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金鉴实验室 | UV LED紫外线杀菌效果的评估

2020-4-2 15:14:31 3872

0 ` 突如其来的新冠肺炎疫情牵动着党中央和全国人民的心。《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）》中指出，新冠病毒对紫外线和热敏感。理论上，合理使用紫外线消毒灯，可以有效灭活新冠病毒[1-5]。紫外线LED灯具有安全、环保、小巧、无化学残留等特点，随着UV LED功率的提升与技术的进步，正逐步取代较低功率的紫外线汞灯[6]。金鉴实验室通过以往的UV LED杀菌测试实际案例发现，品牌、灯珠灯具类型、波长、发光效率、照射距离、照射时间、辐射强度、穿透性率、应用领域等，是UV LED紫外线杀菌效果评估实验不同于传统紫外线汞灯相关实验的影响因素。表1中列举了三个实验，说明几个影响因素的重要性，并建议客户根据产品性能和应用领域的不同科学的设计实验条件，评估UV LED紫外灯的杀菌效果。表1 三个UV LED杀菌测试实验 1同一产品对不同菌种的杀菌效果对比某客户委托金鉴实验室对UV LED灯具进行杀菌测试。此款灯具中心波长为275nm，在照射距离1m时其辐射强度为98μW/cm2，垂直照射15min后对比空白组评价对白色念珠菌、金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的杀菌效果。试验结果显示，同种UV LED虽然辐射强度相同，但对不同菌种的杀菌效果不同（表2、图1）。表2被测样品对不同菌种的杀菌效果图1 被测样品对不同菌种杀菌效果的试验结果 2同一产品不同照射时间的效果对比某客户委托金鉴实验室对UV LED灯珠进行不同条件的杀菌对比测试。送样款UV LED灯珠中心波长为280nm，距离培养基上方垂直照射30s、40s、50s后，评价其对大肠杆菌的杀菌效果。本次试验显示，在相同照射距离下，UV LED随照射时间的增加，杀菌效果明显增强。本款UV LED紫外线灯对大肠杆菌照射50s后，有较好的杀菌效果。测试效果如表3、图2所示。表3不同照射时间条件下被测样品的杀菌效果图2 不同照射时间条件下被测样品杀菌效果的试验结果 3同一产品不同照射距离的效果对比某客户委托金鉴实验室对UV LED灯珠进行杀菌测试。此款UVLED灯珠中心波长为 275nm。距离培养基上方垂直5cm、7cm、10cm照射60s后，评价其对金黄色葡萄球菌的杀菌效果。本次试验中，UV LED紫外线灯在相同的照射时间下，随着距离的增加，杀菌效果明显降低；在距离5cm时，对金黄色葡萄球菌有较好的杀菌效果。测试效果如表4和图3所示。表4不同照射距离条件下被测样品的杀菌效果图3 不同照射距离条件下被测样品杀菌效果的试验结果 4结束语相对于传统紫外线灯，UV LED紫外线杀菌效果的评估需要综合考虑以下因素。 1）波段。不同波段紫外线对于细菌，病毒的杀灭效果不同。传统用的紫外汞灯，以放电产生以波长为253.7nm为主的紫外辐射，但根据目前最新的研究结果，在264nm附近，紫外线的杀菌效果可能会更高。在深紫外UVC LED杀菌消毒方面，标准化面临着一系列的挑战，如紫外汞灯杀菌主要在253.7nm，而UVC LED波长主要分布在200—280nm，这为后续应用解决方案带来了一系列差异。 2）紫外线剂量。杀菌需要足够的照射强度、足够的时间及合适的波段。紫外辐射强度取决于紫外光源中有效光谱的发光强度、灯具的光输出角度（光束集中度）、灯具与被辐射物体之间的距离等因素。一般来说，辐射强度越高效果越好；光束越集中于被辐射物体表面杀菌效果越好；距离被辐射物体越近效果越好；累积辐射时间即被照物体在紫外线灯具下的总辐射时间越长效果越好。 3）发光效率。目前紫外LED在发光效率等方面还无法完全取代汞灯。UVA LED技术比较成熟，外量子效率（EQE）可达到50%～60%。针对UVA产品，未来更多的工作会聚焦于应用系统层面的开发。UVB和UVC波段深紫外LED的外量子效率还比较低，EQE普遍在10%以下，商业化产品基本在1%～3%。 4）应用领域。紫外LED还具有小巧便携、环保安全、易于设计等优点，可以催生一些不同于传统汞灯的应用需求，如便携式的电子消毒产品、电梯扶手杀菌机、扫地机器人等。这是传统紫外光源很难应用的地方。 5）紫外线穿透性。UV LED对直接照射的物体表面，具有良好的灭活效果，但穿透性不强；对光线穿透不了的物体内部和被覆盖的部分，没有明显的灭活效果，而传统紫外线灯可利用产生的臭氧的弥散性，弥补由于紫外线沿直线传播导致的消毒有死角的缺点。 6）杀菌差异。不同品牌、不同规格的紫外线灯杀菌差异性大，选购时要确认其光源辐射波长、辐射强度、防护设计、工作要求等，选择合适的紫外线消毒灯具。参考文献: [1]消毒技术规范.卫生部,2002. [2]紫外线杀菌灯:GB/T 19258—2012. [3]紫外线空气消毒器安全与卫生标准:GB 28235—2011 [4]环境保护产品技术要求紫外线消毒装置:HJ 2522—2012. [5]医疗机构消毒技术规范:WST 367—2012. [6]闫建昌，孙莉莉，王军喜，等.紫外发光二极管发展现状及展望.照明工程学报,2017,28(1):2-4. 本文作者：方方，林凯旋，吕善斌，徐婷婷，罗煜辉，梁为庆，邬晶，罗小亮，陈嘉敏作者单位：广东金鉴实验室科技有限公司引文格式：方方，林凯旋，吕善斌，等.UV LED紫外线杀菌效果的评估[J].照明工程学报,2020,31(1):C-D. ` 1
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