在評估基于UV-C?LED的產品時，最后一個考慮因素是這些產品所代表的范式轉變。用于普通照明的LED燈具，由于其無窮無盡的形狀、波長和顏色調節能力，以及易于與其他建筑系統集成的能力，因此改變了人們對光源應該是什么樣子和做什么的全面性理解。由于人們對殺菌系統的實施越來越感興趣，類似的轉變即將在UV-C?LED產品領域中發生。
發光波長范圍為200～400nm的LED被歸類到紫外線發光二極管(UV LED)。這個波長范圍又被細為三個波段，即波長為300～400nm的UV-A，波長為280～315nm的UV-B，以及波長為200～280nm的UV-C。UV-C LED特別適合用來殺菌，被認為可取代現有的低壓汞蒸氣燈。越來越多的LED光源和LED照明制造商正在供應UV-C LED產品。與采用汞蒸氣燈的照明系統相比，評估基于LED的系統時，應考慮以下幾個特性：
整體效率
就總體擁有成本而言，最重要的考慮因素之一是系統的整體效率。雖然汞蒸氣燈可能具有更高的燈效率，但整體系統性能還要由其他幾個因素決定。第一個是光譜響應。UV-C汞蒸氣燈的光譜響應在大約185～254nm處達到峰值。這些都是無法調整的材料固定發光性能。研究表明，破壞微生物RNA和DNA的最佳波長約為265nm(如圖1所示)。
圖1：用消殺大腸桿菌效果作比較的低壓和中壓汞蒸氣燈光譜響應。(圖片來源：維基百科)
UV-C LED目前有包括265nm在內的幾種不同波長的產品，因此可以優化照明系統的效率(圖2)。
圖2：用消殺大腸桿菌效果作比較的UV-C LED(265nm)光譜響應。
墻插效率
墻插效率被定義為輸出發光功率與輸入電功率的比值。目前，汞蒸氣燈的墻插效率超過了基于UV-C LED的系統。然而，汞蒸氣的壽命要短很多，因此會抵消這一優勢。LED燈具壽命的一個普遍接受的指標是L70(發光性能退化到其初始值的70%所需的時間)。類似地，UV-C產品也用R70指標來表征。與可實現1萬小時R70的LED產品相比，典型汞蒸氣燈的R70在2～8千小時之間。
預熱時間
在總體擁有成本方面，最后一個考慮因素是預熱時間。汞蒸氣燈的預熱時間在1～5分鐘之間。由于預熱時間過長，人們一般會將燈長時間保持在通電狀態。相比之下，UV-C LED和所有其他LED一樣，可以無限次地瞬時開關循環，這意味著它們在環境需要時再打開使用也不遲。
不直接涉及擁有成本的其它因素還包括環境因素(有汞還是無汞)、物理尺寸(基于LED的產品可以小到足以能夠裝進汞蒸氣燈無法進入的空間)、安全相關因素以及所需的輸入電源(汞蒸氣的電壓高，而LED電壓低)。
此外，在將一種UV-C LED照明系統與另一種UV-C LED照明系統進行比較時，也有一些因素需要考慮。如上所述，UV-C LED可以被設計成發射幾乎任何波長的光。2020年發表在《新英格蘭醫學雜志》上的一篇文章提供了紫外線波長的殺毒效率曲線。不出所料，從265nm的最佳波長開始，殺毒效率隨著陽性或陰性δ值的增加而降低。將該因子應用于給定產品的R70，可以更好地反映該產品在其預期壽命內的有效性。
產品的R70與LED裸片制造中使用的外延材料直接相關。一般使用由氮化鎵、氮化鋁鎵或氮化鋁組成的外延材料來生產UV LED。較高的鋁含量意味著更短的波長和更低的壽命。因此，即使不含鋁的LED在殺毒效率方面不太理想，但由于具有較高的R70，因此從長遠角度看可以提供更好的總體性能。
說到R70，人們經常會看到由單個數字組成的R70規范，例如“R70=1萬小時”。實際上，該規范這樣表達是有缺陷的，因為它沒有標注條件，既缺乏參考溫度，又缺乏參考輸入電流。與所有其他LED一樣，UV-C LED的長期性能與LED裸片的結溫成反比，也就是說，結溫越高，LED的劣化速度就越快。結溫取決于環境溫度和輸入電流。完整的R70規范應同時包括這兩個參數，比如在25℃溫度和100mA輸入電流條件下，R70=1萬小時。
在評估基于UV-C LED的產品時，最后一個考慮因素是這些產品所代表的范式轉變。用于普通照明的LED燈具，由于其無窮無盡的形狀、波長和顏色調節能力，以及易于與其他建筑系統集成的能力，因此改變了人們對光源應該是什么樣子和做什么的全面性理解。由于人們對殺菌系統的實施越來越感興趣，類似的轉變即將在UV-C LED產品領域中發生。隨著UV-C LED性能和靈活性的提高，在基礎設施和其他環境下的各種新應用中，可能很快就會見到這方面的產品。
(參考原文：Considerations in the selection of UV LEDs for germicidal applications）
本文為《電子工程專輯》2023年6月刊雜志文章，版權所有，禁止轉載。點擊申請免費雜志訂閱
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