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一、光源及设备标准现状分析

1、模块

GB/T 24826-2016《普通用LED产品和相关设备术语和定义》中,LED模块的定义为“未装灯头的LED光源,包含一个或多个装在印刷电路板上的LED封装,并可能包括一个或多个组件,比如电子、光学、机械、热部件、口和控装置等”。

紫外LED在应用时,可分为两种情况,一为直替换原有紫外光源(含灯头),二为设计新的口的LED模块(不含灯头)。针对普通,LED球泡灯、LED管灯是第一种替代方案,LED路灯、LED筒灯、LED射灯多为灯具的直替换,不再沿用原有光源的灯头(如E40、E27、E14、GU10等)。在光固化等应用中,目前多为按LED发光形式直研发LED模块,未来随着紫外LED辐射效率的提高,可能逐渐会有直替代传统紫外光源的解决方案出现。

2、光源

GB 19258-2012《紫外线杀菌灯》规定了低气压汞蒸气放电、石英玻璃生产的有臭氧或无臭氧、峰值波长为253.7nm、功率65W以下的灯;双端灯和单端灯初始紫外线辐度(1m测试距离,双管)不低于表2-1中的93%;灯的平均寿命应不低于5000h,2000h紫外辐射通量维持率不低于85%,寿终时紫外线辐射通量的维持率不低于65%。

表1  GB 19258-2012对双灯管的紫外线辐射度要求


GB/T 30809-2014 《光催化材料性能测试用紫外光光源》规定了光催化材料性能测试对紫外光光源的要求,不包含LED紫外光光源;规定紫外光光源在灯管的光输出中紫外光占光总输出功率80%以上的低压气体放电灯,以365nm为主波长,在辐射距离为1000mm±1mm条件下,光辐射度额定值要求如表2-2所示。同时规定紫外光 光源的平均寿命不低于5000h,在正常燃点2000h时,辐射通量维持率不低于80%,在正常燃点至70%寿命时,辐射通量维持率不低于65%。

表2  GB/T 30809-2014紫外光线辐射度额定值


YY 0055.1-2009 《牙科-光固化机第1部分:石英钨卤素灯》、YY 0055.2-2009《牙科光固化机第2部分:发光二极管(LED)灯》规定了光固化机所用光源的技术要求。

GB/T 21096-2013《保健用荧光紫外灯测量和规范方法》给出了用于保健目的荧光紫外灯的性能规定以及测量和评估方法,包括涉及这种灯标志的具体要求;只涉及型式试验。

3、配套部件

配套部件如驱动电源、控器、透镜、陶瓷基板、散热部件、灯头/灯座等。

4、设备

(1)光固化

QB/T 4967-2016 《鞋机械紫外线光固化机》中,紫外线光固化机要求输送速度2m/min~3m/min,紫外线光源光谱范围为350nm~450nm,光源功率密度在50W/cm~120W/cm。

YY 0055-2018 《牙科学光固化机》规定了光固化机在200nm~385nm波长范围以及515nm以上波长范围光辐射值的要求和试验方法。

(2)光催化

空气净化器方面,国家出台了一系列的安全、能效、性能的标准如GB4706.45-2008《家用和类似用途电器的安全空气净化器的特殊要求》、GB36893-2018《空气净化器能效限定值及能效等级》、GB/T18801-2015《空气净化器》;其他家用电器如有净化功能,需满足GB21551.3-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能空气净化器的特殊要求》。

GB/T18801-2015《空气净化器》适用于家用和类似用途的空气净化器,用于但不限于以下工作原理:过滤式、吸附式、络合式、化学催化式、光催化式、静电式、等离子式、合式等。目标污染物主要分为颗粒式、气态污染物、微生物三大类。

其他一些标准,如QB/T 5217-2018《医用环境空气净化器》、JG/T 294-2010《空气净化器污染物净化性能测定》、GB/T 33017.5-2017  《高效能大气污染物控装备评价技术要求第5部分:空气净化器》、DB31/T 1022-2016《乘用车空气净化器净化性能测定方法》等。

(3)紫外杀菌消毒

GB 28235-2011《紫外线空气消毒器安全与卫生标准》“6.2.7消毒效果”要求,在空气消毒效果试验中,对白色葡萄球菌(8032株)的杀灭率≥99.90%,或对自然菌的消亡率≥90%的消毒时间不超过3h者为合格,用于医疗机构环境空气消毒的,还应符合GB 15982的卫生标准值;适用体积不得小于30m3;距消毒器周边30cm处,紫外线泄漏量应≤5μW /cm2。

