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UV燈——紫外線殺菌燈

紫外線的分類:
根據(jù)生物效應(yīng)的不同，將紫外線按照波長劃分為四個波段:
UVA波段，波長320～400nm，又稱為長波黑斑效應(yīng)紫外線 。它有很強的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的長波紫外線 有超過98%能穿透臭氧層和云層到達地球表面，UVA可以直達 肌膚的真皮層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，將我們的皮膚曬黑。360nm波長的UVA紫外線符合昆蟲類的趨光性反應(yīng)曲線，可制作誘蟲燈。300-420nm波長的UVA紫外線可透過完全截止可見光的特殊著色玻璃燈管，僅輻射出以365nm為中心的近紫外光，可用于礦石鑒定、舞臺裝飾、驗鈔等場所。

UVB波段，波長275～320nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線 。中等穿透力，它的波長較短的部分會被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收，只有不足2%能到達地球表面，在夏天和午后會特別強烈。UVB紫外線對人體具有紅斑作用，能促進體內(nèi)礦物質(zhì)代謝和維生素D的形成，但長期或過量照射會令皮膚曬黑，并引起紅腫脫皮。紫外線保健燈、植物生長燈發(fā)出的就是使用特殊透紫玻璃（不透過254nm以下的光）和峰值在300nm附近的熒光粉制成。

UVC波段，波長200～275nm，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力最弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層完全吸收。短波紫外線對人體的傷害很大，短時間照射即可灼傷皮膚，長期或高強度照射還會造成皮膚癌。紫外線殺菌燈發(fā)出的就是UVC短波紫外線。

UVD波段，波長100～200nm，又稱為真空紫外線。

紫外線的殺菌原理
紫外線殺菌就是通過紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，使細菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線，因為C波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外線最佳。
紫外線殺菌屬于純物理消毒方法，具有簡單便捷、廣譜高效、無二次污染、便于管理和實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，隨著各種新型設(shè)計的紫外線燈管的推出，紫外線殺菌的應(yīng)用范圍也不斷在擴大。

紫外線殺菌燈的結(jié)構(gòu)

紫外線殺菌燈（UV燈）實際上是屬于一種低壓汞燈，和普通日光燈一樣，利用低壓汞蒸汽（<10-2Pa）被激發(fā)后發(fā)射紫外線。不同的是日光燈的燈管采用的是普通玻璃，254nm紫外線不能透出來，只能被燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收后激發(fā)出可見光。如果改變熒光粉的成分和比例，它就可以發(fā)出我們通常所見的不同顏色的光。一般殺菌燈的燈管都采用石英玻璃制作，因為石英玻璃對紫外線各波段都有很高的透過率，達80%-90%，是做殺菌燈的最佳材料。
殺菌燈有熱陰極低壓汞蒸氣放電燈、冷陰極低壓汞蒸氣放電燈等幾種結(jié)構(gòu)，可按外型和功率分為多種類型。
石英玻璃與普通玻璃在性能上有很大的差別，主要是熱膨脹系數(shù)不同，一般不能封接鋁蓋燈頭，所以殺菌燈的燈頭材質(zhì)多采用膠木、塑料或陶瓷。

紫外線殺菌燈的燈管
因成本關(guān)系與用途不同，也有用紫外線穿透率＜50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃的。高硼玻璃的生產(chǎn)工藝與節(jié)能燈一樣，因此成本很低，但它在性能上遠比不上石英殺菌燈，其殺菌效果有相當(dāng)大的差異。

高硼燈管的紫外光強度很容易衰減，點燈數(shù)百小時后紫外線強度就大幅下降到初始時的50%-70%。而石英燈管在點燃2000-3000小時后，紫外線強度只減到初始時的80%-70%，光衰程度遠遠小于高硼燈。
還一種透紫外光較高的普通玻璃，比高硼玻璃要高得多，比石英玻璃略低。但光衰比石英殺菌燈大，并且不能產(chǎn)生臭氧。菲利浦生產(chǎn)的一種殺菌燈上的燈管就使用這種玻璃制作。

