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來(lái)源：Digi-Key 作者：Rich Miron 歷史簡(jiǎn)述 德國物理學(xué)家 Johann Wilhelm Ritter 在 1801 年發(fā)現了 UV 輻射。他用紙片蘸取氯化銀溶液，并將紙片暴露在可見(jiàn)光譜紫色端外的不可見(jiàn)光下，隨后觀(guān)察到紙片加速變黑。為了區分這種光線(xiàn)和前一年在可見(jiàn)光譜另一端發(fā)現的“熱射線(xiàn)”（紅外線(xiàn)，IR），他將 UV 輻射稱(chēng)為“氧化射線(xiàn)”，用于強調他所觀(guān)察到的化學(xué)反應�！盎瘜W(xué)射線(xiàn)”一詞很快取代了“氧化射線(xiàn)”，并在整個(gè) 19 世紀剩下的時(shí)間內得以廣泛使用。最后，“化學(xué)射線(xiàn)”和“熱射線(xiàn)”這兩個(gè)詞分別被現在通用的名稱(chēng)“紫外線(xiàn)”和“紅外線(xiàn)”所取代。 UV 是什么？ 在電磁波譜中，紫外線(xiàn) (UV) 輻射被歸類(lèi)為波長(cháng)為 10 - 400 nm 的光。這樣的波長(cháng)比可見(jiàn)光短，比 X 射線(xiàn)長(cháng)。UV 光一共有三類(lèi)：UVA 波長(cháng)在 315 - 400 nm 之間，UVB 波長(cháng)在 280 - 315 nm 之間，以及 UVC 波長(cháng)在 100 - 280 nm 之間。 
圖 1：UV 波長(cháng)剛好比人眼可見(jiàn)光的波長(cháng)短。（圖片由 W.S. Badger Company, Inc. 提供） 太陽(yáng)發(fā)出 10 - 400 nm 光譜范圍內的 UV 輻射。在地球大氣層邊緣，大陽(yáng)光由大約 50% 的紅外光 (IR)、40% 的可見(jiàn)光和 10% 的 UV 光組成。當太陽(yáng)位于最高點(diǎn)，并且太陽(yáng)光照射到地球表面時(shí)，太陽(yáng)光的成分是 53% 的 IR、44% 的可見(jiàn)光和 3% 的 UV。在這 3% 到達地面的 UV 中，大約有 95% 是 UVA，5% 是 UVB。當然，這些比例可能會(huì )因云層覆蓋和其他大氣條件而有所波動(dòng)。 許多 UVC 波長(cháng)被上層大氣的氧氣所吸收，然后在臭氧層中產(chǎn)生臭氧。臭氧層能阻擋大部分 UVB 和未被氧氣吸收的剩余 UVC。 人造 UV 發(fā)射器 太陽(yáng)并不是唯一的 UV 輻射源。有幾種人造設備也能產(chǎn)生這些光波。 · 黑光燈 人們最熟悉的 UV 發(fā)生器是黑光燈（圖 2）。典型的黑光燈能發(fā)出 UVA 波和極少的可見(jiàn)光。例如，熒光黑光燈使用玻璃管內側的熒光粉涂層發(fā)出 UVA 波而非可見(jiàn)光。更大功率的水銀黑光燈利用相同原理發(fā)出更大規模的 UVA 輻射，主要用于音樂(lè )會(huì )和劇場(chǎng)的顯示器。
圖 2：典型的熒光黑光燈發(fā)出 UVA 波 黑光燈主要應用于：在不存在外來(lái)可見(jiàn)光的前提下，觀(guān)察特定物質(zhì)暴露于 UV 光下產(chǎn)生的熒光。 · 短波 UV 燈 短波 UV 燈由不涂敷熒光粉涂層的熒光燈管組成。UV 光的波峰為 253.7 nm 和 185 nm，都在 UVC 波段內，燈管里的汞是能夠發(fā)出這些 UV 光的主要原因。不過(guò)，只有 253.7 nm 輻射能穿過(guò)熔凝石英玻璃管，而 185 nm 波長(cháng)則被完全阻擋。這些燈的能效一般為 30% 至 40%，是傳統熒光燈 UVC 功率的兩到三倍。 它們主要應用于實(shí)驗室表面、食品加工表面和供水的消毒。 · UV 氣體放電燈 氣體放電燈包含不同的特定氣體，能產(chǎn)生位于特定光譜線(xiàn)的 UV 輻射，用于專(zhuān)門(mén)的科學(xué)應用。這些燈主要用于化學(xué)分析中使用的 UV 光譜設備。 · 激光器 專(zhuān)門(mén)制造的激光器可產(chǎn)生 UV 光。根據激光器技術(shù)（氣體激光器、激光二極管或固態(tài)激光器）和所用材料，可以制造覆蓋整個(gè) UV 波段的激光器。 UV 激光器可以應用于很多方面，包括光刻、皮膚病學(xué)、角膜切除術(shù)、化學(xué)、通信、光存儲和集成電路制造。 · 發(fā)光二極管 專(zhuān)門(mén)制造的發(fā)光二極管 (LED) 可產(chǎn)生 UV 光。