效滅殺新型冠狀病毒。

二、 紫外殺菌消毒的特點(diǎn)

紫外殺菌消毒主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1） 殺菌消毒效率高：美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局衛(wèi)生評(píng)估與研究中心研究表明，在特征波長(zhǎng)254nm、輻射強(qiáng)度4016uW/cm2的紫外光源照射下，SARS病毒在6分鐘后滅殺率可達(dá)到99.99%。相比于加熱消毒在75攝氏度下需要45分鐘才能滅殺SARS病毒，紫外殺菌消毒的效率要高出許多。

（2） 殺菌廣譜性：由于紫外線是直接對(duì)細(xì)菌和病毒的DNA和RNA起作用，因此在目前所有的殺菌消毒方式中，紫外線殺菌消毒的廣譜性最高，對(duì)幾乎所有細(xì)菌和病毒都能高效率滅殺。

（3） 無(wú)二次污染：常用的次氯酸鈉消毒液對(duì)環(huán)境有危害，會(huì)造成水體污染，其所釋放出的游離氯有可能引起中毒。相比之下，紫外線可以致使細(xì)菌和病毒直接死亡，沒(méi)有其它化學(xué)污染物產(chǎn)生。但要注意盡量避免使用波長(zhǎng)小于243nm的紫外線而產(chǎn)生臭氧。

三、 紫外LED的優(yōu)勢(shì)

目前用于殺菌消毒的紫外光源主要有兩種：傳統(tǒng)汞燈和深紫外LED。相比于傳統(tǒng)汞燈的諸多缺點(diǎn)，深紫外LED具有明顯的政策優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)汞燈的缺點(diǎn)：

（1） 外形笨重，尺寸較大，并配有高壓電。

（2） 啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法做到即開(kāi)即用。

（3） 易碎，使用壽命短，高達(dá)90%的使用壽命消耗在頻繁的開(kāi)關(guān)階段。

（4） 劇毒，破裂后會(huì)造成汞泄漏，污染環(huán)境，嚴(yán)重危害人體健康。

深紫外LED的政策優(yōu)勢(shì)：全球128個(gè)國(guó)家簽署的《聯(lián)合國(guó)水俁公約》已于2017年8月在中國(guó)正式生效，條約明令各國(guó)從2020年起禁止生產(chǎn)及進(jìn)出口各種含有汞的制品，傳統(tǒng)汞燈將被禁止生產(chǎn)和銷(xiāo)售。我國(guó)政府先后頒布了《中國(guó)嚴(yán)格限制的有毒化學(xué)品名錄》和《優(yōu)先控制化學(xué)品名錄（第一批）》等系列政策文件，對(duì)汞的管控提出明確要求。作為傳統(tǒng)汞加工制造和汞污染大國(guó)，中國(guó)政府積極踐行《水俁公約》要求。雖然，用于固化和殺菌的紫外汞燈還不在今年主要管制之列，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，正如在通用照明領(lǐng)域LED替代傳統(tǒng)光源是必然趨勢(shì)，作為綠色環(huán)保的新型紫外固態(tài)光源的深紫外LED，將是傳統(tǒng)紫外光源--汞燈的唯一替代選擇。而隨著《水俁公約》的生效以及深紫外LED自身技術(shù)不斷進(jìn)步，深紫外LED將迎來(lái)其產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速增長(zhǎng)。

深紫外LED的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：在各種不同的殺菌消毒方式中，只有深紫外LED同時(shí)具備節(jié)約能源、即開(kāi)即用、節(jié)省空間、免除維護(hù)、無(wú)毒無(wú)害、壽命長(zhǎng)、無(wú)刺激性氣味等優(yōu)異特性。相比于其它殺菌消毒方式，深紫外LED具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

四、 紫外LED的市場(chǎng)規(guī)模

綜合多家調(diào)研機(jī)構(gòu)的市場(chǎng)分析，紫外LED器件的產(chǎn)值在2017年為2億美元，到2025年將達(dá)到13億美元左右，年復(fù)合成長(zhǎng)率超過(guò)30%，其中深紫外LED為主要的成長(zhǎng)動(dòng)能。紫外LED具有體積小、設(shè)計(jì)靈活方便、無(wú)污染等特點(diǎn)，十分適合在白色家電中應(yīng)用。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018-2023年中國(guó)白電行業(yè)市場(chǎng)前景及投資機(jī)會(huì)研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2018年我國(guó)白色家電產(chǎn)品銷(xiāo)量突破3.5億臺(tái)。若每臺(tái)產(chǎn)品增加紫外LED消毒功能，成本增加50元左右，據(jù)此全國(guó)即可增加175億人民幣的紫外LED消毒產(chǎn)品市場(chǎng)。

五、 深紫外LED外延芯片相關(guān)企業(yè)

目前全球紫外LED外延芯片相關(guān)企業(yè)主要分布在美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)以及中國(guó)（包括大陸和臺(tái)灣地區(qū)）。

美國(guó)：

成立于1999年，位于美國(guó)南卡羅來(lái)納州的SETi公司是世界上最早在藍(lán)寶石襯底上商業(yè)化生產(chǎn)深紫外LED外延芯片產(chǎn)品的企業(yè)，其技術(shù)主要來(lái)源于南卡羅來(lái)納大學(xué)（University of South Carolina）的Asif Khan教授研究組。SETi的獨(dú)門(mén)絕技是在藍(lán)寶石襯底上通過(guò)遷移率增強(qiáng)外延（Migration Enhanced Metal Organic Chemical Vapor Deposition, 簡(jiǎn)稱(chēng)MEMOCVD）技術(shù)生長(zhǎng)高質(zhì)量的氮化鋁外延層。SETi于2015年被韓國(guó)Seoul Viosys收購(gòu)，成為首爾半導(dǎo)體旗下的子公司。

另外一家成立于1997年，位于美國(guó)紐約州的企業(yè)Crystal IS，則主要專(zhuān)注于在單晶氮化鋁襯底上制備紫外LED外延芯片，其技術(shù)來(lái)源于倫斯勒理工學(xué)院（Rensselaer Polytechnic Institute）。Crystal IS于2011年被日本旭化成（Asahi Kasei）收購(gòu)，成為旭化成的全資子公司。

成立于2014年，位于美國(guó)加利福尼亞州的Bolb公司，在2018年公開(kāi)報(bào)道了其獨(dú)特的“透明P型層”技術(shù)，創(chuàng)造了深紫外LED光電轉(zhuǎn)換效率（WPE）新的世界紀(jì)錄。

另外一家位于美國(guó)加利福尼亞州的Rayvio公司，技術(shù)來(lái)源于波士頓大學(xué)（Boston University）Theodore Moustakas教授研究組，曾經(jīng)推出過(guò)幾款UVB/UVC的產(chǎn)品。

德國(guó)：