紫外LED標(biāo)準(zhǔn)化工作建議

　　當(dāng)前，新型冠狀病毒感染肺炎疫情牽動(dòng)所有人的心，全國(guó)疫情防控工作仍在深入進(jìn)行中。其中，在這場(chǎng)艱巨的“抗疫戰(zhàn)”中，往常身居“幕后“的紫外消毒殺菌產(chǎn)品迅速走入大眾視野。

　　據(jù)了解，足量的紫外照射是目前已知的可以抑制該病毒的有效手段，紫外線(xiàn)劑量在滅菌過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。深紫外LED憑借安全、環(huán)保、小巧、高效、低耗等諸多優(yōu)勢(shì)，逐漸被市場(chǎng)認(rèn)可，現(xiàn)已初步應(yīng)用于水處理，空氣殺菌，食物保鮮等領(lǐng)域。

　　疫情會(huì)很過(guò)去，但防疫將成為一個(gè)長(zhǎng)期工作，相信紫外LED未來(lái)會(huì)發(fā)揮更多的作用。

　　一、基于原有標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建體系面臨的問(wèn)題

　　1.LED發(fā)光特性不同，原有傳統(tǒng)紫外光源標(biāo)準(zhǔn)適用性待確認(rèn)

　　傳統(tǒng)紫外光源光譜分布、光源外形基本固定，可基于此優(yōu)化形成的應(yīng)用解決方案并不適用于UV LED。目前產(chǎn)業(yè)化比較多的UV LED，峰值波長(zhǎng)多為395nm、385nm、375nm、365nm、280nm等，峰值半寬>10nm，不同波長(zhǎng)的UV LED可組裝在一起應(yīng)用。

　　不同波長(zhǎng)的UV LED外量子效率差異較大，這對(duì)未來(lái)應(yīng)用市場(chǎng)的開(kāi)啟帶來(lái)一定的不確定性，而標(biāo)準(zhǔn)緊隨市場(chǎng)發(fā)展，這對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作提出了更高的要求。研發(fā)方面，UV LED可覆蓋230nm-400nm的紫外波段，其中，395nm外量子效率可達(dá)到80%;隨著波長(zhǎng)減小395nm-365nm外量子效率逐漸降低，365nm約可達(dá)到40%左右;295nm-355nm波段外量子效率較低，最高7%-8%，320nm左右是外量子效率的波谷點(diǎn);280nm左右是UVC研究最多的波長(zhǎng)，外量子效率約10%，最新消息275nm可以做到20%;225nm-285nm，隨著波長(zhǎng)減小，外量子效率逐漸降低，365nm最高40%左右;230nmUV LED外量子效率約0.03%。

　　以目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，UVA LED輻射照度可以達(dá)到20-50W/cm2，壽命可達(dá)20000小時(shí)，UVC壽命約5000小時(shí)-10000小時(shí)，輻射照度可以達(dá)到20mW/cm2-50mW/cm2;對(duì)于UV LED固化來(lái)講，UVA輻射照度的大小可基本滿(mǎn)足要求，但因UVC波段的效率低，無(wú)法利用低成本的短波光引發(fā)劑，同時(shí)，涂料樹(shù)脂與印刷中油墨的固化相比，輻照度、光譜需求各有不同，標(biāo)準(zhǔn)制定緊隨新興市場(chǎng)發(fā)展時(shí)，成熟度是重要的考慮因素之一。

　　2.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分散在不同的技術(shù)委員會(huì)管理，標(biāo)準(zhǔn)體系領(lǐng)域跨度大

　　UV LED產(chǎn)業(yè)鏈中，半導(dǎo)體器件中上游的全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)有SAC/TC 203半導(dǎo)體設(shè)備和材料(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì))、SAC/TC 78半導(dǎo)體器件(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：工業(yè)和信息化部)、SAC/TC 284光輻射安全和激光設(shè)備(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì));光源產(chǎn)品相關(guān)的全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)有SAC/TC 224照明電器(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì))。

