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从光学与结构角度设计UVC LED模组,攻克不同杀菌领域

来源:LEDinside 时间:2019-04-26 13:47 [编辑:JamesWen] 【字体: 】 我来说两句

作为新兴利基市场之一,UV LED热度逐年增加。近年来,越来越多厂商加入UV LED研发阵营,积极扩大布局以抢占更多市场份额。LEDinside《2019 深紫外线 LED 应用市场报告- 杀菌、净化与水处理市场》报告显示,2018年,受全球经济大环境影响, UV LED厂商营收虽达不到预期的爆发式增长,但也实现了稳定的增长。

UV LED的应用场景非常广泛,LEDinside认为,除了UVA工业应用市场以外,UVC在表面杀菌、空气杀菌净化、静止水杀菌、流动水杀菌的应用将成为未来五年(2019-2023)UV LED市场的主要成长动能。净水杀菌、表面杀菌、空气杀菌及一些特殊杀菌四大领域对UV LED模组的要求各不相同,但主要皆涉及杀菌率、寿命周期和安全性问题。

杭州慧亿科技有限公司针对UVC LED产品的杀菌率、寿命及安全性三个方面,从功率、波段和模组结构角度来设计高性能的UVC LED模组解决方案。

据慧亿科技研发中心负责人孟楠博士介绍,杀菌率由三个参数决定,依次为UVC LED功率、UVC LED波长和UVC LED杀菌时间。

慧亿科技研发中心负责人孟楠博士

UVC LED功率直接影响杀菌效率,若流水模组要实现99.99%甚至更高的杀菌率,杀菌功率需要满足更高的要求。此外,每一颗LED波段不一样,其功率也有所不同。数据显示,杀菌率受LED波段的影响。例如,从273到281的波段,杀菌率逐渐下降。由此可见,模组杀菌率和UVC LED的波段也直接相关。然而,目前市场上可供选择的波段不多,因此,只能在功率上提供更多的选择。

孟楠博士指出,杀菌率有三个决定因素,其本质是一个能量的吸收,能量及功率均不同时,可以通过杀菌时间来控制,而时间则涉及结构的设计。一般情况下,模组结构设计以散热为导向。

据介绍,大功率模组和低功率模组都面临光电转化效率低的问题,导致UVC LED消耗的电能有95%以上是以热的方式散发出去,散热设计不好会极大影响模组寿命。因此,模组结构设计以散热优先为原则。具体来说,LED芯片的结温需要控制在85摄氏度以下。一方面,选择热阻最小的LED灯珠基板。另一方面,对LED焊盘设计进行一些特殊规划,扩大其敷铜面积,以达到更好的散热效果。同时,在壳体结构设计和模组壳体设计上,避免密闭空间,促进空气对流。此外,充分利用一些额外的散热装置,兼顾体积、散热、经济性和模组的应用环境。

目前,慧亿科技在净水杀菌、空气杀菌领域都做出了一些成效。

在净水领域,杀菌效果可以从两个方面体现。其一是针对杀菌前后菌落总数的数量对比来定义,即杀菌率(杀菌率=杀菌后菌落总数/原始水中的菌落总数x100%)。通常杀菌率的要求是99.99%—99.9999%。其二是针对杀菌后净水中残余的菌落总数来定义,以国家生活饮用水卫生标准GB5749-85为指导标准,目前规定的净水出水口菌落总数低于100cfu/ml。

慧亿科技针对现有家用及商用净水器,分别提供符合客户杀菌效果要求的静态或动态UVC LED杀菌解决方案。首先,慧亿科技采用的净化模块LED,兼顾使用效果、使用寿命及使用成本。同时,提供日系、韩系、台系三种选择,波段采用265-275nm。另外,产品搭配专利的散热与光学设计,将LED的效能提升到最高,满足客户产品升级换代的杀菌需求。

据悉,2018年,慧亿科技出货超过100万套的UV-C LED模组,预计今年净水领域可以大量稳定出货(国内国外)。

此外,慧亿科技针对厨房冷热水场合推出了多款使用不锈钢外筒的方案。根据客户的杀菌要求及预算,使用多颗265-275nm的大功率LED,针对流速6-8L/min应用场合,提供相应的产品,实现90% - 99.99%不等的杀菌效果。模组整体采用304食品级不锈钢,在安全、环保及耐压方面具有极大的应用优势。

据了解,厨房冷热水应用场合相比于饮用净水,流速要远大于一般饮用水净水器,一般在6L/min以上,目前主要是外销市场提出这方面的需求。

空气杀菌方面,主要是空调搭配杀菌功能的应用。孟楠博士指出,空调产品一般应用在封闭的环境空间,由于缺乏新风换气措施,且环境温度通常在18-30摄氏度之间,为细菌病毒大量繁殖提供了最适宜的环境,容易导致使用人员,尤其是老人儿童等易感人群的反复感染。现有的杀菌方式或时效性不强,或无法针对所有种类的细菌病毒进行广谱杀菌,或因杀菌时需要人员不在场,导致使用便捷性不够。

为应对这些问题,慧亿科技推出了体积小的空调杀菌模组,能够直接整合于家用空调的进风口附近,其专利光学设计充分利用UV光, 可以与空调器联动实现实时净化,且安全性高,应用简单方便。

慧亿科技默默地深耕在UVC LED模块设计生产, 致力提供高效符合客户需求的产品, 在2019集邦咨询全球UV LED产业研讨会上一次性展出, 深受其他与会者的注目。(文:LEDinside Janice)


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