紫外線消毒燈

紫外線消毒燈（Uv   disinfection l）又稱紫外線殺菌燈或紫外線熒光燈，是一種利用紫外線殺菌作用進行消毒殺菌的照明設備。紫外線消毒燈的主要目的是殺菌、病毒和其他微生物，以降低感染的風險。在醫療設施、食具行業、它在水處理和空氣凈化中對健康和安全起著重要作用。

1801年，約翰·威廉·里特爾（約翰騎士）把一張剛涂有氧化銀的紙放在太陽光通過棱鏡產生的可見光譜的紫光區的上面，紙瞬間變黑，是光譜紫光區以外最黑的Riter稱之為不可見光“紫外線”1877年唐斯（Downes）和布倫特（Blunt）進行了紫外線殺滅枯草芽孢桿菌的實驗，證明紫外線具有殺菌作用。1929年，蓋茨（Gates）發現不同波長的紫外線對微生物有不同的殺菌作用，殺菌光譜與核酸對紫外線的吸收光譜平行，提出了紫外線的殺菌機理。在接下來的研究中，制備了一種人工紫外光源，并應用于醫療消毒滅菌。

自20世紀60年代以來，紫外線已廣泛用于表面和空氣消毒，以及飲用水中、用于污水處理。紫外光源不斷從低壓汞蒸氣燈發展到高壓汞燈、金屬鹵化物燈、冷陰極燈和H型燈，以及高臭氧和低臭氧紫外線燈。自2019年以來，新冠肺炎可以通過氣溶膠傳播由于新冠肺炎的傳播途徑，紫外線消毒燈也被廣泛用于預防感染。

紫外線消毒燈主要由燈管組成、鎮流器、啟輝器、燈頭，其工作原理是干燥氣體中的帶電粒子形成電流，通過氣體放電產生光。根據紫外線燈管內填充的金屬或化合物蒸汽的不同，或根據燈管材料和臭氧量的不同、根據電極的不同，紫外線燈大致可以分為七大類，分別是中壓和高壓汞燈、高強度紫外線消毒燈等。

1801年，約翰·威廉·里特爾（約翰騎士）把一張剛涂有氧化銀的紙放在太陽光通過棱鏡產生的可見光譜的紫光區的上面，紙瞬間變黑，是光譜紫光區以外最黑的Riter稱之為不可見光“紫外線”

1877年唐斯（Downes）和布倫特（Blunt）進行了紫外線殺滅枯草芽孢桿菌的實驗，證明紫外線具有殺菌作用。隨后在1878年進一步發現太陽中的紫外線具有殺菌消毒功能，這成為紫外線的一個重要功能。殺菌是紫外線最常見和最重要的應用之一。這些發現為紫外線技術在健康和醫療領域的應用開辟了新的可能性。1903年，尼爾斯·芬森（Niels Finsen）他因使用紫外線治療紅斑狼瘡和皮膚結核病而獲得諾貝爾醫學獎。1929年，蓋茨（Gates）發現不同波長的紫外線對微生物有不同的殺菌作用，殺菌光譜與核酸對紫外線的吸收光譜平行，提出了紫外線的殺菌機理。在接下來的研究中，制備了一種人工紫外光源，并應用于醫療消毒滅菌。

紫外線消毒燈

1960年，科學家首次證實了紫外線在微生物殺菌中的作用機理。這個過程包括兩個主要機制首先，當微生物暴露在紫外線輻射下時，它們細胞中的DNA（DNA）會吸收紫外光子的能量。這導致DNA分子中同一條鏈上相鄰的胸腺嘧啶基團之間形成二聚體，稱為胸腺嘧啶二聚體。這種二聚體的形成干擾了DNA的雙螺旋結構，阻止了RNA引物的合成，從而中斷了DNA的復制和轉錄功能。其次，紫外線照射還能產生自由基，引發光電離過程。這些自由基的產生干擾了微生物的生化過程，使它們無法復制和繁殖。這些機制相互配合，使紫外光成為一種高效的微生物殺菌消毒方法，對健康和醫療領域具有重要意義。紫外光是由原子外層電子激發產生的。自然界中主要的紫外線光源是太陽當太陽光穿過大氣層時，波長小于290nm的紫外線被大氣中的臭氧吸收。早在19世紀初，人們就知道了被汞蒸氣激發發光的過程； 蒸汽被密封在一個玻璃管中，在玻璃管兩端的兩個金屬電極上施加電壓，從而產生一個“光弧”，使蒸汽發光。當時由于玻璃對紫外光的透過率極低，無法實現人工紫外光源。直到1904年，德國人Richard Koch博士利用他的無氣泡高純度應時玻璃成功制造了第一盞應時紫外汞燈。因此，科赫被廣泛認為是紫外線燈的發明者，是醫學光療中使用人工光源照射人體的先驅。4年后，UV-C（即短波紫外線）它首先被用于法國馬賽的市政供水消毒。

