華輝課堂｜從0到1快速了解紫外線殺菌消毒產品

低氣壓汞放電殺菌消毒紫外線

光源和燈具產品介紹

一、工作原理

低氣壓汞放電紫外線光源，顧名思義，就是一種利用較低壓汞蒸汽（1.3～13Pa（0.01～0.1mmHg）被激化而發出紫外光的光源。

紫外線光源是各類紫外線殺菌設備中的最核心部件。低氣壓汞放電紫外線光源，是目前為止技術最為成熟的紫外線殺菌應用中采用的光源。

低氣壓汞放電紫外線光源的基本物理結構和普通照明用熒光燈類似，一般由燈頭，電極和燈管組成， 它的典型結構如下圖。

燈工作時，燈內汞蒸氣處于低壓放電狀態。燈內封裝汞和惰性氣體，采用特殊的玻璃制成透明燈管，兩端燈絲構成的電極形成高壓電場)加熱燈絲時，管內的汞蒸氣受到激發躍遷至激發態，由激發態回到基態時發射紫外光。其發光譜線主要有兩條：一條是253.7nm波長；另一條是185nm波長，這兩條都是肉眼看不見的紫外線。

目前我國使用的紫外線消毒燈有下述幾種 ：

1、普通直管熱陰極低壓汞紫外線消毒燈：

燈管采用石英玻璃或其它對紫外線透過率高的玻璃制成，功率為 40W、30W、20W、15W等。

要求出廠新燈輻射253.7nm紫外線的強度(在距離1m處測定，不加反光罩)

功率 >30W 燈，紫外線的強度≥90μW/cm2；

功率 >20W燈，紫外線的強度≥60μW/cm2；

功率 >15W 燈，紫外線的強度≥20μW/cm2。

由于這種燈在輻射 253.7nm 紫外線的同時，也輻射一部分 184.9nm 紫外線，故可產生臭氧。

2、高強度紫外線消毒燈：

要求輻射 253.7nm 紫外線的強度(在燈管中心垂直距離 1m處測定)為：

功率 30W 燈，紫外線的強度>170μW/cm2；

功率11W 燈，紫外線的強度>40μW/cm2。

3、低臭氧紫外線消毒燈：

也是熱陰極低壓汞燈，可為直管型或 H 型，

由于采用了特殊工藝和燈管材料，故臭氧產量很低，要求臭氧產量<1mg/h。

4、高臭氧紫外線消毒燈：

由于采取了特殊工藝，這種燈產生較大比例的波長184.9nm 的紫外線，故臭氧產量較大。

二、產品分類

低氣壓汞放電紫外線技術經過數十年的發展，其光源產品的類型多種多樣，具有不同的技術特點。從不同的角度對光源進行分類，有助于設備廠商挑選合適的紫外線產品或者消費者區分不同特性的產品。

按照陰極材料分類，可以分為熱陰極低壓汞蒸氣放電燈、冷陰極低壓汞蒸氣放電燈。

按照玻璃材料分類，可以分為石英燈管，高硼玻璃燈管，透紫玻璃。

按照燈的輸出電功率， 分為大功率，中功率和小功率。一般大功率，中功率燈都需要外接電子控制裝置，小功率燈可以內置電路。

為了不同的消毒殺菌的應用需要，又可分為無臭氧、低臭氧、高臭氧。

最直觀的是按照燈管外型可分為直型管、Ｈ型管、Ｕ型管以及異型管等。

按照燈腳的位置，可以分為單端和雙端燈。

圖：直管雙端紫外線燈

圖：單端H管紫外線燈

圖：集成式紫外線燈（內置電路） E27燈頭

三、紫外線燈的殺菌消毒效果評價

目前，在市場上主流的殺菌燈管為石英低氣壓汞放電燈。其特點是成本相對便宜，殺菌效果好。

（一）、照射方式：

最好使用便攜式紫外線消毒器近距離移動照射，也可采取紫外燈懸吊式照射。對小件物品可放紫外線消毒箱內照射

在運用殺菌燈進行消毒一般由一下幾種方式：

1.間接照射法：首選253.7nm紫外線空氣消毒器，不僅消毒效果可靠，而且可在室內有人活動時使用，但光線不能照到人，而且可在室內有人活動時使用，一般開機消毒 30min 即可達到消毒合格。

