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(jìn)行消毒殺菌的照明設(shè)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(fēng)險(xiǎn)。在醫(yī)療設(shè)施、食具行業(yè)、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(chǎn)生的可見光譜的紫光區(qū)的上面，紙瞬間變黑，是光譜紫光區(qū)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(jìn)行了紫外線殺滅枯草芽孢桿菌的實(shí)驗(yàn)，證明紫外線具有殺菌作用。1929年，蓋茨（Gates）發(fā)現(xiàn)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(jī)理。在接下來的研究中，制備了一種人工紫外光源，并應(yīng)用于醫(yī)療消毒滅菌。

自20世紀(jì)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(fā)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(yù)防感染。

紫外線消毒燈主要由燈管組成、鎮(zhèn)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(chǎn)生光。根據(jù)紫外線燈管內(nèi)填充的金屬或化合物蒸汽的不同，或根據(jù)燈管材料和臭氧量的不同、根據(jù)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(qiáng)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(chǎn)生的可見光譜的紫光區(qū)的上面，紙瞬間變黑，是光譜紫光區(qū)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(jìn)行了紫外線殺滅枯草芽孢桿菌的實(shí)驗(yàn)，證明紫外線具有殺菌作用。隨后在1878年進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)太陽中的紫外線具有殺菌消毒功能，這成為紫外線的一個(gè)重要功能。殺菌是紫外線最常見和最重要的應(yīng)用之一。這些發(fā)現(xiàn)為紫外線技術(shù)在健康和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)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(jié)核病而獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1929年，蓋茨（Gates）發(fā)現(xiàn)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(jī)理。在接下來的研究中，制備了一種人工紫外光源，并應(yīng)用于醫(yī)療消毒滅菌。

紫外線消毒燈

1960年，科學(xué)家首次證實(shí)了紫外線在微生物殺菌中的作用機(jī)理。這個(gè)過程包括兩個(gè)主要機(jī)制首先，當(dāng)微生物暴露在紫外線輻射下時(shí)，它們細(xì)胞中的DNA（DNA）會吸收紫外光子的能量。這導(dǎo)致DNA分子中同一條鏈上相鄰的胸腺嘧啶基團(tuán)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(jié)構(gòu)，阻止了RNA引物的合成，從而中斷了DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄功能。其次，紫外線照射還能產(chǎn)生自由基，引發(fā)光電離過程。這些自由基的產(chǎn)生干擾了微生物的生化過程，使它們無法復(fù)制和繁殖。這些機(jī)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(yī)療領(lǐng)域具有重要意義。紫外光是由原子外層電子激發(fā)產(chǎn)生的。自然界中主要的紫外線光源是太陽當(dāng)太陽光穿過大氣層時(shí)，波長小于290nm的紫外線被大氣中的臭氧吸收。早在19世紀(jì)初，人們就知道了被汞蒸氣激發(fā)發(fā)光的過程； 蒸汽被密封在一個(gè)玻璃管中，在玻璃管兩端的兩個(gè)金屬電極上施加電壓，從而產(chǎn)生一個(gè)“光弧”，使蒸汽發(fā)光。當(dāng)時(shí)由于玻璃對紫外光的透過率極低，無法實(shí)現(xiàn)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(yīng)時(shí)玻璃成功制造了第一盞應(yīng)時(shí)紫外汞燈。因此，科赫被廣泛認(rèn)為是紫外線燈的發(fā)明者，是醫(yī)學(xué)光療中使用人工光源照射人體的先驅(qū)。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(jì)20年代進(jìn)行的第一次紫外線輻射實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，紫外線被證明有助于對抗空氣傳播的傳染病。20世紀(jì)30年代，西屋電氣公司開發(fā)了第一臺商用紫外線-醫(yī)院里用的是c燈。第二次世界大戰(zhàn)期間，紫外線-c燈用于醫(yī)院、廚房、肉類儲存和加工廠、面包店、啤酒廠、乳品廠、飲料生產(chǎn)、對制藥廠和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室等存在微生物污染的場所進(jìn)行空氣消毒。在20世紀(jì)50年代，紫外線-c用于空氣處理設(shè)備——的第一個(gè)最多有四個(gè)uv-在感染者較多的房間安裝了C燈泡紫外線設(shè)備，成功抑制了肺結(jié)核病原體的空氣傳播。在接下來的幾十年里，科學(xué)界更加關(guān)注紫外線-c及其對微生物的影響已經(jīng)加深，而紫外線-C消毒技術(shù)的進(jìn)步也使得紫外線消毒燈的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)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(fēng)和空氣清潔成為減少感染的重要手段。根據(jù)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(yù)防新冠肺炎感染。