在20世紀20年代進行的第一次紫外線輻射實驗室試驗中，紫外線被證明有助于對抗空氣傳播的傳染病。20世紀30年代，西屋電氣公司開發了第一臺商用紫外線-醫院里用的是c燈。第二次世界大戰期間，紫外線-c燈用于醫院、廚房、肉類儲存和加工廠、面包店、啤酒廠、乳品廠、飲料生產、對制藥廠和動物實驗室等存在微生物污染的場所進行空氣消毒。在20世紀50年代，紫外線-c用于空氣處理設備——的第一個最多有四個uv-在感染者較多的房間安裝了C燈泡紫外線設備，成功抑制了肺結核病原體的空氣傳播。在接下來的幾十年里，科學界更加關注紫外線-c及其對微生物的影響已經加深，而紫外線-C消毒技術的進步也使得紫外線消毒燈的應用領域不斷擴大。

自2019年以來，新冠肺炎可以通過氣溶膠傳播，這意味著通風和空氣清潔成為減少感染的重要手段。根據新冠肺炎 由于紫外線對光和熱的敏感性，紫外線消毒燈對新冠肺炎有消毒作用，所以近年來，紫外線消毒燈也被廣泛用于預防新冠肺炎感染。

紫外線殺菌燈的燈管采用應時玻璃，紫外線具有消毒殺菌的作用。因此，紫外線燈也叫殺菌燈。其電路與日常日光燈相同，主要由燈管組成、鎮流器、啟輝器、燈管座組成。紫外線燈的燈管由燈座組成、燈絲、玻璃管等部件組成的管內有少許沖擊波和稀薄的汞蒸氣與熒光燈不同，紫外線燈管采用應時玻璃，內壁不涂熒光粉。燈管是紫外線燈電路的主要部分。

鎮流器又稱限流器，由鐵芯和電感線圈組成。鎮流器的主要作用是產生高壓，限制通過燈管的電流，使紫外燈點亮工作。鎮流器的規格應與燈的功率相匹配。啟輝器由氛泡、小電容、絕緣底座和外殼。上變頻器中的霓虹燈泡可以自動開啟和關閉電路。與氣泡并聯的小電容器有兩個主要功能：一種是用鎮流線圈組成 LC 振蕩電路，延長預熱時間，維持脈沖電動勢；第二是吸收干擾收音機和電視機等電子設備的雜波。燈座用于固定燈和連接電路燈座有兩種插入式和開放式。燈座的規格要和燈上的燈座相匹配。

紫外線燈的發光原理是基于氣體放電理論。干燥氣體中的帶電粒子形成電流，通過氣體放電產生光。主要步驟包括激發電離、遷移、擴散和消電離。電極產生電子，電場加速電子撞擊氣體原子，激發電離。帶電粒子遷移、擴散，最后復合電離，釋放光輻射，導致紫外燈發光。原子激發是原子受到碰撞或吸收光子時獲得能量，使其從低能級躍遷到高能級的過程。在氣體放電燈中，電極產生電子，電子被電場加速，撞擊氣體原子獲得能量。失去能量后，電子再次被電場加速，再次撞擊氣體原子。帶電粒子在電場中可以分為遷移和擴散。遷移是在電場力的驅動下向電極移動，雖然碰撞使其軌跡不直，最終接近電極。由于分布不均勻，帶電粒子從高濃度區向低濃度區擴散，稱為擴散運動。帶電粒子最終相遇并釋放出光輻射，這就是紫外線燈的原理。 