2.直接照射法：在室內無人條件下，可采取紫外線燈懸吊式或移動式直

接照射。采用室內懸吊式紫外線消毒時，室內安裝紫外線消毒燈（30W

紫外燈，在1.0m 處的強度 >70μW/cm2）的數量為平均每立方米不少于

1.5W，照射時間不少于30min。

3.對水和其他液體消毒，可采用水內照射或水外照射，采用水內照射法時，紫外光源需要有石英玻璃保護罩。

（二）、照射劑量和時間：

不同種類的微生物對紫外線的敏感性不同，用紫外線消毒時必須使用照射劑量達到殺滅目標微生物所需的照射劑量

主要是由微生物所接受的紫外線的照射劑量決定的。

紫外照射劑量是指達到一定的細菌滅活率時，需要特定波長紫外線的量：

照射劑量（J/m2）=照射時間（s）×UVC強度（W/m2）

照射劑量越大，消毒殺菌效果越好。

輻射劑量（推薦）

紫外線UVC 253.7nm：普通消毒：10，000微瓦·秒／平方厘米 新冠病毒等高危病毒消毒：100，000微瓦·秒／平方厘米

肺炎冠狀病毒結構與非典病毒相似，對紫外線輻射同樣也很敏感。

03年非典后期，央視作相應的報道時指出：30瓦紫外線燈，在1m距離，30分鐘就殺滅這種病毒。1米處的紫外線照度為90微瓦／平方厘米。

劑量是：90X30X60=162，000 微瓦·秒／平方厘米

1、殺滅一般細菌繁殖體時，應使照射劑量達到：10 000μW.s/cm2；

2、殺滅細菌芽孢時應達到：100 000μW.s/cm2；

3、病毒對紫外線的抵抗力介于細菌繁殖體和芽胞之間；真菌孢子的抵抗力比細菌芽孢更強，有時需要照射到：600 000μW.s/cm2；

4、在消毒的目標微生物不詳時，照射劑量不應低于：100000μW.s/cm2。

根據紫外線光源的輻照強度，可以計算出需要照射的時間。

例如：用輻照強度為 70μW/cm2 的紫外線表面消毒器近距離照射物品表面，選擇的輻照劑量是 100 000μW.s/cm2，則需照射的時間是：

100 000μW.s/cm2 ÷ 70μW/cm2 = 1429 s ÷ 60s ≌ 24min

光照時間計算

比照計算：以30W壁掛式殺菌燈為例，一定距離下 測到的紫外線照度為除數，計算值即為所需時間。

如在500px時，實測為1000微瓦／平方厘米（當然其 照度分布與對應燈管的位置有關），計算得出照射 時間是2.7分鐘。（光照度與距離的平方成反比。）

紫外線和臭氧的劑量如何計算？

紫外線：90μW.S／cm2 紫外強度，照射30分鐘臭氧：濃度在20.3mg/立方，作用時間>15分鐘。

病毒比細菌難殺滅得多，原因之一是病毒的（體積）面積 （光照不同高溫，考慮面積因素多一些）比細菌小得多。如， 一般實驗參照用的大腸桿菌，面積比一般病毒約大10倍。當然還有它們的DNA/RNA和外壁因素差異

四、紫外線殺菌消毒燈主要有以下技術參數：

紫外線輻射效率、紫外線輻射功率維持率，以及對于臭氧的規定

1、紫外線輻射效率

紫外線燈的輸入電功率只有一部分能轉化為紫外線輻射功率，兩者之比就是紫外線輻射效率。參考國家標準GB/T 19258-2012 紫外線殺菌燈（<65W）的規定，輻射效率為10.2%~23%。功率越大，輻射效率越高。 隨著紫外線燈的技術發展，紫外線輻射效率已經可以達到25%~30%左右。