紫外線殺菌燈的種類

紫外線殺菌燈的發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩條。254nm紫外線通過照射微生物的DNA來殺滅細菌，185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3(臭氧)，臭氧具有強氧化作用，可有效地殺滅細菌，臭氧的彌散性恰好可彌補由于紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點。

石英玻璃在煉制的時候，如果添加足夠數(shù)量的鈦（Ti）元素，就能使透過它的紫外線在200nm以下發(fā)生截止，而對254nm紫外線透過基本無影響。適當(dāng)控制鈦元素的添加量，就可有效的控制185nm紫外線的逸出量。根據(jù)這一特點， 我們可以制作低臭氧(無臭氧)、臭氧、高臭氧等三種紫外線殺菌燈管。

紫外線殺菌燈的應(yīng)用
1.每一種微生物都有其特定紫外線殺滅、死亡劑量標(biāo)準(zhǔn)，其劑量是照射強度與照射時間的乘積（殺菌劑量＝照射強度·照射時間/K=I·t)，即紫外線的照射劑量則取決于紫外線的強度大小以及照射時間的長短，高強度短時間與低強度長時間之照射其效果是相同的。
2.石英燈管使用一段時間后會逐漸老化，紫外線照射強度會發(fā)生衰退，為達到徹底消毒的效果，應(yīng)定期檢查測石英燈的照射強度，發(fā)現(xiàn)強度不夠時應(yīng)立即更換。

3.紫外線的只能沿直線傳播，穿透能力弱，任何紙片、鉛玻璃、塑料都會大幅降低照射強度。因此消毒時盡量應(yīng)使消毒部位充分暴露于紫外線下，定期擦拭燈管，以免影響紫外線穿透率及照射強度。
4.紫外線對人體的的皮膚能產(chǎn)生很大的傷害性，不要在有人的場所使用UV燈，更不要用眼睛直視點燃的燈管，由于短波紫外線不能透過普通玻璃，所以戴眼鏡可避免眼睛受傷害。
5.在有人員活動的場所，一般不能使用臭氧燈管，因為臭氧會促進人體的血紅蛋白凝結(jié)，造成人體供氧不足，發(fā)生頭暈、惡心的感覺，影響身體健康，特別在臭氧濃度達到＞0.3ppm (mg/m2 )時，將會對人體造成嚴(yán)重的傷害。
6.低壓放電燈中之紫藍色光芒為汞蒸氣壓，雖然汞蒸氣壓的強度與紫外線仍然有其關(guān)聯(lián)性，但是并不直接代表紫外線之強度，這也就是說，紫外線的強度無法用肉眼來判定。
7.燈具加反光罩可以保證紫外線能量的集中，另外可以避免給工作人員造成損傷。反光罩一定要用對253.7nm紫外線材料吸引少反射多的材料制作，表面氧化拋光處理過的鋁對短波紫外線的反射系數(shù)最大，所以一般紫外線燈具的反光系統(tǒng)均用鋁材制成。

紫外線殺菌燈存在的問題
1、工藝特殊，制造困難，價格較高。由于石英玻璃的特殊性質(zhì)，使得殺菌燈的生產(chǎn)不能規(guī)?；?，造成石英殺菌燈的成本較高，阻礙它的進一步推廣運用。
2、光衰較大，壽命不長。紫外線殺菌燈點燃數(shù)百小時后，它的紫外光強度衰減很快，最高達到30%，殺菌效果大大減弱。另外，加工中造成的陰極損傷也影響了紫外線殺菌燈的壽命。由于紫外線殺菌燈的光衰與熒光燈光衰在機理上不完全相同，所以這一問題還有待各方努力解決。
3.由于燈絲及陰極材料不同， 與T8、T5熒光燈同功率的UV燈管，也不能用相同的鎮(zhèn)流器驅(qū)動。

參考：http://www.masxsgy.cn