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使用LED进行消毒杀菌

2020-06-26 Yoelit Hiebert 阅读:
COVID-19的大流行提高了大众对紫外线消毒的认识,这也反映在市场上越来越多的基于LED的产品上。紫外线可用于消毒空气、水和各种物体的表面,国际紫外线协会(IUVA)表示,它可以帮助减轻传播COVID-19病毒的风险。

COVID-19的大流行提高了大众对紫外线消毒的认识,这也反映在市场上越来越多的基于LED的产品上。ZdAednc

紫外线可用于消毒空气、水和各种物体的表面,国际紫外线协会(IUVA)表示,它可以帮助减轻传播COVID-19病毒的风险。ZdAednc

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图1 紫外线分为几个范围。ZdAednc

紫外线分为几个范围(图1)。UV-A或黑光范围从315~400nm,用于诸如光稳定性测试、固化(curing)、光疗、防虫器和晒黑床的应用,长时间暴露于UV-A会导致皮肤晒黑和过早老化。ZdAednc

波长范围在280~315nm的UV-B是危险的。因为长时间暴露在UV-B下,与皮肤癌、皮肤老化和白内障的发生有关,商业应用包括医学中的养护和光疗。ZdAednc

200~280nm范围内的波长则为UV-C。该紫外线波段与皮肤癌无关,因为光子不会很深地渗透到皮肤中,但是根据IUVA的研究,暴露在UV-C中会导致如严重的烧伤一般的皮肤不适,并损害眼睛的视网膜。UV-C光子还可以与微生物中的RNA和DNA分子相互作用,从而有效地破坏它们。可发出UV-C的汞蒸气灯(Mercury vapor lamps)已经用于消毒数十年了,但是,与其他形式的照明一样,已经过渡到使用LED光源的产品。ZdAednc

健康专家认为,COVID-19的主要传播方式是透过接触空气中或物体表面上的呼吸道飞沫。当前可用、基于LED的杀菌消毒产品主要用于表面消毒,随着这些设备市场的扩大,最有可能会推出更先进的空气消毒系统。可用产品具有适用于其他类型LED照明的优势:外形小巧,易于与在场传感器(occupancy sensor)等其他设备整合,以及低功耗要求。但是这些产品往往更昂贵,且在实际时间内可以处理的表面积范围将有更多限制。ZdAednc

转向使用LED的最初关注点是,与现有的汞蒸气灯相比LED寿命明显缩短。但是,这种担忧是基于对诸如密封净化系统之类传统应用中的连续操作的评估,并未考虑到可以(有时必须)间歇使用杀菌产品。与所有LED一样,UV-C LED几乎可以无限循环,而不会对光输出产生不利影响;另外,汞蒸气灯需要几分钟的预热时间才能达到最大光输出,LED产品几乎可以瞬间达到满输出水平。此外,与汞蒸气灯不同,基于LED的产品仅能提供最佳结果所需的波长,而不会以无效波长的形式浪费能量。ZdAednc

一般而言,杀菌照明产品的另一个问题是产品安全性和性能要求验证。根据Intertek电气业务领域商业基础设施全球总监Carl Bloomfield称,他们的产品评估集中在亮度参数、杀菌声明验证,安全合规性,以及适用的EMC上。标准开发机构已经开始着手测试标准的工作,但是标准尚不存在,因此Intertek依靠其产业和技术专长来设计针对特定产品及其预期应用的评估协议。安全合规性可能特别复杂,因为取决于产品及其预期用途,它包括火灾、触电、机械风险、光学危害、紫外线输出和臭氧排放。ZdAednc

除了使用紫外线进行消毒的产品以外,还有一种相对较新的产品系列问世,称为「可见光消毒(VLD)」。 这些产品使用的LED发出的靛蓝(蓝紫色)波长,人体长时间暴露其下是安全的,从而能够持续消除对这些波长敏感的细菌。ZdAednc

VLD产品通常作为永久照明实现的一部分安装在一个空间中,有时与用于一般照明的白光源结合使用。值得注意的是,VLD消毒并非对所有细菌都有效,且对病毒完全无效。ZdAednc

根据Research and Markets的研究,紫外线消毒设备的市场在未来5年预计将以超过12%的年复合成长率成长。基于LED的产品由于使用寿命长和能效高,预计将扮演推动市场成长的重要角色。ZdAednc

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN美国版,参考链接:Using LEDs for germicidal disinfection,by Yoelit Hiebert,EDN Taiwan Anthea Chuang编译)ZdAednc

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Yoelit Hiebert
Yoelit Hiebert过去十年一直从事LED照明领域的工作,在行业制造和最终用户方面拥有丰富的经验。 她与照明工程协会一起,积极参与固态照明和控制标准的开发。Yoelit拥有密苏里科技大学的电子工程学士学位和硕士学位。她是注册专业工程师,通过认证的能源经理,并获得了国家照明行业资格认证委员会的照明认证。
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