深紫外UV-LEDのブルー猫のいたずら三千問

現在、新型の冠状ウイルスは依然として持続しており、産業や企業に一定の影響を与え、各業界の人々の心にも影響を与えている。このような状況下で、中国半導体照明網、極智頭条は、国家半導体照明プロジェクトの研究開発及び産業連盟、第三世代半導体産業技術革新戦略連盟の指導の下、疫病が発生した時の知識を共有し、企業の疑問に答えるように協力します。私達のLED照明の企業と産業の共に困難な時を助けます！ 

今期、湖北深紫科技有限公司に招待しました。「深紫外線で新冠ウイルスの線量を殺す調査概要と深紫外LED『いたずら三千問』」の素晴らしいテーマを共有しました。以下は主な内容です。

一、深い紫外LEDはオゾンが発生しますか？

1.紫外線はどのようにしてオゾンが発生しますか？

理論的には，結合エネルギーよりも光子エネルギーが高いと化学結合を中断することができる。ですから、243 nmより短い波長の紫外線は空気や水中の酸素を刺激してオゾンを発生させます。243 nm以上の波長のUV-LEDはオゾンを発生しません。

低圧水銀灯はオゾンを発生します。蒸気圧は1.3～13 Pの低圧水銀灯発光スペクトルの中で、自然に185 nmの真空紫外線があります。この紫外線は空気中の酸素を刺激して化合反応を起こしてオゾンになります。これは本質的に紫外線が酸素分子中の酸素共有結合を遮り、酸素分子と結合してO 3を形成します。UV-LEDはオゾンが発生しません。酸素の共有結合は5.1 eVに達するので、対応は波長が少なくとも243 nmより短い紫外線が必要で、最終的にオゾンが発生します。

2.LEDはどうしてオゾンが発生しないですか？

低圧水銀ランプは蒸気圧を制御することにより短波紫外線のエネルギー準位遷移確率を高めたが，他の遷移も伴って254及び185 nm発光を中心とした。UV−LEDの第一準位遷移確率が支配的であるため、純粋に発光し、一般的なUV−LED波長は255 nmより高い。 

低圧水銀ランプはガス光源であり、その励起状態エネルギー準位位置は既に水銀という物質によって決定されている。したがって、高圧、中圧、低圧水銀灯がありますが、蒸し気圧の大きさの違いは、主に異なる励起状態間の遷移の確率の大きさ、すなわち異なる特徴ピークの相対強度を調整しただけです。そのため低圧水銀灯は254と185 nmの発光が主である。UVC−LEDは量子井戸構造のAlGaN半導体発光ダイオードとして，E 0遷移が支配的であり，ピーク波長は一つしかなく，例えば275 nmであり，深紫LEDスペクトルの主峰の半高幅がBlu-rayより著しく低く，量子井戸発光が多寸法量子ドット発光素子の電子遷移よりも単一であることが分かった。現在量産可能なUV-LEDの発光波長は243 nmを下回っていないため、殺菌消毒用の深い紫外UV UV-LEDはオゾンを発生しません。 

二、深い紫外線はホルムアルデヒドを分解できますか？

紫外線分解ホルムアルデヒドの2つの動力学過程：1つは紫外線によって光分解を直接遮断されます。2つは紫外線と空気中の水の作用がOHラジカルを発生し、ホルムアルデヒドを分解します。（水銀ランプがいいです。）深い紫外線はホルムアルデヒド化学結合を遮断してホルムアルデヒドなどの有機汚染物質を直接分解することができます。

深い紫外線はホルムアルデヒドなどの有機汚染物質を分解できますか？実は多くの人がだめだと思っていますが、実際は大丈夫です。O-O結合の結合エネルギーは5.1 eV対応243 nmであるが、有機物に必要なC-H結合は4.31 eVであり、対応283 nm、C-Oは3.39 eV対応366 nmである。紫外線光子のエネルギーは結合エネルギーよりも高いので、DNAの分子鎖を破壊するという意味のように、ホルムアルデヒドを分解することができます。

