来，让我们预测一下2022
因为新冠疫情的暴发和持续蔓延，杀菌消毒的需求迅速放量。于是，更安全、更有效的深紫外线LED（UVC LED）开始引发市场越来越多的关注。
多家企业正尽力在这一赛道上取得更大突破。这其中，目前全球唯一的265纳米波长的深紫外线杀菌产品KlaranTM高功率输出产品，有望2022年正式上市完成商用。
这是一款来自旭化成的UVC LED产品。2020年10月，旭化成与波士顿大学国家新兴传染病实验室（NEIDL）的一项共同研究，也实际验证了KlaranTM的260-270纳米波长光可使新冠病毒灭活。
经过不懈的研究突破，结合自有的氮化铝单结晶基板制造技术及膜结晶成长技术，旭化成在灭活病毒及杀灭细菌效果最好的265纳米带宽范围内，实现了业界最高功率输出。
“虽然Klaran的高输出功率产品还没有实际正式上市，但因为疫情的持续影响，这方面的咨询已经非常多了。”旭化成株式会社执行官、执行研究员久世直洋（NAOHIROKUZE）说，目前已经有多家客户正在评估上市的可能性。
与旭化成的研发项目大多由市场&创新本部负责不同，UVCLED项目是由总经理直管启动的。这一安排背后，是旭化成对其的巨大期待。
此前，DR未来已经在“未来力”这一主题下，探讨了如何寻找到一款产品，并使之成功应对各种不确定性，穿过多个周期成就百年事业;如何“武装”人类的身体，让人类在与疾病的对抗中获得更高质量的生活等内容。
近日，DR未来又与久世直洋做了一次深谈，以探讨杀菌消毒这一越来越广泛的需求，将会被怎样深度满足，以及，UVCLED这一技术创新还将向什么方向演进，带给这个世界怎样的可能性。
DR未来'
紫外线所有人都不陌生，沐浴在阳光里，每天都可以感受到。相对于紫外线，深紫外线是更符合未来需求的杀菌光源吗？
A：
确实。紫外线杀菌消毒是普遍存在的，在太阳底下晒被子，就是利用紫外线来除螨、杀菌的最直接案例。
其原理，是紫外线可以穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏其DNA与RNA分子结构，使之灭活，无法继续分裂繁殖，达到杀菌的效果。
根据不同的波长，人们通常将紫外线分为A、B、C三类，即近紫外线（UVA，315-400纳米），远紫外线（UVB，280-315纳米）和超短紫外线（UVC，200-280纳米）。这三类紫外线人类肉眼皆不可见。其中，UVC是波长最短、能量最高的一个波段，也被称为深紫外线。
265纳米波长
深紫外线杀菌产品KlaranTM高功率输出产品在灭活病毒及杀灭细菌效果最好的265纳米带宽范围内，实现了业界最高功率输出。
1紫外线可以穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏其DNA与RNA分子结构，使之灭活，无法继续分裂繁殖，达到杀菌的效果。
2在通过地球表面时基本被臭氧层吸收，不能达到地球表面，因此，人为造出这一波段的深紫外线，就成为科学家们持续努力的方向。
但由于这一波段的紫外线在通过地球表面时基本被臭氧层吸收，不能达到地球表面，因此，人为造出这一波段的深紫外线，就成为科学家们持续努力的方向。
目前使用较为广泛的深紫外线光源是汞灯（波长254纳米），也就是俗称的水银灯。但汞灯有一些缺点，比如使用寿命短;启动时间长，无法做到即开即用;易碎，且破裂后会造成汞泄漏，污染环境，严重危害人体健康。
随着《关于汞的水俣公约》的实施，全球对水银的限制也越来越严格。2020年，国家药监局综合司发布关于履行《关于汞的水俣公约》有关事项的通知，提出从2026年1月1日开始，我国将全面禁止生产含汞（水银）的血压计和体温计。
但与此同时，2020年11月起，国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的《紫外线消毒器卫生要求》最新国家标准正式生效。这个备受LED行业关注的新标准，将紫外线杀菌灯的中心波由253.7纳米扩展到200至280纳米。这意味着，新型的UVCLED也被纳入其中。
在业界看来，UVCLED的三大优势—小型化、无毒害、使用便捷，让其可以更全方位地覆盖消毒需求。
首先，UVCLED芯片和模组的小型化，使杀菌元器件有足够广阔的设计空间，它可以植入家用电器如冰箱、空调、洗衣机，也能依附各种生活器皿如水杯、饭盒、牙刷等随身携带。
其次，相对于汞灯而言，UVCLED的无毒害风险，使其可以直接进入净水器、饮水机内部。尤其是，随着《水俣公约》的生效，无毒害、无污染的UVCLED，将更好替代汞灯。
此外，UVCLED有着强大的杀菌效率。以目前的功率和光电转化率来看，UVCLED的杀菌时长基本控制在“秒”的范畴内。比洗洁剂、消毒液、光触媒等杀菌方式更为简单便捷。
因此，寻找到新的人造深紫外线方式，实现最具杀菌效果的紫外线波长，成了许多科研工作者的努力方向。
DR未来'