2、紫外線輻射功率維持率

和普通照明用的低氣壓汞放電熒光燈一樣，紫外線燈隨著使用時間增加，它的紫外線輸出會衰減。一旦紫外線的輸出低于必須的殺菌消毒最低輻射要求，整個紫外線設備就失去了消毒殺菌的作用。因此，燈管的紫外線輻射功率的維持率是衡量紫外線燈性能重要的參數之一。

紫外線輻射功率的維持率是指在燈工作若干小時后（2000小時~12000小時）的紫外線輻射功率和初始值（老煉100小時）的比率。燈管制造商應在產品說明書中標明。

對紫外線燈的輻射功率維持率又重要影響的是燈管玻璃的材料和工藝。

目前比較常見的石英玻璃，高硼玻璃，以及專門適用于紫外線燈的特種玻璃。

 石英是一種只含二氧化硅單一成份的特種玻璃。石英玻璃對紫外線透過率高，達90%。但是石英玻璃的材料價格較高，制造的人工成本也較高。

高硼玻璃對紫外透過率約是石英玻璃的60%，成本比石英玻璃便宜，但它的紫外線透光性較低，而且透光性隨著時間的衰減較快。

紫外線燈行業也陸續研發出一些專門適用于紫外線燈的透紫玻璃，對紫外線應用做了優化。以下是一個比較。

石英、高硼玻璃鑒別方式：

A、小刀刻畫，前者沒有劃痕；后者則有。

B、另一種鑒別方式就是火烤的方法不適合成品燈管，因為高硼管可能會炸裂，石英玻璃不會。

3、對于臭氧的規定

紫外線燈可以消毒殺菌，除了253,7nm的紫外線照射之外，還有一種輔助的方式是通過185nm的紫外線輻射來產生臭氧O₃。

臭氧是強氧化劑，有殺菌和消毒的作用。它的特性就是很活躍，很容易和空氣的氧原子結合生成氧氣，邊產生邊還原。

但臭氧對人體有傷害。臭氧分解的時間一般為30-60分鐘，也就說帶有臭氧消毒30-60分鐘后方可入室工作。所以在國家標準GB 19258-2012 紫外線殺菌燈（<65W）中給了兩個限值規定，如下

最后，有必要提一下關于在紫外線燈中使用的汞。汞是低氣壓汞放電紫外線光源產品中使用的必不可替代的物質， 只有汞才能產生高效殺菌消毒的254nm和185nm光譜。但同時，汞又是一種對人體有害的元素。根據我國生態環境部（原環境保護部）于2017年發布的第38號公告，《關于汞的水俁公約》自2017年8月16日起對我國正式生效。其第5條款規定：自2021年1月1日起，禁止生產和進出口附件中所列含汞產品（含汞體溫計和含汞血壓計的生產除外）。禁止的含汞產品可以參見下面內容以及官網的鏈接：http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201708/t20170816_419736.htm

其中熒光燈產品只涉及普通照明用途的熒光燈，未提及的燈不在《關于汞的水俁公約》禁止的范圍。對于沒有提到的氣體放電燈燈，由于科學技術的發展，還不足以找到成熟的替代物質或者替代產品，如紫外線燈，仍然可以繼續使用。

即便如此，氣體放電燈產業的技術人員也在努力減少汞的危害。一方面，在盡量減少汞在燈管中的含量。另一方面，普遍使用汞齊技術。汞齊，即汞合金，為水銀與其他金屬的合金。在常溫下（燈不亮），汞原子大部分被約束在汞齊中。如果燈點亮，隨著溫度升高，汞齊釋放出更多汞原子。這樣，即使燈管破碎，汞原子也不足以對人體和環境產生損害。

