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            紫外線(xiàn)殺菌燈基本常識
            更新時(shí)間:22.03.2021閱讀次數:1200

            殺菌燈實(shí)際上是屬于一種低壓汞燈。低壓汞燈是利用較低汞蒸汽壓(<10-2Pa) 被激化而發(fā)出紫外光,其發(fā)光譜線(xiàn)主要有兩條:一條是 253.7nm 波長(cháng);另一條是185nm 波長(cháng),這兩條都是肉眼看不見(jiàn)的紫外線(xiàn)。

            用來(lái)照明用的日光燈、節能燈也屬于低壓汞燈,依靠低壓汞蒸汽被激發(fā)后發(fā)射紫外線(xiàn),其中 254nm 波長(cháng)的紫外線(xiàn)照射到熒光粉上再發(fā)出可見(jiàn)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(jiàn)的不同顏色的光。

            殺菌燈不需要轉化為可見(jiàn)光,253.7nm 的波長(cháng)就能起到很好的殺菌作用,這是因為細胞對光波的吸收譜線(xiàn)有一個(gè)規律,在 250~270nm 的紫外線(xiàn)有最大的吸收,被吸收的紫外線(xiàn)實(shí)際上作用于細胞遺傳物質(zhì)即 DNA,它起到一種光化作用,紫外光子的能量被 DNA 中的堿基對吸收,引起遺傳物質(zhì)發(fā)生變異,使細菌當即死亡或不能繁殖后代, 達到殺菌的目的。

            日光燈和節能燈使用普通玻璃做成的,253.7nm紫外線(xiàn)透不出來(lái),不能用做殺菌用的燈,石英玻璃對紫外線(xiàn)透過(guò)率高,達 90%,是做殺菌燈的最佳材料,但是石英玻璃的性能與普通玻璃在性能上有很大的差別(主要是熱膨脹系數不同),封接不能用普通的自動(dòng)化程度較高的圓封的辦法,這使得殺菌燈生產(chǎn)制造的技術(shù)含量要高于普通節能燈。

            有一種透紫外線(xiàn)的玻璃,即通常所說(shuō)的高硼玻璃,它對紫外透過(guò)率約是石英玻璃的 60%,它的生產(chǎn)工藝與節能燈一樣,使得它的成本與價(jià)格比石英玻璃生產(chǎn)的殺菌燈相差很遠,幾瓦的燈管只需幾元,但它在性能上遠比不上石英殺菌燈。表現在如下幾方面:

            1、透過(guò)率不同,在同樣規格經(jīng)同樣鎮流器測試,石英玻璃殺菌燈紫外線(xiàn)強度是高硼玻璃殺菌燈的 1.5 倍以上;

            2、高硼玻璃燈紫外光強度很容易衰減,它點(diǎn)燈數百小時(shí)后其紫外光強度就大幅下降,降到初始時(shí)的 50%-70%。在用戶(hù)手上,雖然看到燈管還是亮的,但它可能已不起作用了。而石英玻璃的光衰減程度要遠小于高硼燈,如果生產(chǎn)工藝過(guò)關(guān),石英燈的光衰減在經(jīng)點(diǎn)燈 2000-3000 小時(shí),光衰減到初始時(shí)的 80%-70%,以后只要燈不滅, 光衰的幅度會(huì )越來(lái)越小。

            3、國內殺菌燈的客戶(hù)可能會(huì )了解菲利浦的殺菌燈,菲利浦有一種殺菌燈是用一種 接近普通玻璃的玻璃生產(chǎn)的,而非石英玻璃制造的,其透光率接近石英玻璃的透過(guò)率, 比中國的高硼玻璃燈要高得多,可使用自動(dòng)化程度較高的節能燈生產(chǎn)工藝生產(chǎn),這種燈主要依靠他們煉制這種玻璃的技術(shù)。它的缺點(diǎn)是不能產(chǎn)生臭氧。


            4、石英殺菌燈的另一個(gè)特點(diǎn)是可發(fā)出臭氧。由于石英玻璃對短波 185nm 的紫外線(xiàn)透過(guò)率也高,185nm 的紫外線(xiàn)能電離空氣產(chǎn)生臭氧,臭氧濃度高對人體不利,但在無(wú)人場(chǎng)合時(shí)能使用,臭氧也能殺菌、消毒,恰好可彌補由于紫外線(xiàn)只沿直線(xiàn)傳播、消毒有死角的缺點(diǎn)。

            有些場(chǎng)合不能有臭氧,也可使用石英殺菌燈,這種石英玻璃在煉制的時(shí)候就加了一種元素--鈦(Ti),使它透過(guò)紫外線(xiàn)在 200nm 以下發(fā)生截止,而對 254nm 紫外線(xiàn)透過(guò)基本無(wú)影響,即通常所說(shuō)的無(wú)臭氧殺菌燈。