しかし，ホルムアルデヒドの分解過程は実は複雑であり，その二つの分解過程は波長の大きさにも直接関係があることにも注目したい。異なる波長におけるホルムアルデヒド分解過程の量子収率変化。二つのピークはそれぞれ305 nmと340 nmということは分かりませんが、紫外線はホルムアルデヒドを分解することができます。トルエン、TVOC、紫外線はすべて分解できます。

三、UVCの深い紫外線は人体に害がありますか？どうやって防ぎますか？

これは比較的に経典的な問題で、UVCの深い紫外線は人体の皮膚に対して危害を及ぼすのは大きくなくて、しかし人体の目に対して傷つけるのはわりに大きいです。典型的なUV-LED波長275 nmの紫外線はほとんど97%以上が人体の皮膚の角質層に吸収され、99.9%以上が角質層と表皮層に吸収され、まれに一部の光が真皮層に当たる。紫外線は真皮層に作用するだけで皮膚細胞のがんを引き起こします。ですから、UVC紫外線は人体の皮膚にあまり影響しないと言われています。もちろん赤ちゃんの肌は、皮膚の一部を含めて角質層が薄く、UV-VCの紫外線に対する抵抗力が更に悪いです。人体の目には角質層の保護がありません。UV-VCの紫外線は、結晶体、角膜病の原因となります。このため、人の目をまっすぐに点灯させるUVC-LEDビーズは禁止されています。

光の波長が短いほど透過能力が悪くなり、これは光の粒子二象性によって決まる。もちろん具体的には物質を吸収することにも関連しています。UVCの深い紫外線は人体に対して傷つけることがありますか？一つの最も手っ取り早い回答は、あります。しかし、この中に大きな落とし穴があります。つまり、UVAです。例えば、365、385、395は人体の皮膚に大きなダメージを与えます。この波長の紫外線は人体の真皮層を貫き、皮膚細胞の癌を誘発します。

しかし、UVCの紫外線は、例えば275 nmで、成人の表皮における伝播深さが浅いものが多いです。角質層を通過すると97%以上のエネルギーが吸収され、最終的に真皮層に浸透するエネルギーは0.1%もない。ですから、正確には、UVCの深紫外線は人体の皮膚にあまり害がなく、角質層のない人の目は危険が多いです。もちろん、弱い光を長時間浴びても人体に害があります。

ですから、UV-VCの深い紫外線を盲目的に恐れないでください。短い時間で皮膚にダメージを与えるので、無視できます。

四、深紫外LED対応品の光窓の材質はどう選択しますか？

お客様は方案設計の時、可視光方案設計によくある透明プラスチック、例えばアクリル、UV-LEDの光窓としても使えます。結果殺菌効果はゼロです。このような状況はしばしば見られる。キーの概念を借りると、C-HとC-OキーはUVCとUVB紫外帯の吸収係数が高いので、薄いプラスチックはほとんどの深い紫外線を吸収することができます。一般的なポリスチレンとアクリルの吸収端は385 nm前後で，275 nmでの透過率はゼロに等しい。

どのような材質で深い紫外線LEDの光窓を作るべきですか？サファイアは深紫外LEDの基板であり、チップ出光面でもあるので、光窓としても使えますが、材料と加工コストが高いです。石英の種類はいろいろあります。光学ガラスによくある3つの種類はJGS 123で、275 nmのUV-LEDはJGS 2規格の石英、265 nm以下のLEDを使うことができます。JGS 1石英またはサファイアを採用する必要があります。これはビーズパッケージのレンズ材料にも同様に適用される。