HJ 2522-2012 《环境保护产品技术要求紫外线消毒装置》规定了饮用水、城镇污水、城市污水再生水、医院污水、禽畜养殖场污水的生物验证计量要求,具体如表2-3所示。

表3  HJ 2522-2012中各种水处理的紫外线要求


GB 21551系列标准分别规定了家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能的通则、抗菌材料的特殊要求、空气净化器的特殊要求、电冰箱的特殊要求、洗衣机的特殊要求、空调器的特殊要求,其中通则附录A规定了抗菌、除菌、防霉部件毒理学试验项目的卫生要求,包括急性经口毒性试验要求急性经口毒性(LD50)>10g/Kg体重,鼠伤寒沙门氏菌/回突变试验(Ames试验)为阴性,体外哺乳动物细胞染色体畸变试验为阴性,斑马鱼急性毒性试验要求96h试验后无中毒病症。

(4)普通用紫外LED

目前快三投注平台内有以380nm-400nm的紫外LED激发荧光粉用于普通,因半导体标准体系相对成熟,LED器件、光源、灯具均可参普通各标准,所以附件标准细表不再列入相关技术标准。

(5)昆虫等生物诱集

因昆虫具有趋光性,能感受到的波长范围为240nm(紫外光)-700nm(黄、橙色)的光,如蚊虫趋光性的光谱波长集中在254nm-265nm、365nm-370nm左右。

农业、林业方面有杀虫灯、诱虫灯等相关标准。GB/T 24689.2-2017《植物保护机械杀虫灯》是全国农业机械标准化技术委员会归口,适用于电击式、风力式杀虫灯;NB/T 34001-2011 《太阳能杀虫灯通用技术条件》由能源行业农村能源标准化技术委员会归口,适用于太阳能光伏发电系统供电的杀虫灯;LY/T 1915-2010 《诱虫灯林间使用技术规程》由国家林业局森林病虫害防治总站提出并归口,适用于全国范围内林业有害生物监测中诱虫灯的使用,防治可参考使用。T/CSA 067-20XX《田间防治棉铃虫高选择性LED杀虫灯系统一般技术要求》适用于针对棉铃虫的高选择性LED杀虫灯系统,针对田间黏虫、二点委夜蛾等其他鳞翅目害虫的LED杀虫灯系统可参考使用。

(6)医学相关应用

紫外医疗相关的应用包括:A、白癜风、银屑病等皮肤疾病的紫外射治疗;B、UVB射促进形成维生素D以及相关医学作用;C、美黑作用等。国家对医疗器械按风险程度实行分类管理。按《医疗器械分类目录》,“光量子血液治疗机(紫外线射)、紫外线治疗机、红外线治疗机、远红外辐射治疗机常规光源治疗机、光谱治疗仪、强光辐射治疗仪”属于“6826物理治疗及康设备”,管理类别为Ⅱ类。根据《医疗器械监督管理条例》的规定,开办第Ⅰ类医疗器械生产快三投注平台,应向生产快三投注平台所在地市级药监局进行备案;开办第Ⅱ、Ⅲ类医疗器械生产快三投注平台需要向省(直辖市)药监局办理生产许可证。

相关的行业标准有YY 0901-2013《紫外治疗设备》、YY 0055-2018《牙科学光固化机》,还有一些地方标准等。

表4 光源及设备现有标准细表




二、应用系统

1、光固化

(1)概述

光固化技术是一种高效、环保、节能、优质的材料表面处理技术,被誉为面向21世纪绿色工业的新技术,具有高效、适应性广、节能、环境友好、经济的特点。光固化产品最常见的为UV涂料、UV油墨和UV胶黏剂,固化速率快,一般在几秒到几十秒之间;可适用于多种基材,如纸张、木材、塑料、金属、皮革、石材、玻璃、陶瓷等,特别对一些热敏感材质(如纸张、塑料或电子元器件等)尤其适用。

UV固化应用标准的光参数方面包括光谱、辐度、辐能量密度等。

(2)油墨固化

QB/T 2826-2017《胶印紫外光固化油墨》适用于带紫外光固化装置的胶印印刷机、纸张及合材料上使用的胶印紫外光固化油墨;射条件是高压汞灯或金属卤素灯,紫外光灯管电功率不小于80W/cm,干燥1次紫外线能量(以UVA计)18mJ/cm2~22mJ/cm2。

HG/T 4577-2014 《数字化喷墨印刷紫外光固化油墨》规定了喷墨印刷机用无溶剂的数字化喷墨印刷紫外光固化油墨的产品要求,主要有黄、品、青、黑四种颜色。其中,要求固化速度(汞灯)≤12s,色度测定时要求紫外固化箱的参数为主波长365nm、功率1000W、灯距10cm。