　　應(yīng)用方面，紫外光固化相關(guān)全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)有SAC/TC 192印刷機(jī)械(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì))、SAC/TC 127油墨(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì))、SAC/TC 5涂料和顏料(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì))、SAC/TC 198人造板(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：國(guó)家林業(yè)和草原局)、SAC/TC 170印刷(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：國(guó)家新聞出版署(國(guó)家版權(quán)局) )、SAC/TC 41木材(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：國(guó)家林業(yè)和草原局);殺菌消毒相關(guān)的全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)有SAC/TC 200 消毒技術(shù)與設(shè)備(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：國(guó)家藥品監(jiān)督管理局)、SAC/TC 299紫外線(xiàn)消毒(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部)、361國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)消毒標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，光催化相關(guān)的全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)有SAC/TC 194工業(yè)陶瓷(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì));醫(yī)療相關(guān)的全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)有SAC/TC 10 醫(yī)用電器(業(yè)務(wù)指導(dǎo)：國(guó)家藥品監(jiān)督管理局)。

　　雖然UV LED涉及的全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)繁多，制定的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)UV LED產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)講，但并不是成體系發(fā)展，因國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定需滿(mǎn)足各自的標(biāo)準(zhǔn)化范圍，不能滿(mǎn)足紫外LED技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域跨度大、學(xué)科交叉、市場(chǎng)細(xì)分的要求;而這恰恰是團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)所在，快速響應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的同時(shí)，團(tuán)體之間開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化合作，共同研制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)融合。

　　3.市場(chǎng)細(xì)分且成熟度各有不同，標(biāo)準(zhǔn)化需求有待進(jìn)一步梳理

　　UV LED應(yīng)用可分為光固化、光催化凈化、殺菌消毒、光醫(yī)療等。以光固化市場(chǎng)為例，按照應(yīng)用領(lǐng)域可分為粘結(jié)劑、油墨、涂料，按照油墨的印刷方式，可分為噴墨/數(shù)碼印刷、絲印、柔印、膠印、平印、凹印等，按照固化的基底材料，可分為金屬、木器、可印制電路板、塑料等。

　　每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)成熟度各有不同。固化應(yīng)用方面，粘結(jié)劑、噴墨/數(shù)字印刷是最先進(jìn)入的市場(chǎng)，替代率大約80%-90%;絲網(wǎng)印刷的市場(chǎng)替代率大約50%;柔印雖然光源距離印刷物可以比較近，約1cm，但速度要求快200m/min，替代率仍然低于50%;膠印要求光源距離印刷物遠(yuǎn)(約5cm-10cm)，替代率低于20%;而凹印等市場(chǎng)剛剛起步。涂料方面，因樹(shù)脂固化與油墨的光譜需求不同，偏UVB、UVC，因此波段功率較低，市場(chǎng)剛剛起步。

　　殺菌消毒方面，原有紫外消毒標(biāo)準(zhǔn)要求針對(duì)紫外汞燈，對(duì)UV LED的參數(shù)適用性需要進(jìn)一步確認(rèn)。不同細(xì)菌、病毒對(duì)波長(zhǎng)的反應(yīng)不同，表面消毒、空氣消毒、水消毒應(yīng)用方向不一，消費(fèi)類(lèi)、工業(yè)類(lèi)、醫(yī)療類(lèi)的要求各有不同，市場(chǎng)啟動(dòng)需要進(jìn)一步預(yù)測(cè)和調(diào)研。

　　所以，針對(duì)不同的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化、可規(guī)模推廣的方案各有不同，市場(chǎng)集中度、規(guī)模大小各有不同，不同大小的企業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注度、投入度、標(biāo)準(zhǔn)化能力各有不同，標(biāo)準(zhǔn)如何滿(mǎn)足企業(yè)發(fā)展需求方面有待進(jìn)一步梳理。

