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(zhì)也隨之進入人體，危害身體健康。尤其是室內(nèi)空氣中的污染物會持續(xù)在室內(nèi)堆疊、發(fā)酵，久而久之，甚至?xí)故覂?nèi)成為“毒氣室”。據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查統(tǒng)計，全世界每年死于室內(nèi)污染的人數(shù)已達400萬人，而我國每年由于室內(nèi)污染引起的死亡人數(shù)高達11.1萬人。
空氣凈化的分類及UVA光觸媒凈化原理
空氣無法選擇，但可以改善。因此，空氣凈化器應(yīng)運而生，成為室內(nèi)空氣有效除塵、除甲醛、TVOC等有毒氣體、殺菌、凈味等最直接的方式。根據(jù)凈化的工作原理，空氣凈化器大體分為三類：被動式（濾網(wǎng)凈化類）、主動式（無濾網(wǎng)型）、雙重式（主動凈化+被動凈化）。
被動式凈化的工作原理是用風(fēng)機將空氣抽入機器，通過內(nèi)置的濾網(wǎng)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(xì)菌的作用。濾網(wǎng)又分為：集塵濾網(wǎng)、去甲醛濾網(wǎng)、除臭濾網(wǎng)、HEPA濾網(wǎng)等。其中HEPA濾網(wǎng)成本較高，能起到分解有毒氣體和殺菌作用，特別是抑制二次污染。此類產(chǎn)品的效果取決于風(fēng)機功率和濾網(wǎng)質(zhì)量，但缺點也很明顯，比如，濾網(wǎng)屬于需要定期更換的耗材，而且容易產(chǎn)生凈化死角。
主動式凈化的工作原理是有效、主動地向空氣中釋放凈化滅菌因子，利用空氣會擴散的特點，到達室內(nèi)的各個角落對空氣進行無死角凈化。根據(jù)主動殺菌原理，此類產(chǎn)品的技術(shù)從第一代銀負(fù)離子進化到負(fù)離子、等離子、臭氧、光觸媒等新一代技術(shù)。
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(dǎo)體材料的總稱，它涂布于基材表面，在紫外光線的作用下，產(chǎn)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(xì)菌，并能將細(xì)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、抗污、凈化空氣等功能。
光觸媒的催化效果取決于兩個因素：UV光源和反應(yīng)面積。UV 光源方面，387nm波段以下的UV光能夠激發(fā)光觸媒的催化作用，從而產(chǎn)生更多的氫氧自由基和活性氧離子，通過氧化細(xì)菌和病毒體達到殺菌效果。
當(dāng)前，全球新型冠狀病毒肺炎疫情形勢較為嚴(yán)峻，紫外線殺菌消毒相關(guān)產(chǎn)品也因此備受關(guān)注。雖然UVA光觸媒技術(shù)無法直接殺死新型冠狀病毒，但它屬于紫外線的間接殺菌作用，其產(chǎn)生的自由基對細(xì)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(chǎn)生的自由基都能夠氧化分解。
研究UVA光觸媒技術(shù)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(chǎn)生傷害，因此，目前室內(nèi)UVC紫外線殺菌大都是在無人條件下進行。此外，UVC LED受制于轉(zhuǎn)換效率，功率低，材料成本高等因素，暫時尚未能廣泛應(yīng)用于室內(nèi)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(fēng)險。所以，UVA光觸媒空氣凈化搭載UVC LED，可以實現(xiàn)殺菌互補，能夠在有人環(huán)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(chǎn)品的發(fā)展。
據(jù)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(fā)UVA LED光觸媒空氣凈化產(chǎn)品。疫情爆發(fā)之后，相關(guān)廠商加快研發(fā)UV LED技術(shù)。
專利PCO空氣凈化技術(shù)：硅襯底UVA LED技術(shù)與光觸媒的完美結(jié)合
其中，晶能也將UV LED產(chǎn)品開發(fā)日程提前，集中優(yōu)勢資源，圍繞空氣凈化和殺菌消毒兩個方向進行產(chǎn)品開發(fā)。該公司的UVA LED光觸媒車載空氣凈化器和UVC LED表面殺菌盒預(yù)計4月初將大量推出市場。
據(jù)介紹，晶能很早就開始研究專利的硅襯底UVA LED技術(shù)+光觸媒的空氣凈化模組，應(yīng)用于冰箱，并基于此開發(fā)出了專利的PCO空氣凈化技術(shù)。晶能研究發(fā)現(xiàn)，在365nm-375nm UVA LED光源的激發(fā)下，光觸媒TiO2納米粒子可以生成具有高反應(yīng)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(yīng)生成二氧化碳和水, 具有極強的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。