在深紫外线杀菌这一赛道上投入的企业不少，在200～280这个波长区间内，为什么旭化成要聚焦在265纳米？
A：为了提升杀菌效率，紫外线波长的选取至关重要。因为即使在UVC的200-280纳米这一波段，杀菌效果也不尽相同。
由于265纳米紫外线对生物细胞中的DNA和RNA分子结构的破坏力最强，因此理论上杀菌效果更好。但由于越靠近短波段，难度越大、良率越低、成本越高，一些企业止步于275～280纳米之间。
在2017年举行的上海国际水展上，旭化成的子公司Crystal IS，Inc.（下称“Crystal IS”）推出了世界上首款用深紫外线LED杀菌的KlaranTM芯片，可以实现265纳米的紫外线波长。
2019年，旭化成与2014年诺贝尔物理学奖获得者、名古屋大学天野浩教授合作，首次成功使用氮化铝基板在室温下进行了深紫外波长（272nm）激光振荡，突破了这一领域十多年来无人成功的研究困境。
“我们的优势在于尽早地专注于氮化铝（AIN）材料，并开发和制造氮化铝基板。”久世直洋说。
尽早地专注于氮化铝材料，原因是旭化成十多年前就已经开始布局U VCLED。
2008年，旭化成开始对UVC LED的研究。2011年，旭化成收购了Crystal IS（CIS），这家美国公司的核心技术是其花费15年时间研发出来的氮化铝基板技术，氮化铝基板能够发出短波长的紫外线光。
完成收购后，根据各自优势，CrystalI S和旭化成形成了各自的分工，其中，基板由Crystal IS研发生产，基板上生成的膜和LED的产品化由旭化成负责研发推进。而在市场拓展方面，欧美市场由Crystal IS负责，亚洲市场则由旭化成负责。
“收购的最大目的是拿到基板，在这个基础上加大业务开拓，研发出不用水银的、对人体伤害较小的短波产品，并衍生出很多新产品。”久世直洋说。
对于可以实现260-270纳米波长光的KlaranTM而言，具备更快速、更彻底的杀菌效果。
实验结果发现，在DNA、RNA的吸收能力方面，KlaranTM是280纳米的1.7倍;对于新冠病毒的破坏力，是280纳米的4倍;如果新冠病毒达到99.99%杀毒效果，KlaranTM需要4秒，但280纳米波长需要30秒。
DR未来'
看起来数据都很好，但是从上市商用角度，从用户角度，265纳米波长的深紫外线产品在2021年已经能做到性能最优吗？
A：即使已经经过了长年的研发，现阶段UVC LED还存在一些不确定性，它最需要努力和改善的，是三大方向—提升杀菌效率、改善散热、降低成本。
水银灯虽然有劣势，但也有优势，比如它的输出功率可以很强大。相对而言，UVC LED的一个弱点是输出不够大，光的强度也要弱于水银灯。
其原因，是因为UVC LED的电光转化效率极低，由于只有少部分电能转化为紫外光，大部分都以热能的形式流失，这就导致UVC LED芯片发热异常严重，直接影响了UVC LED产品的寿命和可靠性。
目前，旭化成正在不断提高LED的输出功率。
2020年，Crystal IS对KlaranTM的产品线完成了技术和生产改进，除了60mW（毫瓦）之外，还将输出功率高的70mW追加到生产线上，并提供了80mW 工程样品。Cr ystal IS产品管理副总裁EoinConnolly当时表示，新近完成的生产和技术改进实现了Crystal IS氮化铝基板的承诺;在深紫外线波长下，实现高产量的器件。他同时说，公司将继续关注并实现重要的里程碑，能够提供满足全球杀菌市场需求所需的产品、性能和价格。
而对于光的强度的提高，旭化成也在加快从基板、膜和光提取效率三方面进行改良。比如，在基板的改良上，因为基板对光的吸收比较厉害，所以改成低吸收的基板。在光提取效率上，因为265纳米的紫外线很难从基板中出来，可以通过对基板面的改良，来提高光提取效率。
“光强度增加一倍，杀菌效果就会增强一倍。”久世直洋说。
当被问及KlaranTM的研发中最难的是什么，久世直洋坦言，旭化成现在依然在挑战中。“最难的是客户的需求，客户需要的产品一定是要求综合能力、综合性价比，比如输出功率强度、产品寿命、规格、耐热、成本等等，整体都合乎客户要求，才算成功，这是最难的。”
比如，久世直洋说，如果客户希望UVC LED有大的输出，这很容易做到，通过加大电力驱动就可以，但这样一来，产品的寿命就下降了。如果用2个LED实现加大输出的效果，客户的成本就又上去了。
“LED的改良研发是非常难的，我们也在不断改善升级。”久世直洋说。
DR未来'
除了265纳米的进一步研发和完善，在深紫外线杀菌领域，还有什么技术方向可以作为储备研究方向？
A：除了265纳米波长的LED开发，旭化成还在进行另外一项技术突破—深入230纳米波长以下的LED开发。
因为265纳米的紫外线对人体有伤害，只能在无人的情况下进行杀菌消毒，所以，研发出对人体可以直接照射且不会产生伤害的UVC LED产品，是旭化成的新目标。而230纳米以下的紫外线对人体没有伤害，就可以用于有人的环境下消毒，甚至人体表面的杀菌消毒。