UV 是什麼？ 全面了解 UV 光的分類與應用波長
根據大氣層與臭氧層的過濾作用，太陽輻射中的紫外線中約有 95% 為 UVA、約 5% 為 UVB，而 UVC 幾乎完全被 臭氧層吸收，無法到達地表。(依地區、大氣狀況會略有不同)
UV光的歷史與演進
UV為Ultra Violet的縮寫，中文稱為紫外光，代表比紫光波長更短的光，是人眼無法看見的不可見光。
一直以來，UV光就一直存在於太陽光線裡，直到1801年才正式被一位德國科學家發現它的存在，
到了1878年，人們發現了太陽光中的紫外線具有殺菌消毒作用。
1901 年和 1906 年人類先後發明了水銀光弧這一人造紫外光源和傳遞紫外光性能較好的石英材質燈管，正式開啟了人造UV光源的使用。
直到近幾年來，人們又陸續發明的新的UV光源，像是UV LED以及準分子UV燈等。
UV 紫外線
UV光的分類：UVA UVB UVC差異比較
UV光依波長可分類為UVA、UVB與UVC，目前可商業化的UV LED能涵蓋250nm以上的所有波長。三種類型的UV光主要應用的領域也大不相同，以下表格比較各波段紫外線的特性、波長範圍、生物效應及紫外光的實際應用
Type | Wavelength Range | Characteristics | Effects | Applications |
|---|---|---|---|---|
UVA
| 320–400 nm | 波長最長 穿透力強，可穿透雲層和玻璃，達到皮膚真皮層 | 造成皮膚老化和皺紋，增加皮膚癌風險 | 美黑燈、醫療治療、UV膠固化、檢測設備 |
UVB | 280–320 nm | 波長中等 部分被大氣層吸收，主要影響皮膚表層 | 是曬傷的主要原因，長期暴露增加癌症風險 | |
UVC | 100–280 nm | 波長最短 能量最高，但幾乎全部被地球臭氧層吸收，無法到達地表 | 人造UVC需避免接觸，可能損害皮膚與眼睛 |
如何製造UVC
UVC光具有良好的殺菌能力，但由於這個波段在進入地球前幾乎完全被臭氧層吸收，無法直接從自然環境中取得UVC。隨著科技進步，已開發出人造方式來產生 UVC 光源。
以下是三種 UVC 製造技術：
汞燈技術
使用低壓汞燈發出主要為 254 nm 的紫外光，因含汞環境問題，逐漸被替代
- 成熟技術，已廣泛應用
- 成本相對較低
UV LED 技術
透過半導體材料（如 AlGaN）發出特定波長的紫外光，製造成本高，效率仍有待提高
- 壽命長、無汞環保
- 可定製多波長
准分子燈
透過激發二聚體的自發發射產生紫 外線輻射的氣體放電燈，需求特別是在半導體製造、生物醫學和環境科學等領域
- 紫外光發光效率高，容易實現大面積輻射
- 開啟和運作不受周圍環境溫度影響
工業UV LED常見應用
UVC殺菌原理
UV光能夠破壞微生物的DNA或RNA分子結構，使微生物死亡或不能繁殖，從而達到殺菌、消毒的目的
殺菌消毒：使用波長為 254 nm vs 265 nm
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254 nm 是傳統低壓汞燈的波長，DNA 吸收效率高
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265 nm 更接近 DNA 的最大吸收峰值，且對材料的穿透性更佳，適合各種殺菌應用
最佳殺菌波長大約在265nm
因此265nm的UVC LED是目前殺菌效益最好的光源，其他UVC波長也俱備殺菌效果，但愈偏離265nm效果就逐漸遞減，需要更多的能量才能達成相同的殺菌力
量化UV光的份量
常用的是光劑量(Dose)，單位是J/cm^2
光劑量=UV輻射照度(W/cm^2)X時間(sec)，每種微生物都可以透過實驗去驗證殺菌所需的光劑量，但UVC LED是這幾年才開始發展，大多數的實驗數據還是以UV汞燈去進行
222nm UV準分子燈
這兩三年中出現了一種新的222nm UV準分子燈，因為此波長特性的關係，對人體的傷害比其他殺菌燈來的較小，但其殺菌效率仍不如265nm光源，
並且準分子燈的壽命不佳，價格也非常高，尚未普及於殺菌應用市場