QB/T 4580-2013 《紫外光固化喷墨打印墨水》对产品技术指标中,要求在光谱范围为250nm~450nm、光强为300mW/cm2的紫外光源下固化性能速度≥25m/min。

GB/T 30671-2014 《纸质印刷品紫外线固化光油上光过程控要求及检验方法》指出,UV上光具有固化速度快、膜层光泽度高、耐磨性强,可使UV上光图文产生强烈的立体感、主题感、色彩更加鲜艳的特点,在印刷行业已广泛使用;标准提出了对设备的要求,紫外灯线功率应不小于80W/cm,在正常工作速度下,紫外灯发射的能量应不小于80mJ/cm2,主波长在280nm~420nm之间。

(3)涂料固化

HG/T 3655-2012《紫外光(UV)木器涂料》产品适用于室内用木质地板、家具等木器的装饰与保护,规定了如地板用面漆、家具等木器用面漆和通用底漆的要求;固化性能测量单位为mJ/cm2(用UV 能量计测试),判定按GB/T 1728《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》实干中甲法规定进行;产品性能参数包括外观、打磨性、光泽、耐磨性、铅笔硬度、划格试验、耐干热/水/碱/醇/污染/黄变性等。

SJ/T 11475-2014 《紫外光固化光纤涂料》规定了通信用双涂层石英玻璃光纤紫外光(UV)固化光纤涂料的技术要求,要求紫外光光源是D灯,紫外光剂量应控在1.0 mJ/cm2。

GB/T 33374-2016《紫外光固化涂料挥发物含量的测定》中,对于测试试验中紫外光固化设备的要求是光谱范围≥250nm,主要波段波长为365nm,灯管功率密度在80W/cm2~120W/cm2,灯光寿命600h光衰不低于80%,UV灯类型高压汞灯。

LY/T 2710-2016 《木地板用紫外光固化涂料》在固化性能测试方面,采用UV能量计测试固化能,单位为mJ/cm2,固化装置参数,高压汞灯(320nm~390nm),功率80W/cm~120W/cm,适用于固化透涂料;金属卤素镓灯(390nm~420nm),功率80W/cm~120W/cm,适用于固化有色涂料。

GB/T 35241-2017《木质品用紫外光固化涂料挥发物含量的检测方法》适用于人造板、木质门、木质地板等木质品涂饰用非水性UV涂料,测试仪器方面要求紫外光(UV)固化机要求UV灯功率在80W/cm~120W/cm之间,UV灯数量为2PCs以上,输送宽度600mm以上,辐能量可调节范围300mJ/cm2~1000mJ/cm2。

2、光催化

光催化,通常为半导体金属材料氧化物(如TiO2)催化剂,在能量高于光催化材料禁带宽度(Eg)的光源(UV光源)射下,催化剂价带上的电子被激发,跃迁到异带上,同时在价带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子(e-)—空穴(h+),其具备强氧化和还原性,可以和半导体催化剂表面的反应物发生氧化或还原反应。

光催化能在常温常压下高效的分解几乎全部的有机物、矿化硫化物、氮氧化物、去除异味、自清洁,同时光催化具备细菌病毒微生物杀消能力,破坏细菌与病毒细胞膜,固化病毒蛋白,将细菌病毒辅酶A、RNA、DNA破坏,并分解残余毒素,具有广谱性、无选择性、无抗药性的高效杀灭特点,其物理化学性质稳定,耐腐蚀,绿色环保,温度湿度影响小。光催化是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。

GB/T23761-2009《光催化空气净化材料性能测试方法》中,测试用紫外光源是主波长为365nm、功率为8W的四只管状荧光灯。四只灯平行固定在光路窗口上方,每只灯管间距为2cm-3cm,同时保证灯与测试样品最小距离不小于5mm。测试时,标识除样品表面的两条对角线,测试每条对角线上相等间隔5个点的光强度,每点光强度平均值应为1mW/cm2±0.1mW/cm2。

3、杀菌消毒

紫外线空气消毒器适用于医疗卫生机构、病原微生物实验室、有卫生要求的生产车间、公共场所、学校、托幼机构等场所在有人条件下的室内动态空气消毒,也可在无人条件下使用。紫外线水消毒器适用于各种水体的消毒。紫外线物表消毒器适用于医疗器械和用品、餐(饮)具以及其他物体表面的消毒。

(1)《消毒技术规范》(2002)

