深度| 一文了解深紫外LED殺菌的“黏”性

一、深紫外LED：殺菌消毒新貴

1903年，丹麥科學(xué)家Niels Ryberg Finsen因紫外線光療法治療皮膚病獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

利用紫外光殺菌具有上百年的歷史。其原理很簡(jiǎn)單：通過(guò)高能量紫外光破壞細(xì)菌、病毒細(xì)胞中的DNA和RNA分子結(jié)構(gòu)，引起DNA鏈斷裂、核酸和蛋白的交聯(lián)破裂，造成細(xì)胞死亡，達(dá)到殺滅效果。

紫外殺菌應(yīng)用并不少見(jiàn)：碗筷消毒柜，凈水機(jī)等。但主要是采用汞燈產(chǎn)生紫外光，存在外形大，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，易碎、使用壽命短、含汞有毒，污染環(huán)境等問(wèn)題。

新冠疫情的爆發(fā)，及《水俁公約》禁汞令的即將實(shí)施，使研發(fā)氮化物大功率深紫外LED殺菌芯片并在公共衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用成為迫切需求。相比汞燈，紫外LED殺菌有高效廣泛，安全環(huán)保，節(jié)能，壽命長(zhǎng)，維護(hù)成本低，體積小，設(shè)計(jì)靈活等諸多優(yōu)勢(shì)。

目前照明用LED早已進(jìn)入千家萬(wàn)戶，雖然紫外LED（主要AlGaN/GaN材料）和照明LED（主要InGaN/GaN材料）都屬于氮化物材料體系，但前者在技術(shù)難度上要大不少。現(xiàn)階段深紫外 LED芯片外量子效率（EQE）普遍在10%以下，商業(yè)化水平基本在1%-3%。

主要原因有：材料上，AlGaN和襯底較大的晶格失配，熱失配，同時(shí)Al原子非常低的遷移率，導(dǎo)致材料位錯(cuò)密度高，內(nèi)量子效率低；器件上，寬禁帶AlGaN摻雜激活能，導(dǎo)致有效摻雜非常困難，電注入效率低；p-GaN會(huì)吸收和全反射對(duì)紫外光，且隨波長(zhǎng)變短TM偏振光占據(jù)主導(dǎo)，更難于被提取。此外，紫外光對(duì)硅膠等有機(jī)物的損傷，使得其可靠性面臨挑戰(zhàn)，更多無(wú)機(jī)封裝的結(jié)構(gòu)工藝和材料在研究。芯片目前較低的光功率密度，也促使業(yè)界研發(fā)多芯片功率模組封裝等。

國(guó)內(nèi)中科院半導(dǎo)體所、北京大學(xué)、華中科技大學(xué)、中科院長(zhǎng)春光機(jī)所、中科大及國(guó)外日本理化學(xué)研究所、柏林工業(yè)大學(xué)等研究組圍繞上述材料器件封裝等技術(shù)難題進(jìn)行研究攻關(guān)。主要代表企業(yè)有中科潞安、湖北深紫、圓融科技、三安光電、RayVio等。

二、深紫外LED消殺的“黏”性

然而，紫外LED殺菌產(chǎn)品除了需要提高效率和可靠性，變得更好更強(qiáng)以外，可能還需要更“黏”，需要更具有黏性。

何為黏性？黏性是消費(fèi)者對(duì)某個(gè)產(chǎn)品的使用頻率、遷移阻力或脫離難度。對(duì)產(chǎn)品的“硬”需求產(chǎn)生黏性。

產(chǎn)品的較高黏性須建立在真實(shí)的需求之上，且需求越硬越好，需求頻次越高越好?！盀橘x新詞強(qiáng)說(shuō)愁”的刻意和勉強(qiáng)不會(huì)產(chǎn)生硬需求和高黏性。需求的頻次也是重要的因素，高考志愿選填或者婚紗攝影等超低頻需求不會(huì)產(chǎn)生高黏性。

消毒殺菌在新冠疫情下的需求性變得越來(lái)越硬，需求頻次也越來(lái)越高，在車站餐廳等一些公共場(chǎng)所甚至變得不可或缺。但是紫外LED消毒殺菌并不等同消毒殺菌，其他還有紫外汞燈、酒精、氯消毒、消毒水等化學(xué)物理滅菌方法。在有多種手段和產(chǎn)品時(shí)，消費(fèi)者長(zhǎng)期使用和比較反饋中便形成了自我認(rèn)定的相對(duì)需求硬度。雖然紫外LED具有很多前述優(yōu)勢(shì)，但是在與傳統(tǒng)手段比較中，在消費(fèi)者方面存在效能反饋缺乏等不足，導(dǎo)致體驗(yàn)感較差，真實(shí)需求硬度并不能和其優(yōu)勢(shì)匹配。

