紫外线消毒灯

紫外线消毒灯（Uv   disinfection l）又称紫外线杀菌灯或紫外线荧光灯，是一种利用紫外线杀菌作用进行消毒杀菌的照明设备。紫外线消毒灯的主要目的是杀菌、病毒和其他微生物，以降低感染的风险。在医疗设施、食具行业、它在水处理和空气净化中对健康和安全起着重要作用。

1801年，约翰·威廉·里特尔（约翰骑士）把一张刚涂有氧化银的纸放在太阳光通过棱镜产生的可见光谱的紫光区的上面，纸瞬间变黑，是光谱紫光区以外最黑的Riter称之为不可见光“紫外线”1877年唐斯（Downes）和布伦特（Blunt）进行了紫外线杀灭枯草芽孢杆菌的实验，证明紫外线具有杀菌作用。1929年，盖茨（Gates）发现不同波长的紫外线对微生物有不同的杀菌作用，杀菌光谱与核酸对紫外线的吸收光谱平行，提出了紫外线的杀菌机理。在接下来的研究中，制备了一种人工紫外光源，并应用于医疗消毒灭菌。

自20世纪60年代以来，紫外线已广泛用于表面和空气消毒，以及饮用水中、用于污水处理。紫外光源不断从低压汞蒸气灯发展到高压汞灯、金属卤化物灯、冷阴极灯和H型灯，以及高臭氧和低臭氧紫外线灯。自2019年以来，新冠肺炎可以通过气溶胶传播由于新冠肺炎的传播途径，紫外线消毒灯也被广泛用于预防感染。

紫外线消毒灯主要由灯管组成、镇流器、启辉器、灯头，其工作原理是干燥气体中的带电粒子形成电流，通过气体放电产生光。根据紫外线灯管内填充的金属或化合物蒸汽的不同，或根据灯管材料和臭氧量的不同、根据电极的不同，紫外线灯大致可以分为七大类，分别是中压和高压汞灯、高强度紫外线消毒灯等。

1801年，约翰·威廉·里特尔（约翰骑士）把一张刚涂有氧化银的纸放在太阳光通过棱镜产生的可见光谱的紫光区的上面，纸瞬间变黑，是光谱紫光区以外最黑的Riter称之为不可见光“紫外线”

1877年唐斯（Downes）和布伦特（Blunt）进行了紫外线杀灭枯草芽孢杆菌的实验，证明紫外线具有杀菌作用。随后在1878年进一步发现太阳中的紫外线具有杀菌消毒功能，这成为紫外线的一个重要功能。杀菌是紫外线最常见和最重要的应用之一。这些发现为紫外线技术在健康和医疗领域的应用开辟了新的可能性。1903年，尼尔斯·芬森（Niels Finsen）他因使用紫外线治疗红斑狼疮和皮肤结核病而获得诺贝尔医学奖。1929年，盖茨（Gates）发现不同波长的紫外线对微生物有不同的杀菌作用，杀菌光谱与核酸对紫外线的吸收光谱平行，提出了紫外线的杀菌机理。在接下来的研究中，制备了一种人工紫外光源，并应用于医疗消毒灭菌。