五、低氣壓汞放電紫外線類殺菌消毒燈具

在介紹低氣壓汞放電紫外線類殺菌消毒燈具前，先給大家羅列和科普一下目前市場上運用消毒殺菌的方式，原理，優點及缺點：

注：國家標準GB/T 19258-2012 所指紫外線殺菌燈的紫外線輻射中心波長為253.7nm

通過上面的對比，在我們心中對不同的消毒殺菌方式有了一定的認知和理解。下面我們在介紹一下低氣壓汞放電紫外線，低氣壓汞燈消毒方式是通過燈在工作過程中輸出紫外線對空氣和物體表面進行消毒殺菌。在使用過程中需要注意好人體防護，不可直接照射人眼和皮膚。因為玻璃管一般都是用石英玻璃管，在安裝過程中不能用裸手直接觸碰燈管，會導致人手上的汗液沾在玻璃管上而影響紫外線的輸出。

在產品消毒時，當溫度低于20攝氏度或高于40攝氏度，建議適當延長照射時間。

低壓汞燈殺菌燈因其特性被廣泛運用于：物體表面、空氣、飲用水和廢水處理。

其優點有：工藝成熟，紫外輸出效率高，性價比高，有臭氧和無臭氧可選、供應鏈穩定等目前被廣泛運用殺菌。

六、常用殺菌消毒燈介紹：

1.一體化支架殺菌消毒燈

（1）產品特點：

A. 結構緊湊，由石英紫外線殺菌燈管和照明抗UV支架組合，支架內置鎮流器。安裝簡單，使用方便。

B. 采用標準的T5/T8熒光燈支架，T5燈管一般選用的是石英燈管，T5(d15mm);T6(d19mm);T8(25mm),T8燈管選用高硼玻璃和石英玻璃兩種。兩者在紫外線的輸出上存在差異，石英材料的紫外線輸出比高硼玻璃高，且壽命長。建議選用石英材質的紫外線殺菌燈管。

