深度| 一文了解深紫外LED杀菌的“黏”性

一、深紫外LED：杀菌消毒新贵

1903年，丹麦科学家Niels Ryberg Finsen因紫外线光疗法治疗皮肤病获诺贝尔生理学或医学奖。

利用紫外光杀菌具有上百年的历史。其原理很简单：通过高能量紫外光破坏细菌、病毒细胞中的DNA和RNA分子结构，引起DNA链断裂、核酸和蛋白的交联破裂，造成细胞死亡，达到杀灭效果。

紫外杀菌应用并不少见：碗筷消毒柜，净水机等。但主要是采用汞灯产生紫外光，存在外形大，启动时间长，易碎、使用寿命短、含汞有毒，污染环境等问题。

新冠疫情的爆发，及《水俣公约》禁汞令的即将实施，使研发氮化物大功率深紫外LED杀菌芯片并在公共卫生领域应用成为迫切需求。相比汞灯，紫外LED杀菌有高效广泛，安全环保，节能，寿命长，维护成本低，体积小，设计灵活等诸多优势。

目前照明用LED早已进入千家万户，虽然紫外LED（主要AlGaN/GaN材料）和照明LED（主要InGaN/GaN材料）都属于氮化物材料体系，但前者在技术难度上要大不少。现阶段深紫外 LED芯片外量子效率（EQE）普遍在10%以下，商业化水平基本在1%-3%。

主要原因有：材料上，AlGaN和衬底较大的晶格失配，热失配，同时Al原子非常低的迁移率，导致材料位错密度高，内量子效率低；器件上，宽禁带AlGaN掺杂激活能，导致有效掺杂非常困难，电注入效率低；p-GaN会吸收和全反射对紫外光，且随波长变短TM偏振光占据主导，更难于被提取。此外，紫外光对硅胶等有机物的损伤，使得其可靠性面临挑战，更多无机封装的结构工艺和材料在研究。芯片目前较低的光功率密度，也促使业界研发多芯片功率模组封装等。

国内中科院半导体所、北京大学、华中科技大学、中科院长春光机所、中科大及国外日本理化学研究所、柏林工业大学等研究组围绕上述材料器件封装等技术难题进行研究攻关。主要代表企业有中科潞安、湖北深紫、圆融科技、三安光电、RayVio等。

二、深紫外LED消杀的“黏”性

然而，紫外LED杀菌产品除了需要提高效率和可靠性，变得更好更强以外，可能还需要更“黏”，需要更具有黏性。

何为黏性？黏性是消费者对某个产品的使用频率、迁移阻力或脱离难度。对产品的“硬”需求产生黏性。

产品的较高黏性须建立在真实的需求之上，且需求越硬越好，需求频次越高越好。“为赋新词强说愁”的刻意和勉强不会产生硬需求和高黏性。需求的频次也是重要的因素，高考志愿选填或者婚纱摄影等超低频需求不会产生高黏性。

消毒杀菌在新冠疫情下的需求性变得越来越硬，需求频次也越来越高，在车站餐厅等一些公共场所甚至变得不可或缺。但是紫外LED消毒杀菌并不等同消毒杀菌，其他还有紫外汞灯、酒精、氯消毒、消毒水等化学物理灭菌方法。在有多种手段和产品时，消费者长期使用和比较反馈中便形成了自我认定的相对需求硬度。虽然紫外LED具有很多前述优势，但是在与传统手段比较中，在消费者方面存在效能反馈缺乏等不足，导致体验感较差，真实需求硬度并不能和其优势匹配。

中国科学院生态环境中心等研究机构对紫外LED消毒杀菌的效能评估和长期可靠性的研究表明，辐射剂量是紫外消毒设备效能评估的指标，紫外消毒可靠性保障的关键在于剂量达标。保障剂量达标关键在于辐射剂量的测试，可采用传统的生物剂量测试方法以及新研发的“探头+模型”剂量测试技术。紫外消毒器运行中的剂量是光场、流场和细菌病毒等微生物综合作用的结果，受到灯输出、套管（窗口）污染、水穿透率和流量的影响。剂量的准确监测和控制对于节能降耗和安全消毒至关重要。

但是辐射剂量就等于消杀效果吗？可能在消费者心中还不完全是。

消费者希望能感受到看到的消杀效果，是类似涂在手心的酒精气味和凉嗖嗖的感觉，是看到PM2.5数值噌噌地往下降的立竿见影的效果，是被子太阳烘晒后的那股特殊味道，是需要能直观感受能直接体验的“爽”的感觉。消费者其实并不很关心芯片的效率是高点或是低点。

但似乎紫外LED消杀系统产品目前还没有做到，一切都显得静悄悄，病毒消杀和消费者之间还没有建立起动态反馈联系，直接告诉消费者，“最初多少病毒细菌，有多少病毒细菌在多少秒内被消杀掉了，目前存留多少参与”……消费者于是会产生非常的“爽”的感觉！

究其原因，可能是病菌种类多，浓度低，也许初始浓度都无法定量检测，更别说消杀后的浓度，要实时动态监测病菌的浓度就更难了。而报道的紫外LED杀菌等实验结果是经精心设计，经专业机构如武汉病毒所等，经专业设备才能检测出来的。

也许需要区分下直面消费者的产品思维和严谨理性的科研思维。比如，可以根据实时检测到的紫外光辐射剂量，或者其他产品性能参数，模拟病菌消杀的动态过程，增强体验感。但是目前深紫外LED本身计量、检测难度也较大，而深紫外光可能对人体皮肤伤害也需要考虑避免。

有影响力的品牌具有黏性。肯德基麦当劳，可口可乐，苹果手机ipad,迪士尼，希尔顿喜来登等。

紫外LED行业起步发展阶段，通用LED照明企业，紫外LED细分企业和中外企业都纷纷加强投入，有上游中科潞安、三安光电、青岛杰生，圆融科技、深紫科技等，中游木林森、国星、拓展光电等，下游光莆股份、Acuva，还有美的、志高、格力等。

建设有影响力的品牌，形成黏性，还确实有不少的路要走。中科潞安供应深紫外LED杀菌消毒装备，最近受到北京冬奥会和冬残奥会表彰。此前将深紫外LED抗疫物资驰援吉林、内蒙古等疫情前线，受到了业界关注和好评，提升了品牌形象和影响力。

消费者使用习惯和惯性产生黏性。比如，在电脑上办公思考等待等间隙我习惯打开360安全软件，进行电脑清理，木马查杀，系统修复，优化加速等，一直被告知电脑很健康为止。微信在这方面做到了登峰造极。   

如何让便携灵动的紫外LED杀菌消毒产品更加无缝，毫无违和的融入生活工作的方方面面，让饭前饭后洗手杀菌，睡前醒后脸帕鞋垫等烘干杀菌等成为再正常不过的黏性习惯呢？

随着技术的进步，上下游的协同推进和健康卫生生活理念的更加深入人心，后疫情时代，完全可能。

三、发展紫外新光源，畅想绿色健康新世界

前述对黏性的讨论主要是针对消费者端。由于目前紫外LED ToC较低黏性，企业更多地精力放在对黏性敏感度较低的ToB。随着紫外LED芯片和产品变得更好更强，配套检测等技术的发展，以及B端市场的拉动，C端黏度也会逐步提升。

期待紫外新光源给我们带来更加绿色和健康的新世界！