紫外线消毒灯

1960年，科学家首次证实了紫外线在微生物杀菌中的作用机理。这个过程包括两个主要机制首先，当微生物暴露在紫外线辐射下时，它们细胞中的DNA（DNA）会吸收紫外光子的能量。这导致DNA分子中同一条链上相邻的胸腺嘧啶基团之间形成二聚体，称为胸腺嘧啶二聚体。这种二聚体的形成干扰了DNA的双螺旋结构，阻止了RNA引物的合成，从而中断了DNA的复制和转录功能。其次，紫外线照射还能产生自由基，引发光电离过程。这些自由基的产生干扰了微生物的生化过程，使它们无法复制和繁殖。这些机制相互配合，使紫外光成为一种高效的微生物杀菌消毒方法，对健康和医疗领域具有重要意义。紫外光是由原子外层电子激发产生的。自然界中主要的紫外线光源是太阳当太阳光穿过大气层时，波长小于290nm的紫外线被大气中的臭氧吸收。早在19世纪初，人们就知道了被汞蒸气激发发光的过程； 蒸汽被密封在一个玻璃管中，在玻璃管两端的两个金属电极上施加电压，从而产生一个“光弧”，使蒸汽发光。当时由于玻璃对紫外光的透过率极低，无法实现人工紫外光源。直到1904年，德国人Richard Koch博士利用他的无气泡高纯度应时玻璃成功制造了第一盏应时紫外汞灯。因此，科赫被广泛认为是紫外线灯的发明者，是医学光疗中使用人工光源照射人体的先驱。4年后，UV-C（即短波紫外线）它首先被用于法国马赛的市政供水消毒。

在20世纪20年代进行的第一次紫外线辐射实验室试验中，紫外线被证明有助于对抗空气传播的传染病。20世纪30年代，西屋电气公司开发了第一台商用紫外线-医院里用的是c灯。第二次世界大战期间，紫外线-c灯用于医院、厨房、肉类储存和加工厂、面包店、啤酒厂、乳品厂、饮料生产、对制药厂和动物实验室等存在微生物污染的场所进行空气消毒。在20世纪50年代，紫外线-c用于空气处理设备——的第一个最多有四个uv-在感染者较多的房间安装了C灯泡紫外线设备，成功抑制了肺结核病原体的空气传播。在接下来的几十年里，科学界更加关注紫外线-c及其对微生物的影响已经加深，而紫外线-C消毒技术的进步也使得紫外线消毒灯的应用领域不断扩大。

自2019年以来，新冠肺炎可以通过气溶胶传播，这意味着通风和空气清洁成为减少感染的重要手段。根据新冠肺炎 由于紫外线对光和热的敏感性，紫外线消毒灯对新冠肺炎有消毒作用，所以近年来，紫外线消毒灯也被广泛用于预防新冠肺炎感染。

紫外线杀菌灯的灯管采用应时玻璃，紫外线具有消毒杀菌的作用。因此，紫外线灯也叫杀菌灯。其电路与日常日光灯相同，主要由灯管组成、镇流器、启辉器、灯管座组成。紫外线灯的灯管由灯座组成、灯丝、玻璃管等部件组成的管内有少许冲击波和稀薄的汞蒸气与荧光灯不同，紫外线灯管采用应时玻璃，内壁不涂荧光粉。灯管是紫外线灯电路的主要部分。

镇流器又称限流器，由铁芯和电感线圈组成。镇流器的主要作用是产生高压，限制通过灯管的电流，使紫外灯点亮工作。镇流器的规格应与灯的功率相匹配。启辉器由氛泡、小电容、绝缘底座和外壳。上变频器中的霓虹灯泡可以自动开启和关闭电路。与气泡并联的小电容器有两个主要功能：一种是用镇流线圈组成 LC 振荡电路，延长预热时间，维持脉冲电动势；第二是吸收干扰收音机和电视机等电子设备的杂波。灯座用于固定灯和连接电路灯座有两种插入式和开放式。灯座的规格要和灯上的灯座相匹配。

紫外线灯的发光原理是基于气体放电理论。干燥气体中的带电粒子形成电流，通过气体放电产生光。主要步骤包括激发电离、迁移、扩散和消电离。电极产生电子，电场加速电子撞击气体原子，激发电离。带电粒子迁移、扩散，最后复合电离，释放光辐射，导致紫外灯发光。原子激发是原子受到碰撞或吸收光子时获得能量，使其从低能级跃迁到高能级的过程。在气体放电灯中，电极产生电子，电子被电场加速，撞击气体原子获得能量。失去能量后，电子再次被电场加速，再次撞击气体原子。带电粒子在电场中可以分为迁移和扩散。迁移是在电场力的驱动下向电极移动，虽然碰撞使其轨迹不直，最终接近电极。由于分布不均匀，带电粒子从高浓度区向低浓度区扩散，称为扩散运动。带电粒子最终相遇并释放出光辐射，这就是紫外线灯的原理。 

