LEDinside 發表於 2020-03-30 10:47:27
空氣是人類生存之根本，我們可以選擇水和食物，但無法選擇周圍的空氣。在我們呼吸空氣的同時，有害物質也隨之進入人體，危害身體健康。尤其是室內空氣中的汙染物會持續在室內堆疊、發酵，久而久之，甚至會使室內成為「毒氣室」。據世界衛生組織調查統計，全世界每年死於室內汙染的人數已達400萬人，而我國每年由於室內汙染引起的死亡人數高達11.1萬人。
空氣淨化的分類及UVA光觸媒淨化原理
空氣無法選擇，但可以改善。因此，空氣淨化器應運而生，成為室內空氣有效除塵、除甲醛、TVOC等有毒氣體、殺菌、淨味等最直接的方式。根據淨化的工作原理，空氣淨化器大體分為三類：被動式（濾網淨化類）、主動式（無濾網型）、雙重式（主動淨化+被動淨化）。
被動式淨化的工作原理是用風機將空氣抽入機器，通過內置的濾網過濾空氣，主要能夠起到過濾粉塵、異味、有毒氣體和殺滅部分細菌的作用。濾網又分為：集塵濾網、去甲醛濾網、除臭濾網、HEPA濾網等。其中HEPA濾網成本較高，能起到分解有毒氣體和殺菌作用，特別是抑制二次汙染。此類產品的效果取決於風機功率和濾網質量，但缺點也很明顯，比如，濾網屬於需要定期更換的耗材，而且容易產生淨化死角。
主動式淨化的工作原理是有效、主動地向空氣中釋放淨化滅菌因子，利用空氣會擴散的特點，到達室內的各個角落對空氣進行無死角淨化。根據主動殺菌原理，此類產品的技術從第一代銀負離子進化到負離子、等離子、臭氧、光觸媒等新一代技術。
其中，光觸媒是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導體材料的總稱，它塗布於基材表面，在紫外光線的作用下，產生強烈催化降解功能：能有效地降解空氣中有毒有害氣體；能有效殺滅多種細菌，並能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理；同時還具備除甲醛、除臭、抗汙、淨化空氣等功能。
光觸媒的催化效果取決於兩個因素：UV光源和反應面積。UV 光源方面，387nm波段以下的UV光能夠激發光觸媒的催化作用，從而產生更多的氫氧自由基和活性氧離子，通過氧化細菌和病毒體達到殺菌效果。
當前，全球新型冠狀病毒肺炎疫情形勢較為嚴峻，紫外線殺菌消毒相關產品也因此備受關注。雖然UVA光觸媒技術無法直接殺死新型冠狀病毒，但它屬於紫外線的間接殺菌作用，其產生的自由基對細菌如大腸桿菌、白色葡萄球菌和病毒（如流感病毒）等具有殺菌消毒的作用，幾乎所有的微生物通過UVA光觸媒產生的自由基都能夠氧化分解。
研究UVA光觸媒技術的晶能光電就指出，相比UVC的殺菌消毒能力，UVA光觸媒殺菌消毒需要更長的時間，但UVC紫外線需要達到一定的劑量才能快速殺菌，而這也會對人體產生傷害，因此，目前室內UVC紫外線殺菌大都是在無人條件下進行。此外，UVC LED受制於轉換效率，功率低，材料成本高等因素，暫時尚未能廣泛應用於室內等空間較大的場所，但也因此可以較好地屏蔽對人體傷害的風險。所以，UVA光觸媒空氣淨化搭載UVC LED，可以實現殺菌互補，能夠在有人環境中使用，是比較合適的解決方案。除了具備直接殺菌作用的UVC LED之外，本次疫情也刺激和推動了UVA光觸媒產品的發展。
據LEDinside了解，日亞、首爾偉傲世等日韓廠商、億光、光寶等臺系廠商以及國星光電、晶能光電等大陸廠商均在開發UVA LED光觸媒空氣淨化產品。疫情爆發之後，相關廠商加快研發UV LED技術。
專利PCO空氣淨化技術：矽襯底UVA LED技術與光觸媒的完美結合
其中，晶能也將UV LED產品開發日程提前，集中優勢資源，圍繞空氣淨化和殺菌消毒兩個方向進行產品開發。該公司的UVA LED光觸媒車載空氣淨化器和UVC LED表面殺菌盒預計4月初將大量推出市場。