            從以上分析,做殺菌燈用石英玻璃是最佳選擇。在國內,醫療衛生領(lǐng)域,早已不推薦使用高硼殺菌燈,在美國、加拿大、日本生產(chǎn)紫外線(xiàn)殺菌燈普遍都采用石英玻璃。但是,用石英玻璃生產(chǎn)的殺菌燈還不一定能做的好,因為還需要解決二個(gè)大問(wèn)題。


            1、前面已提及,由于石英玻璃特殊性質(zhì),使得石英殺菌燈的生產(chǎn)不能規?;?,機械化生產(chǎn),而只能以手工來(lái)生產(chǎn),使得石英殺菌燈的成本較高。國內廠(chǎng)家生產(chǎn)的紫外線(xiàn)殺菌燈數十元一只,國外進(jìn)口中國的要上百元甚至幾百元。價(jià)格高,阻礙它的進(jìn)一步推從以上分析,做殺菌燈用石英玻璃是最佳選擇。在國內,醫療衛生領(lǐng)域,早已不推薦使用高硼殺菌燈,在美國、加拿大、日本生產(chǎn)紫外線(xiàn)殺菌燈普遍都采用石英玻璃。


             2、光衰較大----- 石英殺菌燈還可能出現一個(gè)問(wèn)題--壽命不長(cháng)。壽命不長(cháng)有兩個(gè)概念:一個(gè)是點(diǎn)燈壽命不長(cháng),就是點(diǎn)不了多長(cháng)時(shí)間,燈熄了,這主要是電極處理不好。在石英加工過(guò)程中,需用高溫,如果處理不當,會(huì )導致陰極受損,點(diǎn)一段時(shí)間燈滅了;第二個(gè)概念是指有效壽命,即使燈不熄,但它的紫外光強度衰減快,達到 30%,按行業(yè)標準 YY/T0160-94 規定,就算燈已壽終。YY/T0160-94 規定石英殺菌燈的有效壽命必須大于 1000 小時(shí),而美國、日本燈過(guò)有關(guān)標準殺菌燈需大于 9000 小時(shí)。顯然說(shuō)明我國的紫外線(xiàn)殺菌燈的質(zhì)量水平比國外的要低得多。

            Cnlight.Com根據這一現狀,于 2000年初開(kāi)始組織力量研究高強度、長(cháng)壽命的紫外線(xiàn)低壓汞燈(通俗稱(chēng)法叫殺菌燈)經(jīng)過(guò)一年多的努力,我們攻克了這一課題,并在以下二方面我們確定了優(yōu)勢。

            一、成本 目前國內生產(chǎn)石英殺菌燈的廠(chǎng)家都以手工為主,尤其是主要工序--封接采用手工,使得產(chǎn)品成本普遍較高,產(chǎn)品的一致性差,可靠性難以保證。容易出現的問(wèn)題是慢性漏氣,慢性漏氣的主要原因就是石英與電極封接不好。華星采用自動(dòng)封接方法,生產(chǎn)效率和成品率大大提高,漏氣現象<0.5%,可靠性大大提高,而且單位成本比同行顯著(zhù)降低,價(jià)格具有很強的競爭力。

            二、有效壽命一般廠(chǎng)家生產(chǎn)的石英殺菌燈其點(diǎn)燈點(diǎn)數小時(shí)都無(wú)問(wèn)題,但是很多時(shí)候燈管未熄就不能用了,比如說(shuō)醫院用的 30 瓦石英消毒燈,初始一般有 100μW/cm2(1.0米處)用過(guò)一段時(shí)間后(約 1500 小時(shí)),再用紫外探頭測(在 1.0 米處)低于70μW/cm2,此時(shí)燈管則要換新,以免消毒效果不好。


            造成紫外線(xiàn)強度光衰減的原因從機理上分析很復雜,對于熒光燈(如節能燈)的光衰,理論上已有較為成熟的認識,如 1999 年復旦大學(xué)和 Cnlight.Com 合作研究了"緊湊型節能燈光衰機理分析"獲教育部頒發(fā)的一等獎。但是石英紫外燈的光衰與熒光燈光衰從機理上分析不完全相同,因為石英玻璃與熒光燈的加工過(guò)程不同,石英玻璃要用到高溫夾封;第二,石英玻璃本身與普通玻璃在其原料、生產(chǎn)過(guò)程就不同,其性質(zhì)相差更大,它對于紫外光衰有一定影響。

