由 約利特·希伯特

　　發射 200 nm 至 400 nm 范圍內的光的 LED 被歸類為紫外 LED。在此范圍內，有三個波段，波長從 300 nm 到 400 nm 的 UV-A，波長在 280 nm 到 315 nm 之間的 UV-B 和波長從 200 nm 到 280 nm 的 UV-C。UV-C LED在殺菌應用中特別受關注，因為它們被定位為取代現有的低壓汞蒸氣燈。因此，越來越多的LED光源和LED照明制造商正在提供UV-C LED產品。在評估基于LED的系統與使用汞蒸氣燈的照明系統時，應考慮幾個特征。

　　就總擁有成本而言，最重要的考慮因素之一是整體系統效率。雖然汞蒸氣燈可能具有更高的燈效率，但整體系統性能也取決于其他幾個因素。首先是光譜響應。UV-C 汞蒸氣燈的光譜響應峰值約為 185 nm 和 254 nm。這些是無法調整的固定排放。研究(這里, 這里和 這里)表明，破壞微生物RNA和DNA的最佳波段約為265nm(圖1).

　　圖1 中低壓汞蒸氣燈的光譜響應與大腸桿菌殺菌效果相比。來源：維基百科

　　UV-C LED目前有幾種不同的波長，包括265 nm，從而優化了照明系統的效率(圖2).

　　圖2 UV-C LED(265 nm)光譜響應與大腸桿菌殺菌效果的比較。來源：維基百科

　　第二個因素，即墻插效率，定義為輸出輻射功率與輸入電功率的比值。目前， 汞蒸氣燈的壁插效率 超過基于 UV-C LED 的系統。然而，這一優勢可能會被汞蒸氣的典型壽命明顯降低所抵消。LED燈具壽命的一個普遍接受的指標是L70(發光下降到其初始值的70%的時間)。同樣，UV-C 產品的特點是 R70 指標。典型汞蒸氣燈的R70范圍在2，000至8，000小時之間，而設計合理的基于LED的產品可以實現10，000小時的R70。

　　總體擁有成本方面的最后一個考慮因素是預熱時間。汞蒸氣燈的預熱時間可以從 1 到 5 分鐘不等，從而激勵燈始終通電。相比之下，UV-C LED與所有其他LED一樣，可以無限期地循環使用，具有瞬時開和關時間，這意味著它們只需要在情況需要時才部署。

　　其他不直接涉及擁有成本的因素包括環境因素(汞與無汞)、物理尺寸(基于LED的產品可以足夠小，可以適合汞蒸氣燈無法容納的空間)，以及與安全相關的考慮因素和所需的輸入功率(汞蒸氣的高壓與LED的低電壓)。

　　此外，在比較一種UV-C LED照明系統與另一種照明系統時，需要考慮一些因素。如上所述，UV-C LED可以設計為幾乎任何波長的發射。一 品 在 2020 年發表的《新英格蘭醫學雜志》中提供了紫外線波長的殺病毒效率曲線。不出所料，殺病毒效率隨著從最佳波長 265 nm 的正或負增量的增加而降低。將此系數應用于給定產品的R70可以更好地了解該產品在其預期使用壽命內的有效性。

　　產品的R70與LED芯片制造中使用的外延材料直接相關。UV LED使用由氮化鎵、氮化鋁鎵或氮化鋁組成的外延材料生產。較高的鋁含量意味著較短的波長和更短的使用壽命。因此，即使不含鋁的LED在殺病毒效率方面不太理想，但由于R70更高，它們可以長期提供更好的整體性能。

　　說到R70，R70規范由單個數字組成的情況并不少見，例如“R70 = 10，000小時”。該規格存在缺陷，因為它同時缺少基準溫度和輸入電流。UV-C LED的長期性能， 與所有其他LED一樣， 與LED芯片的結溫成反比， 即結溫越高， LED降解得越快.結溫取決于環境溫度和輸入電流。完整的R70規格將包括這兩個參數，例如，R70 = 10，000小時，在25°C和100 mA下。

　　評估基于UV-C LED的產品的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 燈具因其無窮無盡的外形尺寸、波長和顏色調整能力以及與其他建筑系統輕松集成的能力而改變了我們對光源外觀和功能的集體理解。由于人們對實施殺菌系統的興趣日益濃厚，UV-C LED產品領域也有望發生類似的轉變。我們可能很快就會在設施和其他環境中看到各種新應用的產品，這得益于UV-C LED的性能和靈活性的提高。

　　—約利特·希伯特 在LED照明領域工作超過10年，在行業的制造和最終用戶方面都有經驗。