這些設備目前用于 UV 固化應用、滅菌、皮膚治療，以及在化學(xué)領(lǐng)域用于鑒別各種成分的混合物。 健康問(wèn)題 UV 輻射對人類(lèi)健康是把雙刃劍。過(guò)度接觸有害，而適度接觸有益。 · 有害影響 過(guò)度接觸 UV 輻射有可能傷害眼睛、皮膚和免疫系統。 UVA 輻射極少引起或根本不會(huì )引起即時(shí)反應，但在波長(cháng)接近 UVB 波段起始端 (315 nm) 時(shí)，就會(huì )開(kāi)始引起光性角膜炎（眼睛疼痛）和皮膚發(fā)紅（顏色越淺的皮膚越敏感），而且傷害隨著(zhù)波長(cháng)接近 300 nm 而快速加劇。處于 UVC 波段 265 - 275 nm 范圍內的 UV 對眼睛和皮膚的傷害最大。 過(guò)度接觸 UVB 不僅可導致曬斑，還是某些皮膚癌的誘因。 · 有益影響 過(guò)度接觸 UV 有害健康，而適度接觸 UV 則對健康有益。接觸 UV 對健康有三大益處：促進(jìn)人體產(chǎn)生維生素 D、改善情緒和增加能量。 維生素 D 適度接觸 UV 輻射是維生素 D 的很好來(lái)源。這種維生素有助于調節鈣代謝、胰島素分泌、血壓、免疫力和細胞繁殖。維生素 D 含量較高能夠降低心臟病、中風(fēng)和糖尿病的患病率，并有可能降低血壓。 皮膚病 可以利用 UV 輻射治療某些皮膚病。借助現代光療法，成功治愈濕疹、皮炎、佝僂病、特應性皮炎、局限性硬皮病、黃疸、銀屑病和白癜風(fēng)現在已成為可能。 心血管和高血壓 經(jīng)證明，高血壓和缺乏維生素 D 的患者照射 UVB 能夠降低血壓。其他醫學(xué)試驗和研究表明，除了與維生素 D 有關(guān)的影響外，UV 輻射對健康還有其他重大益處。 血清素 維生素 D 促進(jìn)合成血清素，其產(chǎn)生的量直接與人體接觸 UV 輻射的量成正比。血清素含量的變化會(huì )影響情緒和行為。雖然尚不完全清楚血清素對人體的確切作用，但一般認為血清素可提供幸福感、寧靜感和愉悅感。 黑色素 適度接觸 UV 會(huì )增加皮膚中的黑色素（褐色的色素）數量（即所謂的曬黑）。黑色素能夠吸收 UVA 和 UVB 輻射并將其作為熱量散發(fā)掉，從而保護皮膚免受直接和間接的 DNA 傷害。 · 應用 有許多應用就是利用了 UV 輻射的特性，為人類(lèi)的健康和幸福帶來(lái)很多好處。UV 波如今的主要用途是殺滅細菌和去除污染物。 空氣凈化 室內環(huán)境污染物幾乎全部是有機碳基化合物，暴露于 240 - 280 nm 范圍內的高強度 UVC 下即會(huì )分解。這樣的 UVC 還可以破壞微生物的 DNA。因此，可以在室內放置 RayVio RVXE-280 和 RVXP-280 UV LED 等 UVC 發(fā)射器，讓空氣循環(huán)流經(jīng)發(fā)射器來(lái)幫助凈化室內空氣。這些 280 nm（標稱(chēng)值）UVC LED 可作為星形板裝置或表面貼裝設備提供，其典型輻射輸出為 4 mW（RVXE 設備）、16 mW（RVXP1 設備）和 50 mW（RVXP4 設備），適合包括空氣凈化在內的許多不同應用。
圖 3：RayVio UV LED 可作為星形板單元提供，也可提供表面貼裝封裝。（圖片由 RayVio 提供） · 滅菌和消毒 UVC LED 還可用于各種滅菌和消毒應用。醫學(xué)和生物實(shí)驗室中將 UVC 輻射與其他技術(shù)配合使用，對工具和工作區表面進(jìn)行滅菌。 其他常見(jiàn)的 UVC 輻射應用包括污水和市政飲用水的處理。甚至礦泉水灌裝廠(chǎng)也使用 UVC 輻射對產(chǎn)品進(jìn)行滅菌。此外，食品加工業(yè)還使用 UVC 輻射殺滅微生物。例如，讓果汁流經(jīng) UVC 輻射源進(jìn)行巴氏滅菌。 · 治療 UV 輻射不僅可用于凈化和滅菌，還能幫助治療銀屑病和白癜風(fēng)（皮膚色素脫失形成斑塊）等皮膚病。在這種情況下，起作用的不是 UVC 波而是 UVB 波。RayVio 同樣也提供非常適合這種應用的 LED。RayVio 的 310 nm LED 元器件（Digi-Key 很快到貨）可以作為皮膚治療設備的基礎器件。這些設備的安裝方式和輻射輸出選擇與上述 UVC LED 一樣。 結論 UV 輻射對人類(lèi)既有害又有益。恰當的設計可以利用 UVB 和 UVC 波的有益特性保護我們免受感染并治療某些皮膚病。為此，RayVio 針對這些應用提供了多種非常合適的 LED，并且設計時(shí)比使用其他 UV 光源更加簡(jiǎn)單。 |
