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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(zhǎng)劃分為四個(gè)波段:
UVA波段，波長(zhǎng)320～400nm，又稱為長(zhǎng)波黑斑效應(yīng)紫外線 。它有很強(qiáng)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(zhǎng)波紫外線 有超過98%能穿透臭氧層和云層到達(dá)地球表面，UVA可以直達(dá) 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(zhǎng)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(zhǎng)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(tái)裝飾、驗(yàn)鈔等場(chǎng)所。

UVB波段，波長(zhǎng)275～320nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線 。中等穿透力，它的波長(zhǎng)較短的部分會(huì)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(dá)地球表面，在夏天和午后會(huì)特別強(qiáng)烈。UVB紫外線對(duì)人體具有紅斑作用，能促進(jìn)體內(nèi)礦物質(zhì)代謝和維生素D的形成，但長(zhǎng)期或過量照射會(huì)令皮膚曬黑，并引起紅腫脫皮。紫外線保健燈、植物生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)人體的傷害很大，短時(shí)間照射即可灼傷皮膚，長(zhǎng)期或高強(qiáng)度照射還會(huì)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(zhǎng)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(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線，因?yàn)镃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(jiǎn)單便捷、廣譜高效、無二次污染、便于管理和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，隨著各種新型設(shè)計(jì)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(kuò)大。

紫外線殺菌燈的結(jié)構(gòu)

紫外線殺菌燈（UV燈）實(shí)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?yàn)槭⒉Ａ?duì)紫外線各波段都有很高的透過率，達(dá)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(yuǎn)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(qiáng)度很容易衰減，點(diǎn)燈數(shù)百小時(shí)后紫外線強(qiáng)度就大幅下降到初始時(shí)的50%-70%。而石英燈管在點(diǎn)燃2000-3000小時(shí)后，紫外線強(qiáng)度只減到初始時(shí)的80%-70%，光衰程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xì)菌，185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3(臭氧)，臭氧具有強(qiáng)氧化作用，可有效地殺滅細(xì)菌，臭氧的彌散性恰好可彌補(bǔ)由于紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點(diǎn)。

石英玻璃在煉制的時(shí)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(duì)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(diǎn)， 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(qiáng)度與照射時(shí)間的乘積（殺菌劑量＝照射強(qiáng)度·照射時(shí)間/K=I·t)，即紫外線的照射劑量則取決于紫外線的強(qiáng)度大小以及照射時(shí)間的長(zhǎng)短，高強(qiáng)度短時(shí)間與低強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間之照射其效果是相同的。
2.石英燈管使用一段時(shí)間后會(huì)逐漸老化，紫外線照射強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰退，為達(dá)到徹底消毒的效果，應(yīng)定期檢查測(cè)石英燈的照射強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠時(shí)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(huì)大幅降低照射強(qiáng)度。因此消毒時(shí)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(qiáng)度。
4.紫外線對(duì)人體的的皮膚能產(chǎn)生很大的傷害性，不要在有人的場(chǎng)所使用UV燈，更不要用眼睛直視點(diǎn)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(dòng)的場(chǎng)所，一般不能使用臭氧燈管，因?yàn)槌粞鯐?huì)促進(jìn)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(dá)到＞0.3ppm (mg/m2 )時(shí)，將會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害。
6.低壓放電燈中之紫藍(lán)色光芒為汞蒸氣壓，雖然汞蒸氣壓的強(qiáng)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(qiáng)度，這也就是說，紫外線的強(qiáng)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(duì)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(duì)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(jià)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)模化，造成石英殺菌燈的成本較高，阻礙它的進(jìn)一步推廣運(yùn)用。
2、光衰較大，壽命不長(zhǎng)。紫外線殺菌燈點(diǎn)燃數(shù)百小時(shí)后，它的紫外光強(qiáng)度衰減很快，最高達(dá)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(jī)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(dòng)。

參考：http://www.masxsgy.cn