五、深紫UV UV-LEDの有効照射距離はどれぐらいですか？

深紫UV−LEDの有効照射距離は一定値ではなく、光パワー、光伝搬媒体、「有効」の定義基準に依存する。定値はないが、アプリケーションシーンの既知の情報から有効距離を推定することができ、距離は1.22メートル、8.9×105 pfu/mL濃度MERSウイルスの殺戮に必要な時間はそれぞれ5 minである。

紫外線を常用する殺菌量の状況

深UV UV-LEDの有効照射距離はどれぐらいですか？これは一番よく聞かれる質問です。直接距離を返せば、ちょっと無責任です。一つの信頼できる返事は、顧客の関心を示す細菌の種類に対応する致死量に応じて、LEDビーズの光パワー、位置するメディア環境、および「有効」という基準の定義を組み合わせて、有効な照射距離はどれぐらいかを計算します。 

UVC-LEDの照射距離を顧客に速く定性的に理解させるためには、一つの値を見積もることができる。例えば5 minで8.9×105 pfu/mL濃度MERSウイルスを殺す有効距離は1.22 mです。 

六、深い紫外UV UV-LEDの水中での伝播距離は？

純水および水道水は波長250～800 nmの間の光に対して優れた透過特性を示した。5 mmの厚さ透過率はいずれも80%以上である。波長が250 nmより短いと，両方の光吸収率は急速に増加した。特に水道水は250 nmの光吸収がより強いです。2.4 cmは70%に減衰し、8.5 cmは30%に減衰し、16.3 cmは10%に減衰する。

有効距離の話をもとにさらに広がっていくということは、UVCの紫外線が水の中でどのぐらい浸透していますか？すべてはやはり結合エネルギーという概念に戻ります。水分子の中で、H-O結合の鍵は485 kJ/molで、4.98 eVに対応しています。つまり、249 nmぐらいです。したがって，純水の透過スペクトルを試験すると，吸収端が減少し始めると測定したのも249 nm前後であった。このデータに基づいて、正常な飲用水の不純物が少ない水道水は、275 nmUVC-LEDの吸収に強くないと言えます。UV殺菌原理に基づく紫外殺菌装置は遠くまで殺せます。

最も重要な考察は，光が伝搬中に急速に発散し，遠端強度が急激に低下することである。半球の小さい角度のカプセル化は実はUVA業界でとても普遍的で、これは同様にUVCのカプセル化に適用して、小さい角度は光を出してUVCの伝播の更に遠いことができて、とても水のコップ、長い水の箱、過流式の水の殺菌装置のこのようなメーカーに適合します。

高い環境湿度は、UVCに対しても明らかに吸収されていません。サウナの中でも、UVC紫外線を利用してリアルタイムで殺菌できるという意味です。 

七、深い紫外UV UV-LEDの有効殺菌範囲は？

有効殺菌範囲といえば、線量という概念に基づいています。残念なことに，一つの点発光光源に対して，面の被照射面強度分布はGauss分布に近似したピーク形状であり，中心と端で数倍の強度差がある。お客様が厳密にこの問題を聞いているなら、より正確な光学シミュレーションを行い、平面上の各所の強度分布を計算します。シミュレーションは十分に正確ではないかもしれませんが、私たちのスキーム設計に定性的な参照を提供します。照射面は均一ではなく，シミュレーションツールで計算できることが明らかになった。

ビーズ発光角を定義するときはピーク強度の半分を用いたサンドイッチである。提案したスキーム設計時にも面のピーク強度の半分の位置を有効範囲として定義し，線量の計算も半高位置で計算することを提案した。

LED光型は球面の原因であり、近いところと遠いところで強度分布の均一性に大きな差があります。20 cmでは，有効照射範囲が被照射面全体に占める割合がより大きくなった。

八、簡単なテスト方法がありますか？ビーズの発光角をテストしますか？

発光角はどうやって速く測定しますか？実験室の環境では角分布試験器によって、普通の環境では白い紙を使って紫外線に対する蛍光反応の特徴を利用して、紙面の垂直なビーズを光面に出して、中心に揃える簡単な方法があります。肉眼で見える青白い領域の角度は光の角です。次の図のように、深紫科学技術の半球レンズビーズの発光角は60°ぐらいであることが分かります。