紫外線殺菌燈的燈管采用應(yīng)時(shí)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(zhèn)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(nèi)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(yīng)時(shí)玻璃，內(nèi)壁不涂熒光粉。燈管是紫外線燈電路的主要部分。

鎮(zhèn)流器又稱限流器，由鐵芯和電感線圈組成。鎮(zhèn)流器的主要作用是產(chǎn)生高壓，限制通過燈管的電流，使紫外燈點(diǎn)亮工作。鎮(zhèn)流器的規(guī)格應(yīng)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(dòng)開啟和關(guān)閉電路。與氣泡并聯(lián)的小電容器有兩個(gè)主要功能：一種是用鎮(zhèn)流線圈組成 LC 振蕩電路，延長預(yù)熱時(shí)間，維持脈沖電動(dòng)勢；第二是吸收干擾收音機(jī)和電視機(jī)等電子設(shè)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(guī)格要和燈上的燈座相匹配。

紫外線燈的發(fā)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(chǎn)生光。主要步驟包括激發(fā)電離、遷移、擴(kuò)散和消電離。電極產(chǎn)生電子，電場加速電子撞擊氣體原子，激發(fā)電離。帶電粒子遷移、擴(kuò)散，最后復(fù)合電離，釋放光輻射，導(dǎo)致紫外燈發(fā)光。原子激發(fā)是原子受到碰撞或吸收光子時(shí)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(chǎn)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(kuò)散。遷移是在電場力的驅(qū)動(dòng)下向電極移動(dòng)，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(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散，稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。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(qiáng)大的殺傷力，對細(xì)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(diǎn)：

對皮膚的傷害

紫外線可以導(dǎo)致皮膚過敏，表現(xiàn)為紅腫、脫屑、瘙癢、疼痛和皮疹等癥狀。強(qiáng)烈的紫外線會引起皮膚老化，包括皮膚松弛和出現(xiàn)皺紋等現(xiàn)象。

長期暴露于紫外線下可能增加皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)，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(xiàn)為眼瞼紅腫、結(jié)膜充血水腫、疼痛和異物感，甚至視物模糊。強(qiáng)烈的紫外線也可能引起結(jié)膜炎癥。長期暴露于紫外線下可能導(dǎo)致白內(nèi)障和視網(wǎng)膜病變。總之，使用紫外線消毒燈時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，避免直接暴露于紫外線下，以保護(hù)皮膚和眼睛的健康。

防護(hù)方法

必須防止紫外線直接照射眼睛，嚴(yán)禁正視正在點(diǎn)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(nèi)。

紫外線會加速皮、塑料的老化。因此采用紫外線燈的場所應(yīng)對這些材料取防護(hù)措施。在有紫外線燈照射環(huán)境中長期工作的人員，應(yīng)使用護(hù)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(chǎn)生激發(fā)。紫外線照射殺菌是為了使微生物細(xì)胞、核酸原生質(zhì)蛋白和酶發(fā)生化學(xué)變化而死亡。紫外燈管內(nèi)保持低電壓和汞蒸氣，使汞蒸氣在電流通過時(shí)輻射出紫外光波。大約是整個(gè)紫外光波的 90% 253以上.7nm 光波，殺菌能力強(qiáng)。紫外光波釋放的高能可以刺激細(xì)胞DNA ，DNA 同一條鏈上的兩個(gè)胸苷在C 5、6位置形成胸苷雙鏈體（Thymidine   dinner）這種強(qiáng)化后產(chǎn)生的環(huán)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(jié)構(gòu)，使細(xì)胞無法復(fù)制，導(dǎo)致微生物死亡。無論是哪種細(xì)菌及其耐藥性，都會有效殺滅微生物。