據介紹，晶能很早就開始研究專利的矽襯底UVA LED技術+光觸媒的空氣淨化模組，應用於冰箱，並基於此開發出了專利的PCO空氣淨化技術。晶能研究發現，在365nm-375nm UVA LED光源的激發下，光觸媒TiO2納米粒子可以生成具有高反應活性的氫氧自由基和超氧陰離子自由基，這些離子與有機化合物反應生成二氧化碳和水， 具有極強的殺菌、除臭、防黴、防汙自潔、淨化空氣功能。
值得注意的是，對於UV光源和反應面積兩大關鍵因素，晶能均實現了突破。
UV光源方面，該公司開發的365-375nm波段晶片實現了激發出的98%以上的光均在387nm以下，極大地提高了光源利用率。晶能表示，為了快速激發光觸媒，UV能量需要達到一定的數值，由於LED發出的光能量分布不均，所以單顆LED能激發的光觸媒面積很小。若採用365nm的汞燈，由於汞燈387nm以下的光佔比太小，且光衰嚴重，需要使用大功率，因此無法在很多環境中使用。晶能通過大量實驗獲得了激發光觸媒的最佳UV能量和UV光分布，利用自有封裝技術，開發出了數款相應的UV燈珠，提升了光分布均勻度，增加了能激發光觸媒的面積，減少了燈珠使用量。
反應面積方面，光觸媒顆粒粒徑只有5~10nm，極難與其他物質結合，因此很多廠家採用添加粘結劑的方式將光觸媒附著在載體上。然而，光觸媒顆粒會被粘結劑覆蓋，使得裸露在表面的光觸媒顆粒只有一部分，反應面積小，效果差，這就導致客戶不認可光觸媒產品。對此，晶能採用與光觸媒顆粒結合度較好的載體，通過特殊附著工藝，生成一層光觸媒薄膜，使得光觸媒能夠均勻緻密地附著在載體上並且裸露在表面，極大地增加了光觸媒的反應面積，真正意義上實現了模塊的小型化。並且，光觸媒能夠長期附著在載體上而不掉落。
基於上述兩方面的突破，晶能用三年時間不斷測試各種條件（溫溼度，風速，功率等因素），結合獨特的觸媒附著工藝，開發出了專利PCO空氣淨化技術，將自主研發的高效能矽襯底UVA LED光源與光觸媒實現了完美的結合，能夠同時殺滅病菌、去除有害氣體、去除粉塵、清新空氣，可應用於灰塵、水汽、震動等複雜環境中。目前，相關產品已進軍空氣淨化器、冰箱、寵物箱、殺菌盒、汽車、工業廢氣等領域。
晶能認為，與傳統空氣淨化系統相比，UVA LED光觸媒空氣淨化系統通過光催化殺菌，具有傳統無機抗菌劑無法比擬的殺菌效果，具有持久性、廣譜性、耐熱、不產生耐藥性、殺菌徹底等優點，同時，還具有無毒、無味、無汙染、效率高、壽命長等優勢。相比其他淨化技術，晶能光電認為光觸媒綜合性價比最高。
殺菌消毒應用需產業鏈共同推動，UVA光觸媒淨化產品獲得商機
UV LED是晶能的重點發展領域，疫情爆發加快了其推出UV LED產品的步伐。接下來，晶能將會圍繞PCO技術開發一系列的家用、公共場所等空氣淨化產品以及圍繞UVC LED應用的殺菌消毒產品。
晶能認為，目前大家對UV LED的應用還處於一個探索期，殺菌消毒的應用還需要從產業鏈層面進行技術、應用、標準等協同進步，給消費者提供真正合格有效的產品。
對於UVA光觸媒空氣淨化系統的市場認可度及未來發展潛力，晶能指出，光觸媒概念在前幾年被炒得火熱，而真正的光觸媒產品成本較高，且只能依據檢測報告來判斷產品的效果，因此消費者買到的可能並非為真正的光觸媒淨化產品。鑑於此，整個市場對光觸媒產品信心不足。
不過，晶能認為，本次疫情爆發後，消費者也將會更加理性地看待光觸媒淨化產品，其高效的作用機理會被越來越多的消費者認可。未來一兩年將是UVA LED空氣淨化的爆發年。
據LEDinside分析，未來5年，殺菌與淨化市場將是UV LED市場增長的主要動力，其中，UVA LED光觸媒空氣淨化市場接下來將會保持穩定增長。而本次疫情極大刺激了UV系列殺菌消毒產品的市場需求，毫無疑問，也加快了UVA LED光觸媒淨化產品的發展。（文：LEDinside Janice）
責任編輯：wv
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