九、必ず定電流ICで駆動しますか？抵抗分圧案は大丈夫ですか？

LEDの非線形ボルタンメトリー特性はVfの違いを増幅し，電流の大きな変動として現れる。恒流案を使わないと堅持したらいいですか？はい、少なくとも抵抗を直列にして、この抵抗の抵抗値にはこだわりがあります。LED正バイアス下の非線形整流特性は，ランプビーズVfの違いを増幅し，電流の変動として表現した。このゆらぎは直列抵抗により抑制できる。抵抗を直列にした後のIV曲線は下図のように動作区間の傾斜が小さいので、同じ電圧でも電流の差が小さいです。

十、深紫科学技術の実戦工具

湖北深紫科技有限公司は、チップ級の深紫LED紫外殺菌技術の開拓者で、専門の深紫UV UV UV UV UV UV/UV-ED核「芯」の部品のサプライヤーで、自ら外延、チップ及びカプセル化を生産して、全世界の深紫LED方案商と応用メーカーに向かって、世界トップの深紫外LEDビーズ、PCBAモジュールの製品とサービスを提供します。ソリューションを構築し、開放的でウィンウィンの製品生態を構築し、産業規範の建設を推進し、紫外線殺菌の各業種にLED産業化のアップグレードを実現させる。2008年から10年間の研究開発の積み重ねを経て、高機能のUV DUV-LED量産を成功させました。

2008年に、深紫科学技術の主要技術チームは陳長清博士にリードされて、華中科技大学武漢光電国家研究センターで深紫LEDエピタクシー、チップとカプセル化研究に従事しています。2017年に深紫科学技術を創立し、2018年5月に第一号3 mW深紫LED製品SWC 15 A 600が発売されました。今まで、10年以上の技術蓄積があり、チームの巨大な人数は10人を超えており、WPEの壁挿入効率実験室レベルは20.3%に達しています。今はKK級の生産能力供給が可能になりました。

深紫外UV-LEDビーズは深紫科学技術の最も主要な業務で、現在270~280 nmのUV-LEDの研究開発生産に焦点を合わせています。殺菌消毒はUVCの最も核心であり、最も重要な価値です。今は中小の光出力275 nmのUV-C-LEDを量産することに焦点を当てたいです。もう一つ重要な点があります。深紫科技は静的水殺菌モジュールのようなセットと各種殺菌消毒用品を作らないです。会社はずっと信じています。内功を修練して集積されるのは会社の価値があります。

1.実戦工具：【ビデオチュートリアル】深い紫外UV UV-LED殺菌方案の深さ設計

2.実戦工具：表面殺菌モデル

消毒パックのシーンや、幅が広くて明確なシーンでは、光のパワーに応じて底面の光パワー密度を計算し、病原菌の致死量によってどれぐらいの時間が必要かを計算しやすくなります。有効照射範囲の概念を用いてビーズの物理分布を計算できた。

まとめ：模型は永遠に正確ではないです。コンピュータが未来を計算できないようです。しかし、私たちは一緒にデータ、方法を共有して、科学的で定性的予測のためのツールに変えられます。業界の同僚ももっと多くの殺菌テストデータを共有して、一緒に工具を修正して、もっと正確で成熟させることを歓迎します。（もっと多くの実戦ツールがあります。深紫科学技術に注目し続けられます）。

3.実戦工具：空気殺菌

4.実戦工具：航続評価

十一、UVCの深い紫外線で新型の冠状ウイルスの量を殺す調査概要

致死量はすべての紫外殺菌消毒方案のシミュレーション、推測、演算の基礎です。もちろん、労働状況での実測値と理論値には違いがあります。理論モデルにも誤差がありますが、理論値は定型化の参考になります。