　　4.光生物安全是UV LED市場(chǎng)推廣需要闡述清楚的重要問(wèn)題

　　照明領(lǐng)域光生物安全方面，GB 7000.1—2015(IDT IEC 60598-1:2014)明確了燈具在藍(lán)光危害方面的要求。

　　GB4706.85—2008《家用和類(lèi)似用途電器的安全紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)輻射皮膚器具的特殊要求》(IDT IEC 60335—2—27:2004(Ed4.1))規(guī)定了家用和類(lèi)似用途的裝有向皮膚輻射紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)的發(fā)射器的電器的安全，其中7.12部分要求裝有UV發(fā)射器的器具的使用說(shuō)明書(shū)應(yīng)包含的內(nèi)容中，部分條款有“有關(guān)預(yù)期照射距離的說(shuō)明”、“推薦的照射時(shí)間表，指出照射持續(xù)時(shí)間和間隔”(注101指出，對(duì)于未曬黑過(guò)的皮膚第一階段照射推薦照射時(shí)間是對(duì)應(yīng)于不超過(guò)100J/m2，按照紅斑作用光譜加權(quán))、“一年內(nèi)不應(yīng)超過(guò)的照射次數(shù)推薦值”(注102指出，對(duì)身體各部分推薦的照射次數(shù)，是依據(jù)最大年照射劑量25kJ/m2，按照非黑色素皮膚癌作用光譜加權(quán))。

　　GB/T 21096-2013《保健用熒光紫外燈測(cè)量和規(guī)范方法》(IDT IEC 61228:2008)規(guī)定了紅斑和NMSC的紫外作用光譜、加權(quán)系數(shù)的測(cè)試方法;GB/T 21005-2007《紫外紅斑效應(yīng)參照譜、標(biāo)準(zhǔn)紅斑劑量和紫外指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(MOD ISO 17166:1999)規(guī)定了紫外紅斑效應(yīng)參照譜、標(biāo)準(zhǔn)紅斑計(jì)量、紫外輻射的波段范圍、紫外指數(shù)、曝露等級(jí)等術(shù)語(yǔ)及相關(guān)的內(nèi)容，適用于有關(guān)紅斑計(jì)量的測(cè)量及其結(jié)果的表達(dá)、應(yīng)用和紫外指數(shù)的發(fā)布等。

　　5. UV LED測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)缺失，校準(zhǔn)、測(cè)試的度量系統(tǒng)有待完善

　　UV LED技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)紫外照度計(jì)在測(cè)量中局限性逐漸顯現(xiàn)。傳統(tǒng)紫外探頭相應(yīng)波段單一，多數(shù)傳統(tǒng)紫外探頭對(duì)特定波段紫外輻射有響應(yīng)，如254nm、365nm，而UV LED輻射帶寬大，探頭光譜靈敏度曲線(xiàn)相差大，同時(shí)存在紫外探頭量值溯源和校準(zhǔn)難等問(wèn)題，造成紫外LED測(cè)量結(jié)果參差不齊。

　　UV LED需要逐步開(kāi)發(fā)、形成結(jié)合自身光譜特點(diǎn)的校準(zhǔn)方法、標(biāo)準(zhǔn)光源、傳感探頭，特別是UVB、UVC波段LED的測(cè)試是國(guó)際各計(jì)量機(jī)構(gòu)面臨的技術(shù)難點(diǎn)。

　　在紫外波段標(biāo)準(zhǔn)光源和傳感探頭技術(shù)尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的情況下，建議測(cè)試儀器可給出傳感探頭的光譜靈敏度曲線(xiàn)。如果傳感探頭的光譜靈敏度曲線(xiàn)與光強(qiáng)(輻射強(qiáng)度)有關(guān)時(shí)，還應(yīng)提供不同光強(qiáng)(輻射強(qiáng)度)范圍的光譜靈敏度曲線(xiàn)，并具有根據(jù)光強(qiáng)(輻射強(qiáng)度)范圍，調(diào)用光譜靈敏度曲線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)的功能。