雙端紫外線殺菌消毒燈直管采購要求

C.燈管可替換，節約產品更新換代成本。

D.寬壓設計：110V---240V 50Hz/60Hz。

E.發光面積大，消毒面積廣。

F.高效殺菌。

H.有臭氧和無臭氧兩種燈管可選。

I.不存在抗藥性，殺菌效果更徹底。

J.發光方向有指向性，不是裸燈的360度

K.功率選擇一般是30W和40W（輸出效率相對較高）

L.燈體機械性能強，不易變形；表面經噴塑抗UV工藝處理，防生銹，防腐，防變色，不易磨損。塑料件為阻燃材料，耐壓，耐高溫，抗UV。

M.內置電子鎮流器，啟動快，無頻閃。

（2）消毒應用：

一體化支架殺菌消毒燈廣泛用于室內空氣和物體表面的殺菌消毒，運用的方式是直接照射，在室內無人的情況下可采取紫外線燈懸吊式進行殺菌，

要求是：室內安裝紫外線消毒燈(30W紫外線燈，在1.0米處的強度>90uW/cm2)的數量為平均每立方米不少于1.5W照射時間不少于30min。

廣泛的運用在以下場所進行空氣和物體表面消毒，保持空氣和物體表面的衛生。通過對環境內空氣和表面的消毒來達成消毒的效果。

一般被運用到以下場所：

A. 醫院

B. 幼兒園

C.學校

D.食品廠

E.化妝品廠

F.鞋業

G.流水線

H.廚房

I.衛生間

J.消毒柜

K. 空氣凈化器

L.潔凈廠房等等

一體化殺菌燈光效率高，光輸出約90%，結構設計合理，是大空間所首選的殺菌產品，燈尺寸可以根據設計選取（30W和40W規格燈效率最高）。

殺菌效果：與其他紫外線產品對比，支架燈是除醫院所用紫外線裸燈外，殺菌效果和性價比最高的燈種。通過對空氣和物體表面的殺菌，能夠提到預防交叉感染，降低發病率。

 1. 智能殺菌面板燈

(1)產品特點

A. 可與現有家具面板燈共用安裝位不占額外空間，照明與殺菌共用。

B. 照明+殺菌；照明+殺菌+空氣凈化多功能可選。

C. 根據需求有臭氧和無臭氧可選。

D. 可根據不同場景進行智能功能設定：定時，藍牙，遙控，紅外感應等智能模塊，在滿足殺菌消毒的同時，更好的保護好用戶。

E. 無線智能控制器，讓操作更簡單，方便，快捷，安全。

F. 人體感應器，當檢測到人員進入時自動切斷。

G.智能警示燈，提醒殺菌燈工作中。

H.多重安全自我保護功能，防止在人員進入過程中紫外線對人體造成傷害。同時，在紫外線燈工作時避免人員誤操作導致照明產品工作，節約用電。

I.納米技術殺菌：是將附著在有效介質上的納米顆粒通過特定光源的照射，與周圍的水、空氣中的氧發生作用后產生具有極強的氧化，還原能力的“電子-空穴”對的一種技術。這種“電子-空穴”對能在室溫下將空氣或水中的有機污染物和部分無機污染物予以光解消除，將其直接分解成無害無味的物質，并能破壞細菌的細胞壁，殺滅細菌，從而達到對污水、廢氣的處理和殺菌目的的技術。照明和殺菌同時進行，應用范圍廣，無時間要求的局限。納米殺菌有光/無光皆可抗菌抗病毒，有人無人狀態下均可提供24小時的保護，無刺激性氣味或有害氣體產生，健康環保。

(2)消毒應用

因面板燈的適用場景一般運用于家具和室內照明，根據產品特點可以用于以下場所應用：

A. 臥室，書房

B. 教室

C. 辦公室

D. 廚房

E. 衛生間

F. 陽臺

G. 醫院

智能殺菌面板燈的適用場景相對一體化殺菌燈來說運用場景相對少，在已經使用面板燈的場所來說，進行功能替換是不錯的選擇，照明與殺菌一起，還可以根據需求增加空氣凈化功能。在殺菌的同時，對空氣進行凈化。

殺菌效果：對于辦公室，潮濕環境（衛生間、廚房）來說是比較好的殺菌產品，有臭氧功能的殺菌能夠對遮擋空間進行消毒，臭氧會有特殊的刺激性氣味，要及時的通風換氣；納米技術殺菌可時時殺菌，有人無人都可進行，健康環保無傷害。

2. 智能庭院殺菌燈

（1）產品特點

A. 可與現有庭院燈集成，一燈兩用，夜間照明和殺菌。

B.  根據需求有臭氧和無臭氧可選

C.  可根據不同場景進行智能功能設定：定時，藍牙，遙控，紅外感應等智能模塊來減少紫外線工作過程中對人體傷害。

D. 人體感應器，當檢測到人員進入時自動切斷。

E. 智能警示燈，提醒殺菌燈工作中。

F. 防水，防潮

G. 人體安全電壓設計，可充電。

(2)消毒應用

智能庭院殺菌燈相比其他殺菌類產品來說，運用的場所相對單一。一般運用于庭院或者公園中消毒。在使用過程中需要特別注意的就是安全防護，避免因錯誤操作而導致紫外線對人體傷害。