今月初めに疫病が広がって、国内外のいくつかの文献資料によって、新型の冠状ウイルスの線量の致死量を総括して述べました。TCID 50の初期濃度は約105.8/mLの2019-nCoV新型冠状ウイルスNCPの99.99%で、紫外線致死量は1445 mJ/cm 2です。しかし，光パワー密度に時間をかけて計算したBolbの張剣平博士は，このSARSの試験シーンが高度1 cmの水溶液であり，溶液全体の照射線量を表面の強度で計算するのは不正確であることを指摘した。

照射強度と距離の二乗は逆であるが、溶液底と上部の照射強度は違って、累積線量を計算するならば、線形平均値を取るべきである。LEDは小平光源近似点光源であり、照射面の分布も均一ではないが、1 cm範囲での変動が小さいことを考慮して、影響は大きくない。ここでは平均を近似できる。水溶液のUVCへの吸収は，前述の純水の275 nmの吸収が比較的少ないこと，ウイルス分散の密度も限られている。水の吸収は考えずに、深さにポイントを置いた後、丁寧に致死量を1085 mJ/cm 2に修正して、各業界の同僚の参考にして使用します。

注意したいのは、「致死量」の実験光源は低圧水銀灯に由来しており、その値はまだUVC LEDの滅菌実践を指導することが困難である。異なる波長の紫外線に対する致死量は、全業界が直面しており、DNA吸収スペクトルを見るよりも解決すべき問題である。

最後に、国家半導体照明プロジェクトの研究開発及び産業連盟が中国半導体照明網と極智頭条組織の生放送活動を指導してくれてありがとうございます。深紫科技は若い会社です。本当に業界の発展を推進する価値のある会社になりたいです。業界の同僚がよく交流し、手を携えてUV-LED新時代を切り開くことも歓迎します。2020年の新冠流行は長距離走の始まりです。UV-LEDの黄金時代を一緒に見てみましょう。頑張ってください。

問答コーナー

深紫外線LED関連の製品を開発する過程で、どのように予防したらいいですか？注意事項がありますか？

自分を守るためには、UV-LEDを直視せずに点灯します。2.必ず見ても見ないでください。3.必ず見てください。樹脂類のメガネやゴーグルを着用してください。肌の色を大事にするなら、服を着ます。

現在、当社は定量化された製品やアプリケーションが市場向けに供給されていますか？

深紫科学技術の位置づけは深紫LEDライトビーズと簡単PCBAモジュールであり、部品と対応用品は作らない。私達はただ内功を訓練して集積されたいだけで、更に多くのパートナーに専門のモジュール案と完成品をさせます。製品は量産量産量を実現しました。深紫UV-C-LEDビーズ製品リスト

UVC LEDは実験室でホルムアルデヒドを分解する条件を詳しく紹介してもらえますか？例えば、船室の大きさ、uvc led波長、パワーまたは照射位置は循環風などの条件がありますか？

答：陳景文：UVC分解ホルムアルデヒドは、単粒12 mW、波長278 nm近く、1立方メートルの実験室を採用しています。テスト基準は広マイクロ測定基準に従ってテストプロセスを実行します。最終8時間で90%以上を分解します。

現在市場ではサファイアを窓口とする製品がありますか？あるいは関連情報がありますか？その応用のほとんどの制限はコストの問題ですか？

答：陳景文：市場で主流の出荷商品の中で、まだサファイアを光の窓として使っていませんが、研究開発品があります。制限要因はコストです。他の問題は全部お金で解決できます。

UV-ED紫外線の放射効率は3%しかないですが、低圧水銀灯の紫外線より低いです。同じ単位の放射線量を達成するには、コストも高くなります。価格性能比を考えると、今のUV-ED紫外線はまだ家庭用の広い空間での殺菌には適していませんか？

はい、例外がありますが、殺菌時間に敏感でないシーンでは、減配されたLED案で目標殺菌効果を実現することができます。