紫外線以及紫外線感測器

1、紫外線說明

紫外線是一種電磁波，波長小於可見光，大部分地球表面的紫外線來自太陽，紫外線是傷害性光線的一種，經由皮膚的吸收，會傷害DNA，當DNA遭受破壞、細胞會因而死亡或是發展成不能控制的癌細胞，這就是瘤形成的初期。紫外線已被確定與許多疾病的產生有關；例如：皺紋、晒傷、白內障、皮膚癌、視覺損害與免疫系統的傷害。當紫外線照射人體或生物體后，發生生理變化。不同波長的紫外線的生理作用不同。根據紫外線對生物作用，在醫療上把紫外線劃分為不同的波段：黑斑紫外線(UVA)在320—400納米波段；紅斑紫外線或保健射線(UVB)在280～320納米波段；滅菌紫外線(UVC)在200～280納米波段；致臭氧紫外線在180～200納米波段。

2、各個波段紫外線說明：

（1）UVC：

波長200-280nm的紫外光線。短波紫外線在經過地球表面同溫層時被臭氧層吸收。不能達到地球表面，對人體產生重要作用。因此，對短波紫外線應引起足夠的重視。

（2）UVB

波長315－280nm的紫外線。中波紫外線對人體皮膚有一定的生理作用。此類紫外線的極大部分被皮膚表皮所吸收，不能再滲入皮膚內部。但由於其階能較高，對皮膚可產生強烈的光損傷，被照射部位真皮血管擴張，皮膚可出現紅腫、水泡等癥狀。長久照射皮膚會出現紅斑、炎症、皮膚老化，嚴重者可引起皮膚癌。中波紫外線又被稱作紫外線的晒傷（紅）段，是應重點預防的紫外線波段。

（3）UVA

波長400－315nm的紫外線。長波紫外線對衣物和人體皮膚的穿透性遠比中波紫外線要強，可達到真皮深處，並可對錶皮部位的黑色素起作用，從而引起皮膚黑色素沉著，使皮膚變黑，起到了防禦紫外線，保護皮膚的作用。因而長波紫外線也被稱做「晒黑段」。長波紫外線雖不會引起皮膚急性炎症，但對皮膚的作用緩慢，可長期積累，是導致皮膚老化和嚴重損害的原因之一。由此可見，防止紫外線照射給人體造成的皮膚傷害，主要是防止紫外線UVB的照射；而防止UVA紫外線，則是為了避免皮膚晒黑。在歐美，人們認為皮膚黝黑是健美的象徵，所以反而在化妝品中要添加晒黑劑，而不考慮對長波紫外線的防護。這種觀點已有所改變，由於認識到長波紫外線對人體可能產生的長期的嚴重損害，所以人們開始加強對長波紫外線的防護。

根據生物效應的不同，將紫外線按照波長劃分為四個波段：

UVA波段，波長320～400nm，又稱為長波黑斑效應紫外線。它有很強的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的長波紫外線有超過98%能穿透臭氧層和雲層到達地球表面，UVA可以直達肌膚的真皮層，破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維，將我們的皮膚晒黑。360nm波長的UVA紫外線符合昆蟲類的趨光性反應曲線，可製作誘蟲燈。300-420nm波長的UVA紫外線可透過完全截止可見光的特殊著色玻璃燈管，僅輻射出以365nm為中心的近紫外光，可用於礦石鑒定、舞台裝飾、驗鈔等場所。

UVB波段，波長275～320nm，又稱為中波紅斑效應紫外線。中等穿透力，它的波長較短的部分會被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收，只有不足2%能到達地球表面，在夏天和午後會特彆強烈。UVB紫外線對人體具有紅斑作用，能促進體內礦物質代謝和維生素D的形成，但長期或過量照射會令皮膚晒黑，並引起紅腫脫皮。紫外線保健燈、植物生長燈發出的就是使用特殊透紫玻璃（不透過254nm以下的光）和峰值在300nm附近的熒光粉製成。

UVC波段，波長200～275nm，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力最弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層完全吸收。短波紫外線對人體的傷害很大，短時間照射即可灼傷皮膚，長期或高強度照射還會造成皮膚癌。紫外線殺菌燈發出的就是UVC短波紫外線。