中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境中心等研究機(jī)構(gòu)對(duì)紫外LED消毒殺菌的效能評(píng)估和長(zhǎng)期可靠性的研究表明，輻射劑量是紫外消毒設(shè)備效能評(píng)估的指標(biāo)，紫外消毒可靠性保障的關(guān)鍵在于劑量達(dá)標(biāo)。保障劑量達(dá)標(biāo)關(guān)鍵在于輻射劑量的測(cè)試，可采用傳統(tǒng)的生物劑量測(cè)試方法以及新研發(fā)的“探頭+模型”劑量測(cè)試技術(shù)。紫外消毒器運(yùn)行中的劑量是光場(chǎng)、流場(chǎng)和細(xì)菌病毒等微生物綜合作用的結(jié)果，受到燈輸出、套管（窗口）污染、水穿透率和流量的影響。劑量的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和控制對(duì)于節(jié)能降耗和安全消毒至關(guān)重要。

但是輻射劑量就等于消殺效果嗎？可能在消費(fèi)者心中還不完全是。

消費(fèi)者希望能感受到看到的消殺效果，是類似涂在手心的酒精氣味和涼嗖嗖的感覺(jué)，是看到PM2.5數(shù)值噌噌地往下降的立竿見(jiàn)影的效果，是被子太陽(yáng)烘曬后的那股特殊味道，是需要能直觀感受能直接體驗(yàn)的“爽”的感覺(jué)。消費(fèi)者其實(shí)并不很關(guān)心芯片的效率是高點(diǎn)或是低點(diǎn)。

但似乎紫外LED消殺系統(tǒng)產(chǎn)品目前還沒(méi)有做到，一切都顯得靜悄悄，病毒消殺和消費(fèi)者之間還沒(méi)有建立起動(dòng)態(tài)反饋聯(lián)系，直接告訴消費(fèi)者，“最初多少病毒細(xì)菌，有多少病毒細(xì)菌在多少秒內(nèi)被消殺掉了，目前存留多少參與”……消費(fèi)者于是會(huì)產(chǎn)生非常的“爽”的感覺(jué)！

究其原因，可能是病菌種類多，濃度低，也許初始濃度都無(wú)法定量檢測(cè)，更別說(shuō)消殺后的濃度，要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)病菌的濃度就更難了。而報(bào)道的紫外LED殺菌等實(shí)驗(yàn)結(jié)果是經(jīng)精心設(shè)計(jì)，經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)如武漢病毒所等，經(jīng)專業(yè)設(shè)備才能檢測(cè)出來(lái)的。

也許需要區(qū)分下直面消費(fèi)者的產(chǎn)品思維和嚴(yán)謹(jǐn)理性的科研思維。比如，可以根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的紫外光輻射劑量，或者其他產(chǎn)品性能參數(shù)，模擬病菌消殺的動(dòng)態(tài)過(guò)程，增強(qiáng)體驗(yàn)感。但是目前深紫外LED本身計(jì)量、檢測(cè)難度也較大，而深紫外光可能對(duì)人體皮膚傷害也需要考慮避免。

有影響力的品牌具有黏性?？系禄湲?dāng)勞，可口可樂(lè)，蘋果手機(jī)ipad,迪士尼，希爾頓喜來(lái)登等。

紫外LED行業(yè)起步發(fā)展階段，通用LED照明企業(yè)，紫外LED細(xì)分企業(yè)和中外企業(yè)都紛紛加強(qiáng)投入，有上游中科潞安、三安光電、青島杰生，圓融科技、深紫科技等，中游木林森、國(guó)星、拓展光電等，下游光莆股份、Acuva，還有美的、志高、格力等。

建設(shè)有影響力的品牌，形成黏性，還確實(shí)有不少的路要走。中科潞安供應(yīng)深紫外LED殺菌消毒裝備，最近受到北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)表彰。此前將深紫外LED抗疫物資馳援吉林、內(nèi)蒙古等疫情前線，受到了業(yè)界關(guān)注和好評(píng)，提升了品牌形象和影響力。

消費(fèi)者使用習(xí)慣和慣性產(chǎn)生黏性。比如，在電腦上辦公思考等待等間隙我習(xí)慣打開(kāi)360安全軟件，進(jìn)行電腦清理，木馬查殺，系統(tǒng)修復(fù)，優(yōu)化加速等，一直被告知電腦很健康為止。微信在這方面做到了登峰造極。   

如何讓便攜靈動(dòng)的紫外LED殺菌消毒產(chǎn)品更加無(wú)縫，毫無(wú)違和的融入生活工作的方方面面，讓飯前飯后洗手殺菌，睡前醒后臉帕鞋墊等烘干殺菌等成為再正常不過(guò)的黏性習(xí)慣呢？

隨著技術(shù)的進(jìn)步，上下游的協(xié)同推進(jìn)和健康衛(wèi)生生活理念的更加深入人心，后疫情時(shí)代，完全可能。

三、發(fā)展紫外新光源，暢想綠色健康新世界

前述對(duì)黏性的討論主要是針對(duì)消費(fèi)者端。由于目前紫外LED ToC較低黏性，企業(yè)更多地精力放在對(duì)黏性敏感度較低的ToB。隨著紫外LED芯片和產(chǎn)品變得更好更強(qiáng)，配套檢測(cè)等技術(shù)的發(fā)展，以及B端市場(chǎng)的拉動(dòng)，C端黏度也會(huì)逐步提升。

期待紫外新光源給我們帶來(lái)更加綠色和健康的新世界！