照明大厂增加传统UVC灯管产品线,UVC LED在杀菌抗疫一战将如何立足?(上)

今年的新型冠状病毒肺炎让许多经济活动停摆,正当全球社会开始重新适应新常态生活时,一种已经存在已久的科技应用产品彷如绝地重生般地,重新活跃在舞台上,那就是紫外线(UV)应用,特别是波长介于200-280nm之间,可以杀死细菌的紫外线C波段(UVC)。

在疫情影响下,UVC光线用于对抗新冠病毒的新闻,引起全球市场关注。突然之间,各家LED厂商纷纷乘着此波杀菌消毒风潮,推出相关的UVC LED产品,芯片、封装、模组、成品接二连三登入市场,询问度飙高。不过,正当大家沉浸在一片大好的气氛时,近来国际厂商的大动作,却向UVC LED产品浇了一盆冷水。

首先,欧洲老牌照明大厂昕诺飞(Signify)和欧司朗(Osram)先后公布其UVC的产品线,增加了多数传统UVC的灯管(Conventional lamp)而非UVC LED的产品。另外,北美照明工程协会(IES)携手国际紫外光应用协会(IUVA)则联手制定了UVC灯具的美国国家标准(ANSI),其中多数是以传统UVC灯管为光源根据。

(图片来源:Signify)

随着国际禁用水银的《水俣公约》(The Minamata Convention on Mercury)的时间到来,传统UVC的灯管因为使用水银,已开始陆续被停用或是禁用,并由UV LED取而代之。不少厂商看准这个时机,想预备能量大举进攻,分食这块大饼。2017年,UVA波段(360-410nm)在工业应用陆续增加份额;2018年中,UVC波段的产品也陆续出现在家电、净水器等产品上。到了2020年,这场不可预期的肺炎疫情,则让UVC波段更加如虎添翼,原本已经预期能够在业界发光发热,但近期的新闻却与期望背道而驰,也暴露出现阶段UVC LED的两个根本问题,其一是技术,包括产能、光能量与模组设计等,另一则是价格。

“现在的LED技术用来杀菌是不可行的。”昕诺飞的高层在前几天UVC产品发表接受访问时说道,并指出:“若采用LED,以价格和用量来看,可说是完全没有竞争力。”

欧司朗高层亦有类似评论:“我们一直在经营某些LED还不可行的工业应用领域,包括UVC。”

而近来市场如雨后春笋般冒出,标榜杀菌之UVC LED消费性产品,像是手持式杀菌灯、杀菌盒等,虽然这些产品销量可观,但仍有不少专家质疑其杀菌力跟安全性。

综上所述,看似热销的UVC LED似乎只是个大泡泡,而身在其中的UVC LED厂商们又该何去何从呢?

紫外线杀菌的原理,是以能量强的短光波段破坏微生物体中的DNA 及RNA结构,使构成该微生物体的蛋白质无法形成,因此死亡或丧失繁殖能力。一般来说,经紫外线照射1至2秒钟内,便可达到灭菌的效果。紫外线依据波长可分成ABC三个波段,根据研究,其中只有C 波段(波长200-280nm)才有杀菌效果,而C波段中杀菌力最强的区间,则是在253-254nm间。

利用UVC杀菌并非新闻,过去利用UV杀菌灯(又名低压汞蒸气放电灯, 含有水银和臭氧)消毒杀菌,长期被应用在饮水消毒、污水消毒、空气净化杀菌、医疗用品消毒、餐饮用具消毒、票证消毒等等,应用相当广泛。

目前使用UV消毒杀菌灯的主要问题在于,使用者并不重视灯管亮度的衰减,认为灯只要亮着,就一定具有杀菌能力。对于灯管的好坏、优劣,都以一般使用日光灯的观念来评估。

依据消毒杀菌技术标准的指导,每一种微生物都有其特定紫外线消灭剂量标准,其剂量是照射强度与照射时间的乘积:K(杀菌剂量)=I(照射强度)t(照射时间)。从公式得知,高强度短时间与低强度长时间之照射其效果是相同的。由于一般使用者,对灯管的使用寿命、照射强度以及其是否仍具有杀菌能力,无法进行复查检测亦难以掌握。也因此无法了解其欲消毒的产品是否已经完全被消毒,却依然生产、销售且使用,承担着极大的风险。

UVC之穿透能力,其实并不如想像中之高,任何灰尘、纸、金属、塑胶纸片都会大幅减低照射强度。因此灯管表面的灰尘、油渍都会直接影响其穿透能力。UVC对细菌有强大的杀伤力,对人体同样有一定的伤害,人体最易受伤的部位是眼睛和皮肤,因此在UV灯开启时,必须使用防护设备。大厂如昕诺飞及欧司朗,皆在UVC灯具上加装保护措施如感应器,当有人经过时,灯具便会自动关闭。

基于以上种种限制,UVC灯消毒应用虽然很广,始终被限制在特定的市场与环境。

UVC LED的芯片功率在2018年时到达一个水平,价格相较于过去也亲民许多,于是许多厂商开始推出使用UVC LED的产品,其中最常见的应用为净化水处理。LG、Seoul Viosys(SETi)、Asahi Kasei (Crystal IS)、DOWA 还有 QD Jason等厂商,都是主要生产厂商。不过,UVC LED真正成为镁光灯焦点,则是在今年年初,由新型冠状肺炎疫情所带起。

随着肺炎疫情全球爆发,个人与公共环境的卫生逐渐受到重视,业者也于是利用UV LED的消毒优势,推出便携式产品,包括UV除菌棒、手电筒、UV LED口罩消毒盒、UV LED空气清净器、车内空气清净器。各种五花八门的产品接二连三上市,但对于相关技术不熟悉的一般消费者,可能无法掌握其中的品质,或是受到网络销售的夸大行销手法影响,进而造成对UVC LED技术的不信任,影响到正规的UVC LED厂商。(文:Charles Wu/安费诺亮泰 全球LED应用市场开发总监)

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