光線消毒方案，紫外LED如何助力抗疫

疫情期間，人們?yōu)榱硕沤^病毒的傳播，也開始關(guān)注起消滅病毒的有效途徑，其中之一就是紫外線消毒燈，那么紫外線究竟能不能消滅冠狀病毒呢？

在國家衛(wèi)生健康委印發(fā)的《新型冠狀病毒肺炎診療方案》中提到，“病毒對紫外線和熱敏感”。在不少測試下，已經(jīng)證實了一定量的紫外線照射是可以消滅冠狀病毒的。但世界衛(wèi)生組織的官方辟謠中同樣提到，“紫外線燈不應(yīng)用于手部或其他皮膚部位的消毒，因為紫外線輻射會導(dǎo)致紅斑（皮膚過敏）。”因為紫外線消毒燈的大火，國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員也在近日批準發(fā)布了《紫外線消毒器衛(wèi)生要求》。

事實上，紫外線殺毒已經(jīng)是老生常談了，但這其中的紫外線并不是廣義上的紫外線，而是特定波段的紫外線。常用于殺毒的紫外線一般是短波紫外線UV-C，其波長范圍在200 nm到280nm之間。這個波長范圍下的紫外線雖然穿透能力弱，卻依然能對人體皮膚造成傷害，所以往往紫外線消毒燈都是用來為隨身物品或日常用具消毒的。

紫外線殺毒原理

與化學(xué)方法的水消毒不同，紫外線可以通過物理作用快速滅活微生物。紫外線滅活是通過損害微生物的核酸。在254nm左右的短波紫外線能量會被細胞RNA和DNA吸收，在相鄰核苷酸之間形成新鍵。而相鄰分子間的二聚體，尤其是胸腺嘧啶的二聚體是最常見的光化學(xué)損傷，可以阻礙DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄功能，從而阻止病毒復(fù)制和感染。

考慮到紫外線消毒燈確實能夠?qū)崿F(xiàn)非人體范圍的消毒，那接下來我們看看TI為此設(shè)計的紫外殺菌盒方案。

紫外殺菌盒系統(tǒng)框圖（無電池版本） / TI

供電與充電

該方案的供電部分用了UCC28911這款調(diào)頻+調(diào)幅混合控制的Flyback控制器，集成了700V MOSFET，最高可實現(xiàn)12W的輸出功率，而且無需外部檢流電阻，系統(tǒng)待機功耗可低至30mW以下。

85到265V的交流電經(jīng)過該控制器后，為揚聲器和紫外線LED輸出5V的供電，同時經(jīng)過TLV74233這款線性穩(wěn)壓器為MSP430單片機輸出穩(wěn)定的3.3V電壓，TLV742P的輸入輸出壓降低至0.85V，靜態(tài)電流極低，同時有著主動輸出放電和過流保護的功能。

紫外殺菌盒的系統(tǒng)框圖（有電池版本） / TI

以上是附有電池的紫外殺菌盒框圖，運用 BQ25619管理電池充電。當(dāng)輸入5V1A的充電電流時，充電效率可達94%，并配有I2C接口靈活控制充電和系統(tǒng)設(shè)置。為了追求更快的充電速度，也可以將其替換為獨立式充電管理器件BQ25616，做到3A的最大充電電流。

LED驅(qū)動

TPS61169簡化原理圖 / TI

針對指示型的LED燈，該方案采用了LP5012 LED驅(qū)動器，而紫外光LED則選用了TPS61169作為LED驅(qū)動器。后者是一款升壓型LED驅(qū)動器，集成了開路保護適用于驅(qū)動單個LED或LED串，用于面板背光照明。

MCU

MSP430FR211x功能方框圖 / TI

該方案的主控部分選用了MSP430FR211x，一款低成本的MCU，擁有極小的封裝（QFN24 3x3mm）和極低的功耗，工作模式（3V）下可以做到120μA/MHz的電流，非常適合紫外殺菌盒這種便攜設(shè)備。

由TI的方案我們不難看出，紫外線消毒方案其實和普通的便攜LED照明方案沒有太大區(qū)別，也是分為充電供電、LED驅(qū)動和MCU主控三個部分。這兩者強調(diào)的都是低功耗、充電效率。不過選擇紫外線LED燈珠時，設(shè)計者務(wù)必要選擇UV-C波段的燈珠，其它波段的紫外線接觸人體后可能會造成更大傷害。

本文由電子發(fā)燒友綜合報道，內(nèi)容參考TI，轉(zhuǎn)載請注明以上來源。