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简单普及一下紫外线杀菌杀毒的波段波长知识

类别:企业动态 发布时间:2020-02-28 浏览人次:

  1904年,德国的贺利氏博士发明了世界上第一支紫外灯,使紫外线杀菌在越来越多的领域得到更广泛的应用。至今为止,紫外线灯管在杀菌消毒的道路上所向披靡,各类紫外线杀菌器材风生水起,进入寻常百姓家。今天,我们就来聊一聊紫外线那些事儿。

  1.带你了解紫外线

  根据国际电工词汇第845部分(International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 845)的定义,紫外线(ultraviolet radiation, 简称UV)是波长比可见光短的光辐射,其中100~400纳米(nm)波长范围的紫外线通常分为三类:

  UV-A(波长315~400纳米)

  UV-B(波长280~315纳米)

  UV-C(波长200~280纳米)

  真空紫外线(波长100~200纳米)

简单普及一下紫外线杀菌杀毒的波段波长知识

  自然界太阳光中的紫外线,UV-A约占98.1%,UV-B约占1.1%,UV-C由于被臭氧层吸收而几乎没有。

  V-A(400-315nm):具有很强的穿透力,可以穿过臭氧层和云层到达地球表面,一年四季无论阴晴圆缺都存在,刺激皮肤产生自由基,降解皮肤中的胶原蛋白和弹性蛋白,并引起皮肤黑色素沉着,日积月累会导致皮肤松弛变黑。

  UV-B(315-280nm):具有中等穿透力,在夏天和午后特别强烈,导致皮肤在短时间内晒红、晒伤。合理照射可以促进体内矿物质代谢和维生素D的形成,促进骨骼发育,但长期或过量照射会引起皮肤红肿脱皮。市场上绝大多数防晒品就是用来防护UV-B紫外线的。

  UV-C(280-200nm):穿透力最弱,日光中UV-C在到达地面之前都被臭氧层吸收了。

  真空紫外线(200-100nm):无法进入大气层,存在于太空中。

简单普及一下紫外线杀菌杀毒的波段波长知识

  紫外线消毒属于物理消毒方法,紫外线并不能直接杀死微生物,而是通过破坏微生物的繁殖能力进行灭活。微生物受到紫外线的照射时,其遗传物质核酸DNA和RNA大量吸取紫外线的能量而被摧毁,失去分裂复制能力,最后自然死亡或是被免疫系统消灭,而失去对人体的致病能力。遗传物质核酸DNA和RNA对紫外线吸收光谱的范围为250-280nm,传统紫外线杀菌UV灯可发出波长为254nm的紫外线,容易被细菌和病毒的蛋白质、核酸吸收,可使蛋白质发生变性离解,核酸中形成胸腺嘧啶二聚体,破坏各种病毒和细菌的DNA和RNA结构,从而在几秒时间内导致细菌和病毒死亡,杀菌效率高达99%,可以杀死其他消毒方法不能杀菌的细菌。

  (1)细菌类(超过18种),如:大肠肝菌、杆状菌、埃希氏菌、克吕二氏杆菌、肺结核菌、奈瑟氏球菌、沙门氏菌等;

  (2)霉菌类(超过8种),如:青霉菌、黑霉菌、毛霉菌、大粪真菌等;

  (3)滤过性病毒类(超过10种),如:肝炎病毒、流感病毒、小儿麻痹病毒等等。

  随着由白光LED固态照明引发的第三次照明革命的火热进行,人们逐渐将研究重心转向以高Al组分Ⅲ族氮化物为结构材料的紫外LED。紫外LED在医疗、杀菌、印刷、照明、数据存储、以及保密通信等方面都有重大应用价值。并且与汞灯和疝灯等传统气体紫外光源相比,UV LED具有强大的优势。

  UVLED(紫外LED)的组成:由夹在较薄GaN三明治结构中给一个或多个InGaN量子阱组成,形成的有源区为覆层。通过改变InGaN量子阱中InN-GaN的相对比例,发射波长可由紫光变到其他光。AlGaN通过改变AlN比例能用于制作UVLED中的覆层和量子阱层,但这些器件的效率和成熟度较差。如果有源量子阱层是GaN,与之相对是InGaN或AlGaN合金,则器件发射的光谱范围为350~400nm。

  当蓝色InGaN发光二极管泵处短的电子脉冲时,则产生紫外线辐射。含铝的氮化物,特别是AlGaN和AlGaInN可以制作更短波长的器件,获得系列波长的UVLED。波长可达240~300nm的二极管已经商业化,基于氮化铝、可发射210nm紫外线辐射的LED已研制成功,目前UVLED波长从210~400nm都已经应用上市。