對人體的危害

紫外線具有強大的殺傷力，對細菌有害，但也對人體造成傷害，特別是眼角膜容易受到傷害。因此，需要注意以下幾點：

對皮膚的傷害

紫外線可以導致皮膚過敏，表現為紅腫、脫屑、瘙癢、疼痛和皮疹等癥狀。強烈的紫外線會引起皮膚老化，包括皮膚松弛和出現皺紋等現象。

長期暴露于紫外線下可能增加皮膚癌的風險，如黑素瘤和皮膚癌。

對眼睛的傷害

 紫外線可以引起電光性眼炎，表現為眼瞼紅腫、結膜充血水腫、疼痛和異物感，甚至視物模糊。強烈的紫外線也可能引起結膜炎癥。長期暴露于紫外線下可能導致白內障和視網膜病變?？傊?，使用紫外線消毒燈時，必須采取適當的防護措施，避免直接暴露于紫外線下，以保護皮膚和眼睛的健康。

防護方法

必須防止紫外線直接照射眼睛，嚴禁正視正在點燃的紫外線燈。紫外線不能透過普通玻璃，故不能將需要消毒的物品放置在玻罩內。

紫外線會加速皮、塑料的老化。因此采用紫外線燈的場所應對這些材料取防護措施。在有紫外線燈照射環境中長期工作的人員，應使用護眼鏡、帽、手套，盡避免皮膚外露。

紫外線是一種低能電磁輻射，不會引起原子電離，只會產生激發。紫外線照射殺菌是為了使微生物細胞、核酸原生質蛋白和酶發生化學變化而死亡。紫外燈管內保持低電壓和汞蒸氣，使汞蒸氣在電流通過時輻射出紫外光波。大約是整個紫外光波的 90% 253以上.7nm 光波，殺菌能力強。紫外光波釋放的高能可以刺激細胞DNA ，DNA 同一條鏈上的兩個胸苷在C 5、6位置形成胸苷雙鏈體（Thymidine   dinner）這種強化后產生的環阻礙了 DNA 生物堿腺嘌呤、胸腺嘧啶、鳥嘌呤、胞嘧啶的正常配對改變了 DNA 的結構，使細胞無法復制，導致微生物死亡。無論是哪種細菌及其耐藥性，都會有效殺滅微生物。

伏安特性和點火啟動特性

紫外線燈通常由應時材料制成，這種材料很貴，但有三個重要的特性。首先，應時對紫外光透明，幾乎不吸收紫外光，提高了紫外光傳輸的效率。其次，應時不導熱，這有助于保持內部熱量。最后，其低熱膨脹系數提高了系統的穩定性。紫外線燈的使用壽命受很多因素影響，包括原材料的質量。久而久之，燈管內的汞逐漸消耗，導致汞離子減少，功率下降。當紫外光無法穿透熒光涂層時，需要及時更換燈管，避免資源浪費。在點火和運行期間，紫外燈的電壓和電流之間的關系如下圖所示。點火前電壓低于啟動電壓，燈處于高阻斷狀態。點火后電壓急劇下降，然后進入穩定工作狀態，呈現負阻特性。為了安全生產，電流必須控制在額定值以內。點火啟動電壓受許多因素影響，包括電極類型、氣體、燈管參數、電壓大小、管長、氣壓和溫度等。通常點火啟動電壓在500V到1210V范圍內，穩定運行時電壓在50V到150V范圍內，最終上升到450V左右。

