由 約利特·希伯特

　　發(fā)射 200 nm 至 400 nm 范圍內(nèi)的光的 LED 被歸類為紫外 LED。在此范圍內(nèi)，有三個(gè)波段，波長(zhǎng)從 300 nm 到 400 nm 的 UV-A，波長(zhǎng)在 280 nm 到 315 nm 之間的 UV-B 和波長(zhǎng)從 200 nm 到 280 nm 的 UV-C。UV-C LED在殺菌應(yīng)用中特別受關(guān)注，因?yàn)樗鼈儽欢ㄎ粸槿〈F(xiàn)有的低壓汞蒸氣燈。因此，越來(lái)越多的LED光源和LED照明制造商正在提供UV-C LED產(chǎn)品。在評(píng)估基于LED的系統(tǒng)與使用汞蒸氣燈的照明系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮幾個(gè)特征。

　　就總擁有成本而言，最重要的考慮因素之一是整體系統(tǒng)效率。雖然汞蒸氣燈可能具有更高的燈效率，但整體系統(tǒng)性能也取決于其他幾個(gè)因素。首先是光譜響應(yīng)。UV-C 汞蒸氣燈的光譜響應(yīng)峰值約為 185 nm 和 254 nm。這些是無(wú)法調(diào)整的固定排放。研究(這里, 這里和 這里)表明，破壞微生物RNA和DNA的最佳波段約為265nm(圖1).

　　圖1 中低壓汞蒸氣燈的光譜響應(yīng)與大腸桿菌殺菌效果相比。來(lái)源：維基百科

　　UV-C LED目前有幾種不同的波長(zhǎng)，包括265 nm，從而優(yōu)化了照明系統(tǒng)的效率(圖2).

　　圖2 UV-C LED(265 nm)光譜響應(yīng)與大腸桿菌殺菌效果的比較。來(lái)源：維基百科

　　第二個(gè)因素，即墻插效率，定義為輸出輻射功率與輸入電功率的比值。目前， 汞蒸氣燈的壁插效率 超過(guò)基于 UV-C LED 的系統(tǒng)。然而，這一優(yōu)勢(shì)可能會(huì)被汞蒸氣的典型壽命明顯降低所抵消。LED燈具壽命的一個(gè)普遍接受的指標(biāo)是L70(發(fā)光下降到其初始值的70%的時(shí)間)。同樣，UV-C 產(chǎn)品的特點(diǎn)是 R70 指標(biāo)。典型汞蒸氣燈的R70范圍在2，000至8，000小時(shí)之間，而設(shè)計(jì)合理的基于LED的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)10，000小時(shí)的R70。

　　總體擁有成本方面的最后一個(gè)考慮因素是預(yù)熱時(shí)間。汞蒸氣燈的預(yù)熱時(shí)間可以從 1 到 5 分鐘不等，從而激勵(lì)燈始終通電。相比之下，UV-C LED與所有其他LED一樣，可以無(wú)限期地循環(huán)使用，具有瞬時(shí)開和關(guān)時(shí)間，這意味著它們只需要在情況需要時(shí)才部署。

　　其他不直接涉及擁有成本的因素包括環(huán)境因素(汞與無(wú)汞)、物理尺寸(基于LED的產(chǎn)品可以足夠小，可以適合汞蒸氣燈無(wú)法容納的空間)，以及與安全相關(guān)的考慮因素和所需的輸入功率(汞蒸氣的高壓與LED的低電壓)。

　　此外，在比較一種UV-C LED照明系統(tǒng)與另一種照明系統(tǒng)時(shí)，需要考慮一些因素。如上所述，UV-C LED可以設(shè)計(jì)為幾乎任何波長(zhǎng)的發(fā)射。一 品 在 2020 年發(fā)表的《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》中提供了紫外線波長(zhǎng)的殺病毒效率曲線。不出所料，殺病毒效率隨著從最佳波長(zhǎng) 265 nm 的正或負(fù)增量的增加而降低。將此系數(shù)應(yīng)用于給定產(chǎn)品的R70可以更好地了解該產(chǎn)品在其預(yù)期使用壽命內(nèi)的有效性。

　　產(chǎn)品的R70與LED芯片制造中使用的外延材料直接相關(guān)。UV LED使用由氮化鎵、氮化鋁鎵或氮化鋁組成的外延材料生產(chǎn)。較高的鋁含量意味著較短的波長(zhǎng)和更短的使用壽命。因此，即使不含鋁的LED在殺病毒效率方面不太理想，但由于R70更高，它們可以長(zhǎng)期提供更好的整體性能。

　　說(shuō)到R70，R70規(guī)范由單個(gè)數(shù)字組成的情況并不少見，例如“R70 = 10，000小時(shí)”。該規(guī)格存在缺陷，因?yàn)樗瑫r(shí)缺少基準(zhǔn)溫度和輸入電流。UV-C LED的長(zhǎng)期性能， 與所有其他LED一樣， 與LED芯片的結(jié)溫成反比， 即結(jié)溫越高， LED降解得越快.結(jié)溫取決于環(huán)境溫度和輸入電流。完整的R70規(guī)格將包括這兩個(gè)參數(shù)，例如，R70 = 10，000小時(shí)，在25°C和100 mA下。

　　評(píng)估基于UV-C LED的產(chǎn)品的最后一個(gè)考慮因素是這些產(chǎn)品所代表的范式轉(zhuǎn)變。用于普通照明的 LED 燈具因其無(wú)窮無(wú)盡的外形尺寸、波長(zhǎng)和顏色調(diào)整能力以及與其他建筑系統(tǒng)輕松集成的能力而改變了我們對(duì)光源外觀和功能的集體理解。由于人們對(duì)實(shí)施殺菌系統(tǒng)的興趣日益濃厚，UV-C LED產(chǎn)品領(lǐng)域也有望發(fā)生類似的轉(zhuǎn)變。我們可能很快就會(huì)在設(shè)施和其他環(huán)境中看到各種新應(yīng)用的產(chǎn)品，這得益于UV-C LED的性能和靈活性的提高。

　　—約利特·希伯特 在LED照明領(lǐng)域工作超過(guò)10年，在行業(yè)的制造和最終用戶方面都有經(jīng)驗(yàn)。