紫外線 - UV應(yīng)用指南
PART A) 活用紫外線 - UV傳感器
1. 紫外線傳感器(UV傳感器)可以做什么?
盡管存在著對(duì)人體的影響，例如曬傷和色斑，但適量暴露于紫外線可以達(dá)到健康的效果。在工業(yè)領(lǐng)域中，紫外線被廣泛用于照射、滅菌和火焰檢測(cè)等，并且根據(jù)應(yīng)用可以獲得各種效果。
安全可靠地使用不可見(jiàn)紫外線的一種方法，是使用可以高精度檢測(cè)紫外線的「UV傳感器」。 這一次從「安全性」和「確定性」的角度，介紹UV傳感器的功能和使用方法，來(lái)支持紫外線的安全使用。
2. 「紫外線」的定義
紫外線(UV、Ultraviolet)是指波長(zhǎng)比人眼可見(jiàn)光短的波長(zhǎng)(400 nm或更短)的光。 它分為三個(gè)波長(zhǎng)帶：UVA(315-400nm)，UVB(280-315nm)和UVC(100-280nm)。
落在地球表面的陽(yáng)光中包含UVA和部分UVB。UVC不會(huì)到達(dá)表面，因?yàn)樗怀粞鯇游樟恕?/p>
UVA、UVB和UVC對(duì)人體的影響：
UVA(315-400nm)：直達(dá)真皮層，會(huì)造成累積損傷。是造成色斑和皺紋的原因。
UVB(280-315nm)：到達(dá)表皮層，會(huì)造成皮膚發(fā)紅的曬傷，梗是皮膚癌識(shí)成因之一。
UVC(100-280 nm)：對(duì)DNA具有破壞性。但也能將其應(yīng)用于殺菌。
3. 紫外線健康的一面
紫外線，特別是UVB，雖對(duì)人體造成不良影響，但另一方面，接觸適量能保持健康。
暴露于紫外線下，人體會(huì)產(chǎn)生維生素D。 維生素D具有促進(jìn)食物中鈣吸收的特性，因此暴露于紫外線有助于維持骨骼健康，尤其是預(yù)防骨質(zhì)疏松癥。
但是，當(dāng)暴露于紫外線中，人無(wú)法通過(guò)皮膚或眼睛，感知到該紫外線的量是在健康水平，還是已屬于危險(xiǎn)界線。
因此，需要「UV傳感器」來(lái)測(cè)量不可見(jiàn)的紫外線。
4. 活用紫外線 - 在安全性和可靠性方面是否還有改進(jìn)的余地?
在工業(yè)領(lǐng)域中，使用人工發(fā)射紫外線的「紫外線燈/ LED」的輻照裝置被廣泛用于固化和消毒應(yīng)用。
但是，僅利用紫外線照射裝置不能確認(rèn)「是否確實(shí)照射了紫外線」或「照射量是否在規(guī)定范圍內(nèi)」。
而使用「UV傳感器」就能檢查紫外線照射裝置，以更可靠、更安全地照射紫外線。
PART B) 紫外線傳感器使用方法及電路示例
1. 紫外線傳感器「S-5420A」
S-5420A是一種Si(硅)光電二極管，通過(guò)內(nèi)置的高靈敏度和低靈敏度紫外光電二極管之差，并切割可見(jiàn)光分量，可以高精度檢測(cè)紫外線分量。
它對(duì)包括紫外線的光起反應(yīng)，輸出電流根據(jù)紫外線的強(qiáng)度而變化。
小型可表面安裝(2.55 x 1.56 mm)的封裝，使它易于集成到各種應(yīng)用中，從小型設(shè)備到工業(yè)設(shè)備也都可以。
2. 測(cè)量紫外線的強(qiáng)度和累積量
S-5420A可以測(cè)量太陽(yáng)光的紫外線強(qiáng)度。
如果使用配備有S-5420A的紫外線測(cè)量?jī)x，并將其與「紫外線指數(shù)(UV index)」*鏈接，就可以判斷當(dāng)時(shí)的紫外線強(qiáng)度。
*世衛(wèi)組織和環(huán)境部建議使用「紫外線指數(shù)」作為紫外線防護(hù)指標(biāo)，該指數(shù)表示影響人體(主要是皮膚)的紫外線強(qiáng)度。
左圖顯示了S-5420A演示機(jī)和高精度紫外線指數(shù)儀之間的測(cè)量數(shù)據(jù)比較。(兩種測(cè)量?jī)x器在相同條件下測(cè)量紫外線。)從該圖可以看出，S-5420A演示機(jī)和高精度紫外線指數(shù)儀可以獲得幾乎相同的紫外線指數(shù)值。
