就单个细菌病毒而言,最快0.2s,慢的则需要40s左右。
就单个使用场景而言,一般是20min~2h不等,不仅完成对细菌病毒本体的杀死,还能减少该场景下细菌病毒的大量繁殖。
一、紫外线杀菌关键因素
1、紫外线强度了解
按太阳光谱上的频率,紫外线可以分为四种类型:
UVA:紫外线A,波长400nm~320nm,低频长波;
UVB:紫外线B,波长320nm~280nm,中频中波;
UVC:紫外线C;波长280nm~100nm,高频短波;
EUV:100nm~10nm,超高频。波长越短,能量就越大,伤害性就越高。
其中,UVA会引起黑色素沉淀、老化皮肤,严重时,可能引起皮肤发红脱皮, 而UVB伤害性更大一些,它会老化皮肤、引起红痛,甚至可能起泡等引发一系列的皮肤灼伤问题。
我们日常的防晒护理,主要防的就是UVA和UVB。当UVA波长为400nm左右时,也能杀菌,但是必须在50cm的近距离下照射9小时,才能达到杀死大肠杆菌99.9%的效率。
由于UVA和UVB的杀菌效率较低,难以得到广泛应用,因此,UVC成为广泛应用的主要紫外线杀菌类型。当UVC波长集中在240~280nm时,能更高效地破坏细菌或病毒中的DNA结构或RNA结构,使得细菌或病毒再也无法合成蛋白质,从而无法存活与繁殖。
而EUV则主要应用于如光刻机,这是电子工业里,一项非常重要的技术,主要于生产极短制程的CPU和各种电子芯片等。
2、紫外线杀菌剂量
要杀死细菌,真正达到除菌效果,剂量非常重要。
一般情况下,紫外线照射到细菌病毒时,细菌病毒DNA或RNA会吸收能量,当吸收积累超过吸收超过3600~65000 uW/cm2剂量时,就使得细菌病毒丧失生存能力和繁殖能力,从而完成杀菌消毒。
3、不同类型的细菌病毒
当然,针对不同的细菌和病毒,其DNA和RNA吸收能量的累积速度,是不一样的。
目前紫外线能完成杀菌的类型有以下4种:
细菌类:如结核杆菌、 霍乱弧菌、 假单胞杆菌属、 沙门氏菌属、肠道发烧菌属、鼠伤寒杆菌、志贺氏菌属、葡萄球菌属、链球菌属、大肠肝菌;病毒类:如流感病毒、脊髓灰质炎病毒、轮状病毒、烟草华叶病毒、乙肝病毒;霉菌孢子类:如软孢子、青霉素菌属、产毒青霉、青霉其它菌类;水藻类:如草履虫属、绿藻、原生动物属类。针对单个细菌或病毒,死亡时间都存在一定的差异性。例如,炭疽杆菌、破伤风杆菌、流感病毒等,只需要0.3s就能被杀死,但是像青霉菌属、感染性已坏死病、原生动物类,则需要4s以上的时间,更有甚者,像蓝绿藻,则需要10-40s之久。
为了达到更好、更广泛的杀菌效果,紫外线杀菌都是广谱类杀菌的消毒方式。
二、UVC紫外线的应用
由于UVC更具备杀菌应用的广泛性,光电元器件制造商会再次跟进波段进行细分利用,222nm、254nm、275nm是比较常见的。
首先是波长为222nm的紫外线。
据研究发现,波长222nm的紫外线,杀菌效果非常不错,并且对人体基本无害,但遗憾的是,它还没有得到很广泛的使用,只是在实验阶段,未来可能会利用它进行电梯内部空间消毒,就是说即便人在电梯中,也不影响消毒,达到随时随地消毒的效果。
其次是波长为254nm的紫外线。
因为它最接近杀菌性最强的253.7nm,杀菌效果非常好,在它的高强度、近距离照射下,仅仅5s钟,就能达到99.9%的杀菌效果。
254nm紫外线多常见于紫外线汞灯。紫外线汞灯的原理,就是利用低气压的汞蒸气通过放电从而辐射出的254nm紫外线,并且辐射功率能够达到瓦(W)量级。
因此,它能在大空间大范围使用,利用率相当高,但是汞灯的外部尺寸比较大,内部又含有汞,不太环保,再就是启用还需要比较长的预热时间,使用过程中所消耗的热量也大,因此,人们一直在寻找更优的替代方案。
最后是波长为275nm的紫外线。
它就是市面上常说的紫外线LED,或者说UVC LED,它具备跟253.7nm紫外线几乎相同的杀菌效果。但是它比汞灯具有更多的优势,基本上,汞灯所存在的劣势,UVC LED都解决掉了。
UVC LED 不仅更环保、尺寸更小,而且几乎不需要预热就能点亮使用,使用过程中的消耗也更低。同时,安全性更高,即便是在很小很封闭的空间里,也能较好地防控风险。
因此,紫外线LED杀菌成了当前市面上非常重要的选择方向,比如艾迈斯欧司朗所研发的OSLON® UV 系列,就是这个波段UVC LED。
三、如何选择UVC LED?
之一,考虑紫外线杀菌的需求。
应用领域:如医疗、消费级和家用等。
应用场所:如空气消毒、水消毒、物品表面消毒、空间内部消毒、烟尘微粒感应清除等等。
不同的应用场景,其研发的品牌略有差异。
第二,考虑UVC LED的封装结构。
封装结构是非常重要的UVC LED技术,它需要将多种材质、通过不同的工艺,封装在一个很小的空间里,并且实现特定的辐射功能。
以OSLON® UV系列为例,它们所采用的就是带有集成玻璃盖的陶瓷封装,采纳的是行业标准封装尺寸,封装后,不仅本身坚固耐用,而且依然保留了可变功率输出、、电光转换效率 (WPE) 这些优势。
第三,考虑UVC LED的使用寿命。
由于辐射紫外线是一项衰减变化,当它衰减到一定程度后,杀菌效果就会大打折扣,甚至完全失去杀菌的作用。使用寿命更长的UVC LED衰减幅度更小,有效利用率就越高。
第四,考虑UVC LED的辐射功率。
辐射功率是影响辐射强度非常重要的因素。
艾迈斯欧司朗的OSLON® UV系列,目前有4.7mw、13.5mw、42wm等三种不同的低中高功率,以满足不同的使用场景。
当然,影响辐射强度的还有外部的材料。正常情况下都是采用的高硼玻璃,因为它的紫外线透过率≥85%,损耗是在可接受范围内。如果采用的材料比它具有更高的透过率,那辐射效果无疑会达到更好的状态。
综上,我们尽可能从多个方面考虑,选择与自己使用场景、使用需求更贴切的UVC LED灯。当然,品牌也可以成为选择的因素之一,专业的品牌,可以帮助我们节省更多的筛选成本,快速找到适合好用的灯具。
近两年全球疫情的发展状况,人们的杀菌消毒意识越来越强,包括光电元器件制造的整个业内和科技界各个领头伙伴,都在联合研发、研究紫外线相关项目,紫外线的杀菌效率也会越来越高,杀菌技术也将越来越成熟。
参考:
e问e答 | 紫外线消毒灯多久能完成杀菌?
https://mp.weixin.qq.com/s/sUGX6-UD3iZi4GYqTfq3vg
一文搞懂222/275/253/405nm四个杀菌波段_紫外线
https://www.sohu.com/a/400696199_120722158
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