　　二紫外LED標(biāo)準(zhǔn)體系建議

　　1.框架圖

　　2.標(biāo)準(zhǔn)制定建議

　　從紫外LED全產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)講，標(biāo)準(zhǔn)制定不僅涉及從上游襯底到下游應(yīng)用系統(tǒng)，還包括相關(guān)的原材料、生產(chǎn)設(shè)備、封裝配套材料、設(shè)備配套部件等。從紫外LED應(yīng)用的角度，細(xì)分市場(chǎng)的行業(yè)差異性很大，光譜分布、輻射照度、照射距離、均勻性、輻射能量等方案需求各有差異，如何發(fā)揮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的作用，需要產(chǎn)業(yè)內(nèi)的企業(yè)共同參與、共同討論，“公開(kāi)、透明、協(xié)商一致”的宗旨來(lái)制定，以提高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)接受度，保證標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用。

　　三、CSAS標(biāo)準(zhǔn)化工作建議

　　1.以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，規(guī)范新興市場(chǎng)發(fā)展

　　標(biāo)準(zhǔn)與研發(fā)結(jié)合可以推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研制，加快新產(chǎn)品研發(fā)步伐，原有標(biāo)準(zhǔn)的梳理有助于了解替代市場(chǎng)的門(mén)檻，減少產(chǎn)品投入的研究力量。以標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈之間企業(yè)的技術(shù)合作，共同拓展市場(chǎng)，可以保障產(chǎn)品質(zhì)量，提高消費(fèi)者信心。

　　2.推動(dòng)行業(yè)組織跨領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制定，推動(dòng)交流與合作

　　在聯(lián)合制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)方面，CSA已經(jīng)和臺(tái)灣光電半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(TOSIA)、閃聯(lián)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(IGRS)、中國(guó)照明學(xué)會(huì)(CIES)共同制定、聯(lián)合發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)。

　　紫外LED標(biāo)準(zhǔn)化體系涉及領(lǐng)域眾多，各行業(yè)組織在開(kāi)展團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化工作時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)制定程序相對(duì)靈活，建議注重合作，探討共同制定、聯(lián)合發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的程序可行性，推動(dòng)技術(shù)的交流、產(chǎn)業(yè)的合作。

　　3.標(biāo)準(zhǔn)制定立足填補(bǔ)空白，避免重復(fù)立項(xiàng)，協(xié)調(diào)發(fā)展

　　現(xiàn)有紫外標(biāo)準(zhǔn)覆蓋國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)，眾多類(lèi)別，標(biāo)準(zhǔn)制定角度各有不同，有相對(duì)有序的管理體系;但團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)的決策機(jī)制比較靈活，未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展可能面臨重復(fù)立項(xiàng)、指標(biāo)參數(shù)各有矛盾，給企業(yè)發(fā)展帶來(lái)一定的困擾。

　　建議CSA的標(biāo)準(zhǔn)/技術(shù)報(bào)告立項(xiàng)時(shí)，應(yīng)立足填補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域空白，推動(dòng)協(xié)調(diào)、有序發(fā)展。

　　4.加強(qiáng)與計(jì)量、測(cè)試等單位合作，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與應(yīng)用

　　標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、認(rèn)證認(rèn)可、檢驗(yàn)檢測(cè)是國(guó)際公認(rèn)的國(guó)家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，其發(fā)展旨在服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。CSA團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)考慮與UV LED的計(jì)量、測(cè)試等單位開(kāi)展合作與交流，推動(dòng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后的實(shí)施應(yīng)用，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化作用，服務(wù)市場(chǎng)發(fā)展。

　　5.條件成熟的情況下，推動(dòng)國(guó)家/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定

　　現(xiàn)有紫外LED技術(shù)有待進(jìn)一步提高，市場(chǎng)面臨逐步啟動(dòng)，國(guó)家/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定對(duì)技術(shù)成熟度要求相對(duì)較高;條件允許的情況下，可以先基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，后產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的順序逐步推動(dòng)不同標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)相應(yīng)領(lǐng)域的國(guó)家/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。