另外，通過(guò)將S-5420A與微型計(jì)算機(jī)等組合，可以獲得在一定時(shí)間段(例如一天)內(nèi)曝光了多少紫外線的累積指數(shù)。
如將此技術(shù)應(yīng)用于可穿戴設(shè)備，可確保生活中所接觸到的紫外線，在不超過(guò)每種皮膚類型指定的MED值(危害皮膚的紫外線最少值)*的范圍內(nèi)，及吸收足夠產(chǎn)生維生素D的紫外線量。
*參考：
國(guó)立環(huán)境研究所地球環(huán)境研究中心「維生素D產(chǎn)生/紫外線量信息詞匯表」
3. 實(shí)時(shí)控制紫外線照射裝置的分量
S-5420A能更輕松、更可靠地控制從UV照射設(shè)備輸出的UV分量。紫外線照射器在工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛使用。
在沒(méi)有紫外線傳感器的紫外線照射裝置的情況下，維持紫外線的強(qiáng)度是非常困難的。為了調(diào)節(jié)紫外線，有必要使用紫外線測(cè)量裝置定期(例如每天一次)進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)。
通過(guò)安裝S-5420A在設(shè)備中，就能隨時(shí)測(cè)量和調(diào)節(jié)紫外線強(qiáng)度。
如果紫外線燈/ LED由于某種原因熄滅，則會(huì)發(fā)出警報(bào)。另外，為使紫外線燈/ LED的照明均勻，抑制制造品的偏差，也可設(shè)置S-5420A。
電路示例：S-5420A檢測(cè)被照射物體從UV-LED光源接收的光量，控制UV-LED的光量，以保持由微機(jī)設(shè)置的恒定量。
(當(dāng)被照射的物體是液體時(shí)：通過(guò)用S-5420A檢測(cè)液體透過(guò)光的強(qiáng)度，可以將透射后的照射光量控制為恒定，且不受液體的透明度影響)
4. 提高驗(yàn)鈔機(jī)的準(zhǔn)確性
紫外線傳感器S-5420A對(duì)于利用紫外線的驗(yàn)鈔機(jī)也有貢獻(xiàn)。
例如，可以通過(guò)用紫外線照射鈔票并使用S-5420A檢測(cè)透射和反射的紫外線來(lái)判斷鈔票的真?zhèn)巍?/p>
5. 簡(jiǎn)易檢測(cè)紫外線
以S-5420A來(lái)實(shí)現(xiàn)更輕松地可視化紫外線的方法，可以通過(guò)該電路使LED閃爍，來(lái)判斷紫外線的強(qiáng)度和量。
將應(yīng)用電路的模塊連接到如袋子或遮陽(yáng)罩上，可以通過(guò)查看LED的閃爍速度，來(lái)判斷當(dāng)前所處陽(yáng)光中包含的紫外線量是否安全。
● 簡(jiǎn)易「檢測(cè)紫外線」電路示例
電路示例使用了紫外線傳感器S-5420A和弱信號(hào)檢測(cè)IC S-5471。
S-5420A受到紫外線照射時(shí)，輸出差分電流，電荷會(huì)累積在外部連接的電容中。當(dāng)電壓達(dá)到恒定水平時(shí)，弱信號(hào)檢測(cè)IC S-5471的輸出高電平，并點(diǎn)亮LED。
FET在LED點(diǎn)亮的同時(shí)打開(kāi)，電容的累積電荷會(huì)放電，LED就會(huì)熄滅。
只要繼續(xù)被紫外線照射，就會(huì)連續(xù)重復(fù)上述操作，并且閃爍LED。
當(dāng)紫外線微弱時(shí)，電容中的電荷累積時(shí)間變長(zhǎng)，LED需較長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)閃爍。當(dāng)紫外線變強(qiáng)，電容中的電荷累積時(shí)間變短，LED在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)閃爍。
從「安全性」和「確定性」的角度來(lái)看，紫外線傳感器S-5420A支持具多樣性地利用紫外線。
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