消毒特性

殺菌譜廣：紫外線可以殺死各種微生物，包括細菌繁殖體、細菌芽孢、結核桿菌、真菌、病毒和立克次體。

不同微生物對紫外線的抵抗力差異較大，從強到弱的順序是真菌孢子細菌孢子抗酸桿菌病毒細菌繁殖體。

穿透力弱：紫外線屬于電磁輻射，穿透力極弱，所以大多數物質可以 不能穿透它，所以它的使用受到限制；可受空氣中塵粒和濕度的影響，當空氣中含有33，356，800 ~ 90，033，356個塵粒/立方厘米，殺菌效力可降低20%~30%，相對濕度從 33%增加到 56%殺菌效率可以降低到 1/3。在液體中的穿透深度隨著深度的增加而減小，減小幅度較小、雜質對滲透和溶解糖的影響更大、鹽類、有機物可以大大降低紫外線的穿透力。酒類果汁、蛋清等溶液只需要0.1~0.5 mm 可以停335690%以上的紫外線。

殺菌效果與照射劑量有關，殺菌效果直接取決于照射劑量（輻照強度和時間）不同介質的紫外線殺菌效果不同。

殺傷效果受物體表面因素影響：紫外線多用于表面消毒粗糙的表面不適合紫外線消毒當表面有血液等污染物時，消毒效果不理想。

協同消毒作用：有些化學物質能與紫外線產生協同消毒作用，如紫外線醇類化合物等酒精沾濕的紫外線口腔鏡滅菌器可將殺芽時間由 603356分鐘縮短至30分鐘，并對玻璃造成 HBsAg 污染%過氧化氫溶液潤濕后，用紫外線照射 30分鐘即可完全滅活，而單獨用紫外線或過氧化氫對上述芽孢桿菌進行分類，則需要約 603356分鐘。

根據紫外線燈管內填充的金屬或化合物蒸汽的不同，或根據燈管材料和臭氧量的不同、根據電極的不同，紫外線燈大致可以分為七大類，分別是中壓和高壓汞燈、金屬鹵化物燈和其他特殊的紫外線燈、普通直管熱陰極低壓汞紫外線消毒燈、高強度紫外線消毒燈等。

中壓和高壓汞燈：中壓和高壓汞燈管發射光譜的波長范圍為200nm～450nm，中心峰值為365nm和310nm、365nm、410 nm，等長的 也有很強的發射能量。中高壓汞燈工業用途廣泛，可用作各種紫外光敏油墨、紫外線光敏漆、紫外光敏粘合劑的固化。

金屬鹵化物燈：單純的激發汞原子無法獲得連續的紫外光譜，在一些固化應用中也無法獲得理想的效果添加金屬鹵化物可以增強和豐富燈的紫外光譜。在燈管中加入澳鐵，又稱摻鐵鹵素燈，特點是增強 380nm 波段的能量輸出，對光敏樹脂和太陽膜有顯著的曝光固化效果。添加碘鎓化合物的紫外燈稱為碘鎓金屬鹵素燈，其特點是增強33，356，400 nm和33，356波段的能量，最高峰值為417nm，對重氮材料的曝光和固化有極好的效果。

其他特種UV燈：主要包括無臭氧紫外線燈、短弧氙氣燈等。無臭氧燈通過改變管壁的材質來攔截200nm以下的紫外線，避免短波輻射產生高濃度臭氧，因此更加環保安全。短弧氣體燈是用氙氣密封的紫外燈，其特點是光譜連續，顯色范圍從可見光區到紅外區，主要用于配合紫外點光源或紫外感光膠的特殊固化。

普通直管熱陰極低壓汞紫外線消毒燈：燈管采用應時玻璃或其他紫外線透過率高的玻璃制成，功率為 40W、30W、20W。高強度紫外線消毒燈：高強度紫外線殺菌燈是專門研制的熱陰極低壓汞紫外線燈，標準條件下要求輻射33，356，253.7nm 的紫外線強度比普通紫外線殺菌燈高出近 1倍當非常接近輻照面時，輻照強度可達5000 μ W/cm以上，5s 可殺滅物體表面污染的各種細菌繁殖體；對病毒照射 5~10s、真菌和細菌的孢子殺滅率可達99.9%以上。

低臭氧紫外線消毒燈：也是熱陰極低壓燈，可以是直管型，也可以是H型由于特殊的工藝和燈材料，氣味很低，要求臭氧輸出1mg/h。高臭氧紫外線消毒燈：由于特殊的工藝，這種燈產生更大比例的波長184.9nm紫外線，所以臭氧產量大。