对人体的危害

紫外线具有强大的杀伤力，对细菌有害，但也对人体造成伤害，特别是眼角膜容易受到伤害。因此，需要注意以下几点：

对皮肤的伤害

紫外线可以导致皮肤过敏，表现为红肿、脱屑、瘙痒、疼痛和皮疹等症状。强烈的紫外线会引起皮肤老化，包括皮肤松弛和出现皱纹等现象。

长期暴露于紫外线下可能增加皮肤癌的风险，如黑素瘤和皮肤癌。

对眼睛的伤害

 紫外线可以引起电光性眼炎，表现为眼睑红肿、结膜充血水肿、疼痛和异物感，甚至视物模糊。强烈的紫外线也可能引起结膜炎症。长期暴露于紫外线下可能导致白内障和视网膜病变。总之，使用紫外线消毒灯时，必须采取适当的防护措施，避免直接暴露于紫外线下，以保护皮肤和眼睛的健康。

防护方法

必须防止紫外线直接照射眼睛，严禁正视正在点燃的紫外线灯。紫外线不能透过普通玻璃，故不能将需要消毒的物品放置在玻罩内。

紫外线会加速皮、塑料的老化。因此采用紫外线灯的场所应对这些材料取防护措施。在有紫外线灯照射环境中长期工作的人员，应使用护眼镜、帽、手套，尽避免皮肤外露。

紫外线是一种低能电磁辐射，不会引起原子电离，只会产生激发。紫外线照射杀菌是为了使微生物细胞、核酸原生质蛋白和酶发生化学变化而死亡。紫外灯管内保持低电压和汞蒸气，使汞蒸气在电流通过时辐射出紫外光波。大约是整个紫外光波的 90% 253以上.7nm 光波，杀菌能力强。紫外光波释放的高能可以刺激细胞DNA ，DNA 同一条链上的两个胸苷在C 5、6位置形成胸苷双链体（Thymidine   dinner）这种强化后产生的环阻碍了 DNA 生物碱腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶的正常配对改变了 DNA 的结构，使细胞无法复制，导致微生物死亡。无论是哪种细菌及其耐药性，都会有效杀灭微生物。

伏安特性和点火启动特性

紫外线灯通常由应时材料制成，这种材料很贵，但有三个重要的特性。首先，应时对紫外光透明，几乎不吸收紫外光，提高了紫外光传输的效率。其次，应时不导热，这有助于保持内部热量。最后，其低热膨胀系数提高了系统的稳定性。紫外线灯的使用寿命受很多因素影响，包括原材料的质量。久而久之，灯管内的汞逐渐消耗，导致汞离子减少，功率下降。当紫外光无法穿透荧光涂层时，需要及时更换灯管，避免资源浪费。在点火和运行期间，紫外灯的电压和电流之间的关系如下图所示。点火前电压低于启动电压，灯处于高阻断状态。点火后电压急剧下降，然后进入稳定工作状态，呈现负阻特性。为了安全生产，电流必须控制在额定值以内。点火启动电压受许多因素影响，包括电极类型、气体、灯管参数、电压大小、管长、气压和温度等。通常点火启动电压在500V到1210V范围内，稳定运行时电压在50V到150V范围内，最终上升到450V左右。