  新型紫外线输出光源UV LED,与汞灯和疝灯等传统气体紫外光源相比具有强大的优势,其主要特点如下:

  (1)开闭次数不影响使用寿命;而传统紫外光源汞灯的紫外线福射强度随着累计开启次数和点燃时间的增加而降低;

  (2)使用寿命长,超过20000小时,传统紫外光源的寿命为100-1000小时;

  (3)高效节能,传统紫外光源的光电转换效率最高位60%;

  (4)光谱集中,紫外光占所有光输出的98%以上,没有传统光源所附带的红外福射;

  (5)体积小,体积仅为0.1cm3,能随意组装成各种形式的灯阵,应用于不同需求;

  (6)主波峰狭窄单一:90%以上光输出集中在主波峰附近±10nm范围内;

  (7)直流低压驱动:适合便携UV设备;

  (8)输出功率稳定、连续可调;

  (9)瞬间出光:不需要预热时间,响应时间为微秒级;

  (10)环保:不含汞,无重金属污染。

  2.生活中的紫外线产品

  “祸兮福之所倚,福兮祸之所伏”,虽然日光中的紫外线看起来弊大于利,但是勤劳智慧的人类总能趋利避害、为我所用。利用紫外线特性制作人造光源造福人类的案例比比皆是,其主要应用有:

简单普及一下紫外线杀菌杀毒的波段波长知识

  传统的紫外线光源是汞弧灯(通称汞灯或水银灯),灯内封装汞,采用石英玻璃或其他对紫外线透过率高的玻璃制成透明石英管,加热灯丝时,管内的汞蒸气受到激发跃迁至激发态,由激发态回到基态时发射紫外光。视管内汞蒸气压力的不同,所发射的紫外线具有不同的光谱。

简单普及一下紫外线杀菌杀毒的波段波长知识

  根据《水俣汞防治公约》,包含中国在内的缔约国自2020年起,会禁止含汞产品的生产、出口和进口,同时在环保理念的推动下,以及伴随着UV LED技术的成熟和成本下降,更安全、高效且低能耗的UV LED渗透率在不断提高,将成为接替汞灯的不二之选。

  根据集邦咨询LED研究中心(LEDinside)发布的《2019深紫外线 LED 应用市场报告-杀菌、净化与水处理市场》显示,2018年全球UV LED市场规模达2.99亿美金,预计到2023年市场规模将达9.91亿美金,2018-2023年复合增长率达到27%。展望应用市场需求,除固化市场稳定成长之外,表面/空气杀菌净化、静止水杀菌、流动水杀菌为未来主要成长动能。

  3.如何选用紫外线产品

  当前市场上,家用紫外线杀菌产品层出不穷,其中使用UV LED的居多,其纯物理消毒、无化学残留、体积小巧、节能高效、使用寿命长等特点深受大众追捧。以下Tips有助于大家选购到合适的紫外线杀菌产品:

  根据自身需求选择紫外线杀菌产品

  比如,如果家中有老人小孩或是宠物,可以经常使用紫外线杀菌灯,抑制细菌和病毒的滋生;室外空气质量不好导致室内通风条件较差,也可以经常使用紫外线杀菌灯除螨,创造健康的居住环境;又如家用水族箱一般使用紫外线过流式净水器;

  考量厂商及购买渠道

  从产品质量、价格、服务、企业资质和声誉口碑等方面考量厂商,选择可靠的厂商和购买渠道;

  关注产品质量证书

  查看产品是否具备清晰完备的铭牌、使用说明书、合格证以及具备资质的第三方检测机构出具的检测报告;

  关注臭氧浓度

  通过说明书或直接向厂商了解产品工作时是否会产生臭氧及其浓度。臭氧和紫外线一样也是把双刃剑,其强氧化特性可以起到灭菌作用;但是如果臭氧浓度过高会刺激人体呼吸系统,因此需要严格控制臭氧浓度必须小于0.1ppm,并在消毒完成后通风30分钟方可进入。

简单普及一下紫外线杀菌杀毒的波段波长知识

  产品千万种,安全第一条,考虑到紫外线对人体的潜在危害,大家在使用此类含紫外线照射的产品,特别是近期较为流行的手持式紫外线杀菌灯时,务必注意:

  仔细阅读产品说明书,理解无误后方可按照说明书要求使用产品;

  产品使用过程中不可直接对人照射,特别是不可肉眼直视紫外线光;

  使用产品前检查紫外线防护眼镜是否完好,并正确佩戴;

  避免儿童使用,利用好童锁等防止产品误用功能;

  对于表面杀菌产品,使用中保证合理的辐射距离,距离过大起不到杀菌效果,具体请查看说明书要求。

  文章来源《行家说》

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