照明大廠增加傳統UVC燈管產品線,UVC LED在殺菌抗疫一戰將如何立足?(上)

今年的新型冠狀病毒肺炎讓許多經濟活動停擺,正當全球社會開始重新適應新常態生活時,一種已經存在已久的科技應用產品彷如絕地重生般地,重新活躍在舞台上,那就是紫外線(UV)應用,特別是波長介於200-280nm之間,可以殺死細菌的紫外線C波段(UVC)。

在疫情影響下,UVC光線用於對抗新冠病毒的新聞,引起全球市場關注。突然之間,各家LED廠商紛紛乘著此波殺菌消毒風潮,推出相關的UVC LED產品,晶片、封裝、模組、成品接二連三登入市場,詢問度飆高。不過,正當大家沉浸在一片大好的氣氛時,近來國際廠商的大動作,卻向UVC LED產品澆了一盆冷水。

首先,歐洲老牌照明大廠昕諾飛(Signify)和歐司朗(Osram)先後公布其UVC的產品線,增加了多數傳統UVC的燈管(Conventional lamp)而非UVC LED的產品。另外,北美照明工程協會(IES)攜手國際紫外光應用協會(IUVA)則聯手制定了UVC燈具的美國國家標準(ANSI),其中多數是以傳統UVC燈管為光源根據。


(圖片來源:Signify)

隨著國際禁用水銀的《水俁公約》(The Minamata Convention on Mercury)的時間到來,傳統UVC的燈管因為使用水銀,已開始陸續被停用或是禁用,並由UV LED取而代之。不少廠商看準這個時機,想預備能量大舉進攻,分食這塊大餅。2017年,UVA波段(360-410nm)在工業應用陸續增加份額;2018年中,UVC波段的產品也陸續出現在家電、淨水器等產品上。到了2020年,這場不可預期的肺炎疫情,則讓UVC波段更加如虎添翼,原本已經預期能夠在業界發光發熱,但近期的新聞卻與期望背道而馳,也暴露出現階段UVC LED的兩個根本問題,其一是技術,包括產能、光能量與模組設計等,另一則是價格。

「現在的LED技術用來殺菌是不可行的。」昕諾飛的高層在前幾天UVC產品發表接受訪問時說道,並指出:「若採用LED,以價格和用量來看,可說是完全沒有競爭力。」

歐司朗高層亦有類似評論:「我們一直在經營某些LED還不可行的工業應用領域,包括UVC。」

而近來市場如雨後春筍般冒出,標榜殺菌之UVC LED消費性產品,像是手持式殺菌燈、殺菌盒等,雖然這些產品銷量可觀,但仍有不少專家質疑其殺菌力跟安全性。

綜上所述,看似熱銷的UVC LED似乎只是個大泡泡,而身在其中的UVC LED廠商們又該何去何從呢?

紫外線殺菌的原理,是以能量強的短光波段破壞微生物體中的DNA 及RNA結構,使構成該微生物體的蛋白質無法形成,因此死亡或喪失繁殖能力。一般來說,經紫外線照射1至2秒鐘內,便可達到滅菌的效果。紫外線依據波長可分成ABC三個波段,根據研究,其中只有C 波段(波長200-280nm)才有殺菌效果,而C波段中殺菌力最強的區間,則是在253-254nm間。

利用UVC殺菌並非新聞,過去利用UV殺菌燈(又名低壓汞蒸氣放電燈, 含有水銀和臭氧)消毒殺菌,長期被應用在飲水消毒、污水消毒、空氣淨化殺菌、醫療用品消毒、餐飲用具消毒、票證消毒等等,應用相當廣泛。

目前使用UV消毒殺菌燈的主要問題在於,使用者並不重視燈管亮度的衰減,認為燈只要亮著,就一定具有殺菌能力。對於燈管的好壞、優劣,都以一般使用日光燈的觀念來評估。

依據消毒殺菌技術標準的指導,每一種微生物都有其特定紫外線消滅劑量標準,其劑量是照射強度與照射時間的乘積:

K(殺菌劑量)=I(照射強度)t(照射時間)

從公式得知,高強度短時間與低強度長時間之照射其效果是相同的。由於一般使用者,對燈管的使用壽命、照射強度以及其是否仍具有殺菌能力,無法進行複查檢測亦難以掌握。也因此無法瞭解其欲消毒的產品是否已經完全被消毒,卻依然生產、銷售且使用,承擔著極大的風險。

UVC之穿透能力,其實並不如想像中之高,任何灰塵、紙、金屬、塑膠紙片都會大幅減低照射強度。因此燈管表面的灰塵、油漬都會直接影響其穿透能力。UVC對細菌有強大的殺傷力,對人體同樣有一定的傷害,人體最易受傷的部位是眼睛和皮膚,因此在UV燈開啟時,必須使用防護設備。大廠如昕諾飛及歐司朗,皆在UVC燈具上加裝保護措施如感應器,當有人經過時,燈具便會自動關閉。

基於以上種種限制,UVC燈消毒應用雖然很廣,始終被限制在特定的市場與環境。

UVC LED的晶片功率在2018年時到達一個水平,價格相較於過去也親民許多,於是許多廠商開始推出使用UVC LED的產品,其中最常見的應用為淨化水處理。LG、Seoul Viosys(SETi)、Asahi Kasei (Crystal IS)、DOWA 還有 QD Jason等廠商,都是主要生產廠商。不過,UVC LED真正成為鎂光燈焦點,則是在今年年初,由新型冠狀肺炎疫情所帶起。


隨著肺炎疫情全球爆發,個人與公共環境的衛生逐漸受到重視,業者也於是利用UV LED的消毒優勢,推出便攜式產品,包括UV除菌棒、手電筒、UV LED口罩消毒盒、UV LED空氣清淨器、車內空氣清淨器。各種五花八門的產品接二連三上市,但對於相關技術不熟悉的一般消費者,可能無法掌握其中的品質,或是受到網路銷售的誇大行銷手法影響,進而造成對UVC LED技術的不信任,影響到正規的UVC LED廠商。

(文:Charles Wu/安費諾亮泰 全球LED應用市場開發總監)

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