消毒特性

杀菌谱广：紫外线可以杀死各种微生物，包括细菌繁殖体、细菌芽孢、结核杆菌、真菌、病毒和立克次体。

不同微生物对紫外线的抵抗力差异较大，从强到弱的顺序是真菌孢子细菌孢子抗酸杆菌病毒细菌繁殖体。

穿透力弱：紫外线属于电磁辐射，穿透力极弱，所以大多数物质可以 不能穿透它，所以它的使用受到限制；可受空气中尘粒和湿度的影响，当空气中含有33，356，800 ~ 90，033，356个尘粒/立方厘米，杀菌效力可降低20%~30%，相对湿度从 33%增加到 56%杀菌效率可以降低到 1/3。在液体中的穿透深度随着深度的增加而减小，减小幅度较小、杂质对渗透和溶解糖的影响更大、盐类、有机物可以大大降低紫外线的穿透力。酒类果汁、蛋清等溶液只需要0.1~0.5 mm 可以停335690%以上的紫外线。

杀菌效果与照射剂量有关，杀菌效果直接取决于照射剂量（辐照强度和时间）不同介质的紫外线杀菌效果不同。

杀伤效果受物体表面因素影响：紫外线多用于表面消毒粗糙的表面不适合紫外线消毒当表面有血液等污染物时，消毒效果不理想。

协同消毒作用：有些化学物质能与紫外线产生协同消毒作用，如紫外线醇类化合物等酒精沾湿的紫外线口腔镜灭菌器可将杀芽时间由 603356分钟缩短至30分钟，并对玻璃造成 HBsAg 污染%过氧化氢溶液润湿后，用紫外线照射 30分钟即可完全灭活，而单独用紫外线或过氧化氢对上述芽孢杆菌进行分类，则需要约 603356分钟。

根据紫外线灯管内填充的金属或化合物蒸汽的不同，或根据灯管材料和臭氧量的不同、根据电极的不同，紫外线灯大致可以分为七大类，分别是中压和高压汞灯、金属卤化物灯和其他特殊的紫外线灯、普通直管热阴极低压汞紫外线消毒灯、高强度紫外线消毒灯等。

中压和高压汞灯：中压和高压汞灯管发射光谱的波长范围为200nm～450nm，中心峰值为365nm和310nm、365nm、410 nm，等长的 也有很强的发射能量。中高压汞灯工业用途广泛，可用作各种紫外光敏油墨、紫外线光敏漆、紫外光敏粘合剂的固化。

金属卤化物灯：单纯的激发汞原子无法获得连续的紫外光谱，在一些固化应用中也无法获得理想的效果添加金属卤化物可以增强和丰富灯的紫外光谱。在灯管中加入澳铁，又称掺铁卤素灯，特点是增强 380nm 波段的能量输出，对光敏树脂和太阳膜有显著的曝光固化效果。添加碘鎓化合物的紫外灯称为碘鎓金属卤素灯，其特点是增强33，356，400 nm和33，356波段的能量，最高峰值为417nm，对重氮材料的曝光和固化有极好的效果。

其他特种UV灯：主要包括无臭氧紫外线灯、短弧氙气灯等。无臭氧灯通过改变管壁的材质来拦截200nm以下的紫外线，避免短波辐射产生高浓度臭氧，因此更加环保安全。短弧气体灯是用氙气密封的紫外灯，其特点是光谱连续，显色范围从可见光区到红外区，主要用于配合紫外点光源或紫外感光胶的特殊固化。

普通直管热阴极低压汞紫外线消毒灯：灯管采用应时玻璃或其他紫外线透过率高的玻璃制成，功率为 40W、30W、20W。高强度紫外线消毒灯：高强度紫外线杀菌灯是专门研制的热阴极低压汞紫外线灯，标准条件下要求辐射33，356，253.7nm 的紫外线强度比普通紫外线杀菌灯高出近 1倍当非常接近辐照面时，辐照强度可达5000 μ W/cm以上，5s 可杀灭物体表面污染的各种细菌繁殖体；对病毒照射 5~10s、真菌和细菌的孢子杀灭率可达99.9%以上。

低臭氧紫外线消毒灯：也是热阴极低压灯，可以是直管型，也可以是H型由于特殊的工艺和灯材料，气味很低，要求臭氧输出1mg/h。高臭氧紫外线消毒灯：由于特殊的工艺，这种灯产生更大比例的波长184.9nm紫外线，所以臭氧产量大。