伏安特性和點(diǎn)火啟動(dòng)特性

紫外線燈通常由應(yīng)時(shí)材料制成，這種材料很貴，但有三個(gè)重要的特性。首先，應(yīng)時(shí)對紫外光透明，幾乎不吸收紫外光，提高了紫外光傳輸?shù)男省Ｆ浯危瑧?yīng)時(shí)不導(dǎo)熱，這有助于保持內(nèi)部熱量。最后，其低熱膨脹系數(shù)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)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(zhì)量。久而久之，燈管內(nèi)的汞逐漸消耗，導(dǎo)致汞離子減少，功率下降。當(dāng)紫外光無法穿透熒光涂層時(shí)，需要及時(shí)更換燈管，避免資源浪費(fèi)。在點(diǎn)火和運(yùn)行期間，紫外燈的電壓和電流之間的關(guān)系如下圖所示。點(diǎn)火前電壓低于啟動(dòng)電壓，燈處于高阻斷狀態(tài)。點(diǎn)火后電壓急劇下降，然后進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，呈現(xiàn)負(fù)阻特性。為了安全生產(chǎn)，電流必須控制在額定值以內(nèi)。點(diǎn)火啟動(dòng)電壓受許多因素影響，包括電極類型、氣體、燈管參數(shù)、電壓大小、管長、氣壓和溫度等。通常點(diǎn)火啟動(dòng)電壓在500V到1210V范圍內(nèi)，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電壓在50V到150V范圍內(nèi)，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(xì)菌繁殖體、細(xì)菌芽孢、結(jié)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(qiáng)到弱的順序是真菌孢子細(xì)菌孢子抗酸桿菌病毒細(xì)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(shù)物質(zhì)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(dāng)空氣中含有33，356，800 ~ 90，033，356個(gè)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(zhì)對滲透和溶解糖的影響更大、鹽類、有機(jī)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(guān)，殺菌效果直接取決于照射劑量（輻照強(qiáng)度和時(shí)間）不同介質(zhì)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(dāng)表面有血液等污染物時(shí)，消毒效果不理想。

協(xié)同消毒作用：有些化學(xué)物質(zhì)能與紫外線產(chǎn)生協(xié)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(shí)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(dú)用紫外線或過氧化氫對上述芽孢桿菌進(jìn)行分類，則需要約 603356分鐘。

根據(jù)紫外線燈管內(nèi)填充的金屬或化合物蒸汽的不同，或根據(jù)燈管材料和臭氧量的不同、根據(jù)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(qiáng)度紫外線消毒燈等。

中壓和高壓汞燈：中壓和高壓汞燈管發(fā)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(qiáng)的發(fā)射能量。中高壓汞燈工業(yè)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(fā)汞原子無法獲得連續(xù)的紫外光譜，在一些固化應(yīng)用中也無法獲得理想的效果添加金屬鹵化物可以增強(qiáng)和豐富燈的紫外光譜。在燈管中加入澳鐵，又稱摻鐵鹵素?zé)簦攸c(diǎn)是增強(qiáng) 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?zé)簦涮攸c(diǎn)是增強(qiáng)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(zhì)來攔截200nm以下的紫外線，避免短波輻射產(chǎn)生高濃度臭氧，因此更加環(huán)保安全。短弧氣體燈是用氙氣密封的紫外燈，其特點(diǎn)是光譜連續(xù)，顯色范圍從可見光區(qū)到紅外區(qū)，主要用于配合紫外點(diǎn)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(yīng)時(shí)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(qiáng)度紫外線消毒燈：高強(qiáng)度紫外線殺菌燈是專門研制的熱陰極低壓汞紫外線燈，標(biāo)準(zhǔn)條件下要求輻射33，356，253.7nm 的紫外線強(qiáng)度比普通紫外線殺菌燈高出近 1倍當(dāng)非常接近輻照面時(shí)，輻照強(qiáng)度可達(dá)5000 μ W/cm以上，5s 可殺滅物體表面污染的各種細(xì)菌繁殖體；對病毒照射 5~10s、真菌和細(xì)菌的孢子殺滅率可達(dá)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(chǎn)生更大比例的波長184.9nm紫外線，所以臭氧產(chǎn)量大。