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UVC 半导体:新一代消杀技术,前景广阔

来源: 日期:2020-09-11 15:49:39

1. UVC:健康光源首选

UV(Ultraviolet)是指波长在 10nm 至 400nm 之间的电磁波,即紫外线。根据波长可把紫 外线分为长波紫外线(UVA)、中波紫外线(UVB)和短波紫外线(UVC),波长分别为 320~400nm、280~320nm、100~280nm。

UVC 相较于 UVA、UVB 对人体影响很小。UVA 穿透能力强,可到达皮肤真皮层,一方面, UVA 使皮肤中的黑色素前体直接转化为黑色素,使皮肤快速黑化;另一方面,UVA 会使皮 肤中产生活性氧自由基,长期作用会给皮肤带来较大的氧化压力,并导致皮肤中的胶原蛋 白、弹性蛋白和 DNA 损伤,从而造成皮肤老化、失去弹性、产生皱纹。UVB 主要作用于 皮肤表层,UVB 会激活表皮基底层的黑色素细胞中的酪氨酸酶合成黑色素,黑色素形成后 逐渐迁移到最外层,使皮肤黑化、出现红斑、或被晒伤。总之,UVA、UVB 对人体皮肤都 有损害,而 UVC 相较于 UVA、UVB 对人体伤害很低,这是因为 UVC 波长很短,穿透力很 低,不能深入皮肤表皮。

2. UVC 杀菌消毒效果强,灭活病毒更彻底。

人们经常采用日晒的方式来消灭食物上的病菌,达到消毒、保质的作用,并根据阳光消毒 的作用原理,逐渐发展了人造紫外线技术。紫外线是一种诱变剂,通过对微生物的辐射损 伤和破坏核酸的功能使微生物致死,从而达到消毒的目的。在特定的波长范围(主要是 UVC) 以及足够高的剂量下,紫外线能够引起细菌和病毒等微生物细胞中的 DNA 或 RNA 相邻嘧 啶分子间形成异常的化学键,阻碍 DNA 或 RNA 的复制,从而造成微生物细胞死亡。深紫 外半导体通过发出 UVC 波长的深紫外线达到杀菌消毒的效果。

相比化学杀菌消毒,紫外线的优势是杀菌效率高,灭活一般在几秒内完成,而且不产生其 它化学污染物。在一线医疗卫生机构,它也是重要的杀菌消毒设备。由于紫外线的波长越 短,频率越高,所蕴含的能量越高,因此相较于 UVA 和 UVB,UVC 的杀菌能力更强、效 果更快。

UVC 是自然界中杀菌效果最好的紫外线,但人们想直接利用太阳光中的 UVC 十分困难, 这是因为 UVC 由于波长较短,在大气中就已经被臭氧层吸收、散射掉了,无法到达地面, 所以,人造 UVC 就变得尤为重要。

3. UVC 半导体具有明显的优势:小型化、无毒害、使用便捷

目前用于杀菌消毒的紫外光源主要有两种:传统汞灯和紫外 LED。汞灯是目前紫外线消毒、 固化与曝光最主流的产品,这种灯的原理很简单,阴极射线管打出的高能电子激发汞蒸汽 的原子呈激发态,激发态电子回到基态放出紫外光,如果外面涂上红绿蓝 RGB 的荧光粉, 就是日光灯或节能灯。紫外 LED 是利用半导体发光原理来制造 UV 波段的光源,通过利用 铝銦镓氮材料的配比变化,可以做出各种不同波段的紫外线与可见光。