UV LED 殺菌那點事!

人眼可見的光譜范圍一般為400-700nm，那么紫外線波長就是大于100nm、小于400nm的電磁波就稱之為紫外線。原子或分子外層電子獲得能量后受激發(fā)到激發(fā)態(tài)，電子在激發(fā)態(tài)不能穩(wěn)定停留而向基態(tài)躍遷，在此過程中以光子的形式輻射出能量，即紫外線。

按紫外線的生物效應(yīng)可將紫外線按波長從高到低劃分為以下四個波段：

UV-A(400-315nm)：也稱為黑光，波長最長，能量最低，占有自然界紫外光的最大份額。能引起皮膚的色素沉淀產(chǎn)生黑斑，故又稱致黑斑紫外線;

UV-B(315-280nm)：是自然界紫外光中最具破壞性的部分，會導(dǎo)致皮膚曬傷，產(chǎn)生紅斑，部分可被大氣臭氧層吸收，又稱致紅斑紫外線;

UV-C(280-200nm)：全部被大氣層吸收，通常只能用人造光源生成。用于殺菌消毒的是波段中波長的紫外線。

真空紫外線(200-100nm)：無法進入大氣層，存在于太空。

如圖所示，從圖中可以看出遺傳物質(zhì)核酸DNA和RNA對紫外線吸收光譜的范圍為250-280nm，傳統(tǒng)低壓汞燈的發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩條，因此當紫外燈波長為254nm時，核酸對紫外線有最大吸收，即殺菌效果最好。

那么我們放開汞燈直接來談?wù)刄VLED(紫外LED)的組成：

由夾在較薄GaN三明治結(jié)構(gòu)中一個或多個InGaN量子阱組成，形成的有源區(qū)為覆層。通過改變InGaN量子阱中InN-GaN的相對比例，發(fā)射波長可由紫光變到其他光。AlGaN通過改變AlN比例能用于制作UVLED中的覆層和量子阱層，但這些器件的效率和成熟度較差。如果有源量子阱層是GaN，與之相對是InGaN或AlGaN合金，則器件發(fā)射的光譜范圍為350~370nm。

當藍色InGaN發(fā)光二極管泵短的電子脈沖時，則產(chǎn)生紫外線輻射。含鋁的氮化物，特別是AlGaN和AlGaInN可以制作更短波長的器件，獲得系列波長的UVLED。波長可達247nm的二極管已經(jīng)商業(yè)化，基于氮化鋁、可發(fā)射210nm紫外線輻射的LED已研制成功，250~270nm波段的UVLED目前全球芯片廠家也在大力研制中。

UV-LED主要特點如下：

(1)開閉次數(shù)不影響使用壽命;而傳統(tǒng)紫外光源汞燈的紫外線輻射強度隨著累計開啟次數(shù)和點燃時間的增加而降低;

(2)使用壽命長，超過20000小時，傳統(tǒng)紫外光源的壽命為100-1000小時;

(3)高效節(jié)能，傳統(tǒng)紫外光源的光電轉(zhuǎn)換效率最高為60%;

(4)光譜集中，紫外光占所有光輸出的98%以上，沒有傳統(tǒng)光源所附帶的紅外輻射;

(5)體積小，體積僅為0.1cm3，能隨意組裝成各種形式的燈陣，應(yīng)用于不同需求;

(6)主波峰狹窄單一：90%以上光輸出集中在主波峰附近±10nm范圍內(nèi);

(7)直流低壓驅(qū)動：適合便攜UV設(shè)備;

(8)輸出功率穩(wěn)定、連續(xù)可調(diào);

(9)瞬間出光：不需要預(yù)熱時間，響應(yīng)時間為微秒級;

(10)環(huán)保：不含汞，無重金屬污染。

紫外線殺菌UV燈可發(fā)出波長為253.7nm的紫外線，最容易被細菌和病毒的蛋白質(zhì)、核酸吸收，可使蛋白質(zhì)發(fā)生變性離解，核酸中形成胸腺嘧啶二聚體，破壞各種病毒和細菌的DNA和RNA結(jié)構(gòu)，從而在幾秒時間內(nèi)導(dǎo)致細菌和病毒死亡，殺菌效率高達99%，可以殺死其他消毒方法不能殺菌的細菌。

(1)細菌類(超過18種)，如：大腸肝菌、桿狀菌、埃希氏菌、克呂二氏桿菌、肺結(jié)核菌、奈瑟氏球菌、沙門氏菌等;

(2)霉菌類(超過8種)，如：青霉菌、黑霉菌、毛霉菌、大糞真菌等;

(3)濾過性病毒類(超過10種)，如：肝炎病毒、流感病毒、小兒麻痹病毒等等。