国家卫生部发布的《消毒技术规范》(2002)指出,消毒(disinfection)是指“杀灭或清除传播媒介上病原微生物,使其达到无害化的处理”,灭菌(sterilization)是指“杀灭或清除传播媒介上一切微生物的处理”。

“3.1.4 紫外线消毒”部分指出,紫外线消毒的适用范围为“用于室内空气、物体表面和水及其他液体的消毒”,消毒使用的紫外线是C波紫外线,其波长范围是200nm~275nm,杀菌作用最强的波段是250nm~270nm,消毒用的紫外线光源必须能够产生辐值达到国家标准的杀菌紫外线灯”,“紫外线可以杀灭各种微生物,包括细菌繁殖体、芽孢、分支杆菌、病毒、真菌、立克次体和支原体等,凡被上述微生物污染的表面、水和空气均可采用紫外线消毒”。

(2)表面消毒

《消毒技术规范》(2002)“3.1.4.4 使用方法”指出对物品表面的消毒时:

1) 射方式:最好使用便携式紫外线消毒器近距离移动射,也可采取紫外灯悬吊式射。对小件物品可放紫外线消毒箱内射。

2) 射剂量和时间:不同种类的微生物对紫外线的敏感性不同,用紫外线消毒时必须使用射剂量达到杀灭目标微生物所需的射剂量。

杀灭一般细菌繁殖体时,应使射剂量达到10 000μW·s/cm2;杀灭细菌芽孢时应达到100 000μW·s/cm2;病毒对紫外线的抵抗力介于细菌繁殖体和芽胞之间;真菌孢子的抵抗力比细菌芽孢更强,有时需要射到600 000μW·s/cm2,但一般致病性真菌对紫外线的抵抗力比细菌芽胞弱;在消毒的目标微生物不详时,射剂量不应低于100 000μW·s/cm2。辐剂量是所用紫外线灯在射物品表面处的辐强度和射时间的乘积。因此,根据紫外线光源的辐强度,可计算出需要射的时间。例如,用辐强度为 70μW/cm2的紫外线表面消毒器近距离射物品表面,选择的辐剂量是 100 000μW·s/cm2,则需射的时间是:100 000μW·s/cm2 ÷ 70μW/cm2= 1429 s ÷ 60s ≌ 24min。

(3)空气消毒

WS/T 367-2012《医疗机构消毒技术规范》中,“A.3紫外线消毒的效果监测”要求,紫外灯下垂直距离1m处,中紫外线辐强度≥70μW/cm2,高紫外线辐强度≥180μW/cm2;“A.6空气的消毒效果监测”要求,洁净手术部(室)和其他洁净场所,空气中的细菌菌落总数要求应遵循GB 50333《医院洁净手术部建筑技术规范》,非洁净手术部(室)等房间的细菌菌落总数≤4 CFU/(5min·直径9cm平皿)。

GB15982-2012《医院消毒卫生标准》中,“4.1各类环境、物

表5  医院各类环境空气、物体表面菌落总数卫生标准

体表面”要求的菌落总数要求见表2-4,怀疑医院感染暴发或疑似暴发与医院环境有关时,应进行目标微生物检测。

(4)水消毒

GB 5749-2006 《生活饮用水卫生标准》中要求不得含有病原微生物,水质常规指标中相应的微生物指标要求不得检出总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希式菌(MPN/100mL或CFU/100mL),菌落总数限为(CFU/100mL)100。

GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》要求粪大肠菌群数/(个/L)所要求的日均值最高允许排放浓度一级标准A为103个/L、一级标准B为104个/L、二级标准为104个/L、三级标准不作要求。

GB 18466《医疗机构水污染物排放标准》要求传染病、结核病医疗机构水污染物排放限值(日均值)粪大肠菌群数(MPN/L)为100,不得检出肠道致病菌、肠道病毒、结核杆菌;综合医疗机构和其他医疗机构水污染物排放限值(日均值)粪大肠菌群数(MPN/L)为500,不得检出肠道致病菌、肠道病毒。

表6 应用系统现有标准细


文章来源:国家半导体工程研发及快三投注平台联盟标准化委员会(CSAS)正式发布《紫外LED标准化体系分析报告》,参编单位:

中国科学院半导体研究所

旦大学

佛山市国星光电股份有限公司

晶能光电(江西)有限公司

北京智创华科半导体研究院有限公司

杭州远方光电信息股份有限公司

广东粤能净环保科技有限公司

武汉优炜星科技有限公司

山西中科潞安半导体技术研究院有限公司

广州和光同盛科技有限公司

五邑大学

河北奥特维力医疗器械有限公司

深圳市蓝巨科技有限公司

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