            對于"石英紫外燈光衰機理"的研究,華星光電有限公司技術(shù)發(fā)展中心正在進(jìn)一步深入,但是對于如何減輕紫外光衰已有十分有效、可靠的辦法。

            這種辦法是經(jīng)過(guò)特殊的處理,使得紫外光強度衰減降低在整個(gè)壽命期間只有 20%左右。比如 30 瓦燈初始時(shí)紫外光強為 100μW/cm2(1.0 米處),即使點(diǎn)到 6000 小時(shí)以上,其紫外光強還有 80-90 μW/cm2,7000 小時(shí) 254nm 紫外線(xiàn)強度還大于 70μW/ cm2,這種技術(shù)在菲利浦也有類(lèi)似的應用。使得長(cháng)壽命的紫外線(xiàn)殺菌燈成為可能。

            紫外線(xiàn)殺菌燈一般用來(lái)對空氣、物體表面、水來(lái)進(jìn)行消毒滅菌。254nm 波長(cháng)能對細菌和病毒能有效的殺滅,前人早已進(jìn)行過(guò)大量的研究,是不用懷疑的事實(shí)。紫外線(xiàn)殺菌的特點(diǎn)是廣譜性,有些高溫都難以消滅的病毒,用紫外線(xiàn)能很快的消滅,這是由于紫外線(xiàn)的殺菌機理與其它方法不同。

            紫外線(xiàn)對細菌和病毒的殺滅與紫外線(xiàn)照射劑量有關(guān),照射劑量=照射時(shí)間(S)×照射強度(μW/cm2),照射劑量理論上一般設計要求大于 30000μW/cm2如果紫外線(xiàn)強度低,只要時(shí)間長(cháng),可與強度稍高時(shí)達到同樣的效果,如果在時(shí)間不允許久的情況下, 需選擇高強度大功率的紫外線(xiàn)燈。一般情況各種細菌和病毒所需殺滅的照射劑量不同, 在被殺滅點(diǎn)測出照射強度就可計算出照射時(shí)間,對被消毒的對象不了解的情況下,一般需延長(cháng)照射時(shí)間來(lái)確保殺菌效率。 由于紫外線(xiàn)會(huì )殺死細胞,因此紫外線(xiàn)消毒時(shí)要注意不能直接照射到人的皮膚,尤其是人的眼睛,紫外線(xiàn)殺菌燈點(diǎn)亮時(shí)不要直視燈管, 由于短波紫外線(xiàn)不透過(guò)普通玻璃,戴眼鏡可避免眼睛受傷害。如果不小心眼受傷,一般情況也無(wú)關(guān)大礙,就象被太陽(yáng)光灼傷一樣,嚴重的可滴眼藥水或人乳,幫助復原。在有人的場(chǎng)合,不要使用有臭氧燈管,臭氧濃度高時(shí)對人不利。

            紫外線(xiàn)消毒殺菌用途很廣,醫院、學(xué)校、托兒所、電影院、公交車(chē)、辦公室、家庭等,它能凈化空氣,消除霉味,次外還能產(chǎn)生一定量的負氧離子,經(jīng)紫外線(xiàn)消毒的房間,空氣特別清新。在公共場(chǎng)合,經(jīng)紫外線(xiàn)消毒,可避免一些病菌經(jīng)空氣傳播或經(jīng)物體表面傳播。 長(cháng)壽命的紫外線(xiàn)殺菌燈在水消毒、環(huán)保工程方面的應用意義重大,水消毒設備如純水系統,一般在 24 小時(shí)都運轉,紫外線(xiàn)殺菌燈的壽命和可靠性都要求高,如果燈管壽命短,更換燈管成本高,而且很不方便。



            紫外線(xiàn)殺菌燈在水消毒方面的應用,八十年代開(kāi)始在西方國家流行,九十年代開(kāi)始在中國推行,它比傳統的氯氣消毒有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。氯氣消毒:會(huì )在水中形成一種氯的化合物,這是一種致癌物,而且氯氣濃度高時(shí)也會(huì )有一種味道,如果喝生水, 會(huì )明顯地聞到這股怪味?,F在水消毒還有一種方法:臭氧,臭氧也能殺菌,但其濃度高時(shí),臭氧分解的時(shí)間就要延長(cháng),很可能就會(huì )經(jīng)近距離管道輸送到居民房?jì)?。臭氧水據說(shuō)能美容、洗菜,但不能喝,而且其味道難聞。如果濃度降低,殺菌能力又要減弱。此外臭氧消毒還要防止泄漏。


            所以,紫外殺菌在水消毒有無(wú)可比擬的優(yōu)勢:紫外線(xiàn)強度可測、可監控,可做到在線(xiàn)控制, 及時(shí)了解消毒效果,而且不會(huì )帶有任何副作用,在水消毒領(lǐng)域有不可估量的前景。

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