值得注意的是，對于UV光源和反應(yīng)面積兩大關(guān)鍵因素，晶能均實現(xiàn)了突破。
UV光源方面，該公司開發(fā)的365-375nm波段芯片實現(xiàn)了激發(fā)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(fā)光觸媒，UV能量需要達到一定的數(shù)值，由于LED發(fā)出的光能量分布不均，所以單顆LED能激發(fā)的光觸媒面積很小。若采用365nm的汞燈，由于汞燈387nm以下的光占比太小，且光衰嚴(yán)重，需要使用大功率，因此無法在很多環(huán)境中使用。晶能通過大量實驗獲得了激發(fā)光觸媒的最佳UV能量和UV光分布，利用自有封裝技術(shù)，開發(fā)出了數(shù)款相應(yīng)的UV燈珠，提升了光分布均勻度，增加了能激發(fā)光觸媒的面積，減少了燈珠使用量。
反應(yīng)面積方面，光觸媒顆粒粒徑只有5~10nm，極難與其他物質(zhì)結(jié)合，因此很多廠家采用添加粘結(jié)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(jié)劑覆蓋，使得裸露在表面的光觸媒顆粒只有一部分，反應(yīng)面積小，效果差，這就導(dǎo)致客戶不認(rèn)可光觸媒產(chǎn)品。對此，晶能采用與光觸媒顆粒結(jié)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致密地附著在載體上并且裸露在表面，極大地增加了光觸媒的反應(yīng)面積，真正意義上實現(xiàn)了模塊的小型化。并且，光觸媒能夠長期附著在載體上而不掉落。
基于上述兩方面的突破，晶能用三年時間不斷測試各種條件（溫濕度，風(fēng)速，功率等因素），結(jié)合獨特的觸媒附著工藝，開發(fā)出了專利PCO空氣凈化技術(shù)，將自主研發(fā)的高效能硅襯底UVA LED光源與光觸媒實現(xiàn)了完美的結(jié)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(yīng)用于灰塵、水汽、震動等復(fù)雜環(huán)境中。目前，相關(guān)產(chǎn)品已進軍空氣凈化器、冰箱、寵物箱、殺菌盒、汽車、工業(yè)廢氣等領(lǐng)域。
晶能認(rèn)為，與傳統(tǒng)空氣凈化系統(tǒng)相比，UVA LED光觸媒空氣凈化系統(tǒng)通過光催化殺菌，具有傳統(tǒng)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(chǎn)生耐藥性、殺菌徹底等優(yōu)點，同時，還具有無毒、無味、無污染、效率高、壽命長等優(yōu)勢。相比其他凈化技術(shù)，晶能光電認(rèn)為光觸媒綜合性價比最高。
殺菌消毒應(yīng)用需產(chǎn)業(yè)鏈共同推動，UVA光觸媒凈化產(chǎn)品獲得商機
UV LED是晶能的重點發(fā)展領(lǐng)域，疫情爆發(fā)加快了其推出UV LED產(chǎn)品的步伐。接下來，晶能將會圍繞PCO技術(shù)開發(fā)一系列的家用、公共場所等空氣凈化產(chǎn)品以及圍繞UVC LED應(yīng)用的殺菌消毒產(chǎn)品。
晶能認(rèn)為，目前大家對UV LED的應(yīng)用還處于一個探索期，殺菌消毒的應(yīng)用還需要從產(chǎn)業(yè)鏈層面進行技術(shù)、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)等協(xié)同進步，給消費者提供真正合格有效的產(chǎn)品。
對于UVA光觸媒空氣凈化系統(tǒng)的市場認(rèn)可度及未來發(fā)展?jié)摿?，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(chǎn)品成本較高，且只能依據(jù)檢測報告來判斷產(chǎn)品的效果，因此消費者買到的可能并非為真正的光觸媒凈化產(chǎn)品。鑒于此，整個市場對光觸媒產(chǎn)品信心不足。
不過，晶能認(rèn)為，本次疫情爆發(fā)后，消費者也將會更加理性地看待光觸媒凈化產(chǎn)品，其高效的作用機理會被越來越多的消費者認(rèn)可。未來一兩年將是UVA LED空氣凈化的爆發(fā)年。
據(jù)LEDinside分析，未來5年，殺菌與凈化市場將是UV LED市場增長的主要動力，其中，UVA LED光觸媒空氣凈化市場接下來將會保持穩(wěn)定增長。而本次疫情極大刺激了UV系列殺菌消毒產(chǎn)品的市場需求，毫無疑問，也加快了UVA LED光觸媒凈化產(chǎn)品的發(fā)展。(文：LEDinside Janice)
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