波長100～200nm，又稱為真空紫外線。它的穿透能力極弱。它能使空氣中的氧氣轉化成臭氧，稱為臭氧發生線。

3，紫外線的作用以及危害

紫外線的作用

紫外線在化學方面主要用於塗料固化，顏料固化，光刻。在生物學方面主要用於紫外線滅菌法，促進植物生長，誘殺蚊蟲。在一起分析上主要用於礦石，藥物，食品分析。

紫外線的致黑斑作用：波長在320～400納米的紫外線又叫長波紫外線。該波段的紫外線生物作用較弱，但它對人體照射后使皮膚變黑，皮膚有明顯的色素沉著作用，這就是紫外線的黑斑作用。該波段的紫外線可強烈地刺激皮膚，使皮膚新陳代謝加快、皮膚生長力加強和使皮膚加厚。A波紫外線是治療皮膚病的重要波段，像牛皮癬、白癜風等疾病。

紫外線滅菌作用，短波紫外線對微生物的破壞力極強，當該波段的紫外線照射細菌體后，細胞的核蛋白和核糖核酸(DNA)強烈地吸收該波段的能量，它們之間的鏈被打開斷裂，從而使細菌死亡。如，用紫外線汞燈或金屬鹵化物燈對空氣和食品滅菌。

紫外線對人體的保健作用。波長在280—320納米的月波紫外線照射人體后，能引起皮膚肌體的光化學過程和光電反應，使皮膚產生許多活性物質，從而起到健康保健的作用。目前採用紫外線照射調節高級神經的功能、改善睡眠、降低血壓。經常接受紫外線照射能加強白血球的吞噬能力，增強人的免疫功能。

紫外線的危害

免疫功能下降；對遺傳因子的深度傷害；皮膚癌、白內障發病幾率增加；背後和手腳的色斑癌的發病率增加；造成皮膚暗沉、老化、斑點、皺紋；癌前病變狀態的日光角化症的增加；長期照射短波的紫外線可能會引起牙齒痛；紫外線也會促使傢具及陳設加速老化褪色。故需要紫外線感測器來檢測紫外線的強度，達到可控的目的。

4,紫外線感測器

紫外線感測器是感測器的一種，可以利用光敏元件通過光伏模式和光導模式將紫外線信號轉換為可測量的電信號。最早的紫外線感測器是基於單純的硅，但是根據美國國家標準與技術研究院的指示，單純的硅二極體也響應可見光，形成本來不需要的電信號，導致精度不高。GaN的紫外線感測器，其精度遠遠高於單晶硅的精度，成為最常用的紫外線感測器材料。目前紫外線感測器材料主要是GaN和SiC這兩大類。

GaN材質的感測器目前知名度比較高的是韓國Genicom的紫外線感測器，感測器的波段從200-510nm均有相對應的感測器來檢測。

針對UVA波段，主要有IIC、電流、電壓輸出方式的感測器。在智能穿戴以及一些要求感測器體積儘可能小或者對PCB尺寸要求比較小的場所可以使用GUVA-C32SM或者GUVA-S12SD（SMD3528封裝）。

針對一些要求溫度穩定性比較高的場所，還有金屬TO-46（GUVA-T11GD-L）、TO-39（GUVA-T21GD-U）、TO-5（GUVA-T21GH）封裝產品。TO-5封裝的產品裡面都集成了運算放大電路，0-5V模擬量輸出。方便使用。主要運用於UVA燈的檢測，UV固化等。

UVB感測器主要是用於檢測B波段的LED燈、皮膚光療儀以及UVI檢測。UVI指數指標主要是針對B波段的紫外線而言的。主要運用到的型號有GUVB-C31SM(IIC輸出)，GUVB-T11GD-L（電流輸出）、GUVB-T21GH（0-5V輸出）。

UVC感測器由於具有日盲特性，除了用於紫外線消毒監測上，還可以用於火焰探測。火焰探測的前提條件是感測器能夠檢測極低輻射強度的紫外線，同時感測器的暗電流必須非常低，這樣SiC材質的感測器就能滿足需求目前知名度比較高的是德國Sglux的SiC紫外線感測器。該類型感測器能夠耐高溫以及強紫外線輻射。該廠商的感測器代表型號有SG01D，該感測器TO-5封裝，帶有聚光鏡，在10uw/cm²輻射強度下可以輸出350nA的電流。感光晶元面積可以從0.06mm²~36mm²。同時該產商TOCON-ABC系列可以在1.8pw/cm²~18w/cm²的範圍內都有相對應的感測器來監測。能應對各種各樣的需求。具體產品以及規格參數可以到www.isweek.cn下載。

紫外線感測器的圖片：

SMD封裝：

TO封裝：

產品主要應用以及配套：