3. 智能移動便攜式殺菌燈

（1）產品特點

A. 產品樣式多樣化，輕便小巧(保齡球，外星人，殺菌棒，臺燈，話筒等等形狀)

B. 創意造型符合大眾審美觀，可以根據需求進行個性化的外觀設計

C. 攜帶方便，對出差旅行的消費者來說是個不錯的選擇

D. 可定時，遙控，紅外感應，APP等智能模塊，滿足殺菌消毒的同時，能夠保護好用戶。

E. 運用于空間較小或者物件表面的殺菌消毒

F. 使用方便，操作簡單

G. 一般以充電電池款為主

H. 無死角殺菌

(2) 消毒應用

由于該產品特性：小巧，攜帶方便，可移動等功能被廣泛運用在以下場所，特別適合出差和旅行人士使用：

A. 出差旅行對行李箱、酒店床單、牙刷，茶杯等物件消毒

B. 小面積衣柜消毒

C. 手機消毒

D. 冰箱消毒

E. 車內消毒

F. 洗衣機

G. 櫥柜

H. 飲用水消毒

I. 寵物屋

J. 魚缸

K. 嬰兒用品

智能移動便攜式殺菌燈主要用于小空間，出差，旅行者是個不錯的選擇，因產品設計的局限，所選用的殺菌燈一般是小功率的殺菌燈為主。所以，在使用過程中的時間相對要長一點來達到更好的殺菌效果。同時，可以根據需求增加臭氧功能殺菌效果會更好。

殺菌效果：建議選擇增加臭氧產品一起使用效果更佳

（3）居家妙用技巧

4. 壁掛式紫外線殺菌燈

（1）產品特點

A.它由石英紫外線殺菌燈管和燈箱構成

B.一般采用兩支或多支相燈管組合

C.純物理殺菌，無二次污染。

D.快速，高效。

E.輸入采用國標三插電源線，可接地，具有漏電保護功能，安全可靠。

F.外殼采用鋁合金，輕巧、耐用、永不生銹的特點。

G.安裝方式采用不銹鋼鎖鏈懸掛，方便快捷。

K.有臭氧和無臭氧兩種燈管可選。

L.內置電子鎮流器，啟動快，無頻閃。

M.產品可以內置定時器，遙控器或紅外感應器，豐富產品性能和增加用戶體驗感。

（2）消毒應用

壁掛式殺菌臺燈相比一體化殺菌臺燈來說，優勢在于可以在有插座的地方接通后直接使用，無需另外在安裝線路。安裝上相比之下簡單，易操作。主要適用于以下場所：

A. 醫療衛生

B. 制藥工業

C. 學校

D. 工廠

E. 廚房

I. 養殖場

J. 除甲醛

K. 地下室除異味等場所殺菌消毒。

壁掛式殺菌燈，由于燈具的遮擋系數，又由于壁掛式殺菌燈通常是單面利用，加裝反光板，其光效率也只有50%多。所以，一般在空間相對小的地方殺菌效果更佳。

6、殺菌消毒車

1）、產品技術參數：

   電源：220V  50Hz

    功率：30W×2支   /  100W X 2 支（高氣壓氣體放電燈）

    G13 陶瓷燈頭   雙端石英玻璃直管長：  895mm

    紫外線波長：253.7nm

    輻射強度：≥125μw (單支)       ≥250μw (雙支)     低氣壓

              ≥390μw (單支)       ≥780μw (雙支)     高氣壓

    燈管調整角度：1-180度

    消毒時間：0-120分鐘 可調

    車高：1060mm 腳輪長：355mm  腳輪寬：340mm

2）、功能特點：

    1、帶360度車輪，移動方便；

    2、有語音提醒功能，提醒人員離開現場，確保人員安全使用；

    3、自動延時30秒開啟，確保人員離開現場，

    4、有檔位可選擇。紫外線殺菌燈才開始工作

    5、可折疊，方便存儲；

    6、有定時功能，方便自動關燈

3）、適用場所：

幼兒園、學校、醫院、商場、辦公室、賓館、酒店、KTV、餐廳、飲食服務業、食品制造業、畜牧業、家禽飼養業等公共場所消毒殺菌。

廣東智多多殺菌消毒產品目錄

標準要求： GB 28235—201 1     紫外線空氣消毒器安全與衛生標準

GB19258-2012       紫外線殺菌燈

生產許可： WS 628 - 2018       消毒產品衛生安全評價技術要求

檢測設備：  短波紫外線輻照計    UVC254

附：一種智能護眼殺菌燈專利證書↓

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