新冠疫情持續(xù)擴(kuò)散未見趨緩，無論是口罩或各種有助消毒除菌的防疫類用品仍供不應(yīng)求，其他像是紫外線（Ultraviolet，UV）LED 相關(guān)產(chǎn)品包括除菌棒、消毒燈等詢問度也大增。不過，能夠有效滅菌消毒的UV LED 應(yīng)用需要一定條件，研晶光電董事長暨總經(jīng)理魏志宏博士指出，其關(guān)鍵就在于正確的波長與劑量。

迷思一：所有UV LED 產(chǎn)品都能殺菌消毒？

UV LED 紫外線產(chǎn)品在疫情延燒下需求增溫，卻也有民眾誤以為只要是UV 產(chǎn)品都具有消毒滅菌功效，甚至出現(xiàn)以美甲UV 燈消毒口罩的例子，事實(shí)上該產(chǎn)品的UV 波長根本無法消毒殺菌。由于不同波段的UV 各具不同效用，若要有效除菌消毒，首先必須選擇正確的UV 波長，這就得先從UV 紫外光輻射分類開始講起。

根據(jù)ISO-DIS-21348 分類說明，UV 波長范圍在400 nm 以下，主要可分為長波長紫外線UVA、中波長UVB 及短波長UVC。UVA 波長介于315 nm 至400 nm，主要應(yīng)用于UV 固化、油墨印刷、PCB 曝光、美甲、紙鈔識(shí)別等工業(yè)與消費(fèi)領(lǐng)域；UVB 波長介于280 nm 至315 nm，多用于紫外光療、醫(yī)療保健方面。

▲ 美甲UV 燈為UVA 波長，無法為口罩消毒滅菌（Source: Shutterstock）

至于實(shí)際具有消毒滅菌效用的紫外光則是UVC，波段為200 nm 至280 nm，屬波長最短且能量最強(qiáng)的紫外光，經(jīng)由短時(shí)間照射可破壞細(xì)菌、病毒、霉菌、芽孢菌等微生物細(xì)胞內(nèi)的DNA或RNA 結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞無法繁殖再生而死亡，達(dá)到消毒殺菌的功效，也因此被廣泛應(yīng)用在表面、水、空氣凈化及殺菌消毒等方面。

過去殺菌技術(shù)多采用UV 水銀汞燈，但體積較大、能耗高又容易造成污染，后來在技術(shù)演進(jìn)下逐漸由UV LED 取代，不僅體積小效能高，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上更彈性多元，而且能耗低、壽命長，也無化學(xué)殘留，更安全也更環(huán)保。

迷思二：UVC LED 產(chǎn)品能百分之百秒殺細(xì)菌？

雖然符合波長的UVC LED 對(duì)表面、空氣和水能發(fā)揮消毒殺菌與凈化作用，但要快速滅菌達(dá)到「秒殺」程度，重點(diǎn)在于「劑量」（Dose）是否足夠。

魏志宏表示，「劑量（mJ/cm 2）＝ UVC輻射強(qiáng)度（mW/cm 2）x時(shí)間（Sec）」，輻射強(qiáng)度愈高，殺菌時(shí)間就會(huì)相對(duì)愈短，因此若要達(dá)到秒殺程度，UVC LED光強(qiáng)度就必須提升，針對(duì)不同細(xì)菌或病毒等微生物的UV致死劑量也各有不同。他提到過去SARS病毒的例子，以光強(qiáng)90 μW/cm 2（相當(dāng)于0.09 mW/cm 2）照射30分鐘即1,800秒就能將病毒成功消滅；如果將時(shí)間縮短到1.8秒的秒殺程度，要達(dá)到相同劑量就必須將強(qiáng)度提高到90,000 μW/cm 2（即90 mW/cm 2）。

盡管目前有些研究數(shù)據(jù)指出，UVC LED 某程度能使新型冠狀病毒存活率下降，但測試條件和劑量并不透明，仍需待進(jìn)一步研究才可能證實(shí)?？梢源_定的是，UVC LED 產(chǎn)品對(duì)一般消毒除菌確實(shí)有效，例如用于表面滅菌的殺菌棒、殺菌盒；空氣凈化機(jī)、流動(dòng)或靜止水殺菌等，只是不同產(chǎn)品的光強(qiáng)、所需照射時(shí)間、除菌消毒效能，還是得視各自的設(shè)計(jì)而定。

 
▲ 具殺菌功能的UVC LED 水瓶（Source：《科技新報(bào)》攝）

▲ 瓶蓋內(nèi)所置入的UVC LED（Source：《科技新報(bào)》攝）

 
▲ 進(jìn)行殺菌時(shí)可從瓶蓋上方看到剩余秒數(shù)（Source：《科技新報(bào)》攝）

▲ 可攜式UVC LED 空氣殺菌凈化機(jī)，可在車內(nèi)于無人狀態(tài)下使用（Source：《科技新報(bào)》攝）

除了劑量是重點(diǎn)，還要搭配無死角照射的光學(xué)設(shè)計(jì)才能提高除菌力。魏志宏以自家開發(fā)的流動(dòng)水殺菌模組為例，說明該模組采用單一顆20 mW UVC LED 晶片，水流量每分鐘3 公升，除菌率可達(dá)99.99 ％，關(guān)鍵就在模組里面的光學(xué)設(shè)計(jì)。運(yùn)用無死角的光學(xué)設(shè)計(jì)，能均勻照射所有流進(jìn)的水量，從而達(dá)到接近百分之百的殺菌效果，而且UV LED 光強(qiáng)也不必過高以免造成過熱。也就是說，即便UV LED 功率再高，若光學(xué)設(shè)計(jì)有瑕疵出現(xiàn)死角，也無法讓流進(jìn)來的水全部受光，殺菌力也會(huì)打折，足見其重要性。

▲ Bioraytron 流動(dòng)水殺菌模組強(qiáng)調(diào)無死角光學(xué)設(shè)計(jì)，除菌率可達(dá)99.99 ％（Source：《科技新報(bào)》攝）

殺菌消毒需求大增，UVC LED 應(yīng)用起飛

LED 產(chǎn)業(yè)為因應(yīng)市場急速變革，不少廠商數(shù)年前就開始朝利基市場「藍(lán)?！箲?yīng)用發(fā)展，UV LED 便是其中之一。LED 廠包括晶電、隆達(dá)、光鋐、研晶、億光等早已投入開發(fā)UVC LED 市場。另如臺(tái)塑化與日商日機(jī)裝（Nikkiso）也合資成立福機(jī)裝（NKFG），共同發(fā)展UV LED 事業(yè)。

▲ NKFG 除菌棒產(chǎn)品（Source：《科技新報(bào)》攝）

不過，幾年前市場對(duì)UV LED 技術(shù)與應(yīng)用普遍認(rèn)知不足，加上價(jià)格偏高，一直未見顯著成長，直到近年技術(shù)發(fā)展?jié)u趨成熟，晶片價(jià)格也有所降低，逐漸開出不少應(yīng)用并步入量產(chǎn)。尤其最近受到武漢肺炎影響，UVC LED 市場需求急增，在各方面條件到位下，未來發(fā)展也備受看好。

隨著市面上UV LED 相關(guān)產(chǎn)品愈來愈多，消費(fèi)者除了得清楚分辨不同UV LED 的產(chǎn)品用途，選擇波長和劑量真正具有殺菌效能的UVC LED 產(chǎn)品外，也要謹(jǐn)慎使用避免直視或照射皮膚、直接接觸人體，在正確使用下做為日常生活的防疫利器。

來源：科技新報(bào)