適當的照明、與空氣供應系統的協調和減少污染是潔淨室的重要考慮因素。
潔淨室/無塵室對指定照明系統的設計師提出了許多挑戰，這並不神秘。 潔淨室照明將根據房間的用途、分類和天花板送風配置而有所不同。 在理想情況下，照明系統應提供良好的可見度，並在設計時考慮到污染控制問題——電磁場的產生和可清潔性。 但在此之前，必須對基本原理、照明要求、可用樣式和燈具結構進行徹底檢查。
基本面
考慮到基本原理，照明系統的目的是提供可見性。 初始成本、能源和維護成本等問題通常會影響大多數設施的照明設計決策，但對於潔淨室設施，照明設備的成本通常不到總預算的 1%。 與潔淨室 HVAC 和工藝設備的電力需求相比，與照明相關的能源成本通常是最低的。 然後，潔淨室照明的重點變成了適當的照明、與空氣供應系統的協調以及減少對空間中獨特環境和過程的污染。
美國的照明亮度單位是英尺燭光，等於每平方英尺 1 流明。流明用於描述光源的光輸出（光通量）。由於精度要求或需要注意的物體尺寸極小，潔淨室所需的英尺燭光水平在歷史上一直很高。照度水平因潔淨室內的不同工藝區域而異。鼓勵工程師或照明設計師審查潔淨室內的每個過程區域，以確定要執行的任務類型和所需的照明水平。
大多數潔淨室的表面往往具有很強的反射性。天花板、牆壁和地板的大部分或全部都是亮白色的，表面有琺瑯。但是，正在重新檢查牆壁和地板材料顏色選項以改善用戶環境。
空氣供應系統進一步使照明佈置和間距複雜化。在更嚴格的潔淨室等級中，大部分或全部天花板由送風過濾板組成，沒有為嵌入式照明設備留出空間；然而，周到的設計過程必須確保最佳的視覺舒適度和效率，以支持潔淨室中的任務執行。正如我們將看到的，有多種照明解決方案——大多數使用熒光燈。
照明系統可以使用多種不同的燈類型。白熾燈、高強度放電燈和熒光燈最常用於住宅、商業和工業設施。熒光燈因其能效高、維護成本低和使用壽命長而幾乎總是用於潔淨室環境。
熒光燈要考慮的關鍵特性是色溫、顯色指數 (CRI) 和流明輸出。色溫描述了房間內的居住者如何感知光源。色溫以開爾文度數衡量，範圍從 9000K（呈現藍色）到 1500K（呈現橙紅色）。通常，燈的指定溫度介於 4000K（稱為冷）和 3100K（稱為暖）之間。溫度在 3500K 左右的燈被認為是“中性”的，通常在潔淨室中指定。
顯色性描述了光源對彩色物體外觀的影響。 CRI 範圍從 0 到 100，大多數燈的範圍從 60 到 90 CRI。一般來說，CRI 越高，房間內物體的顏色外觀就越準確。通常為潔淨室指定 CRI 為 85 的燈。
流明額定值可能因所使用的燈而異。指定具有更高初始流明的燈將減少達到所需英尺燭光水平所需的燈具數量。但是，應審查燈具的數量及其間距，以在整個空間內產生均勻的照明水平。
熒光燈在紫外 (UV) 光譜中產生一些能量，這可能對某些潔淨室過程有害。紫外線過濾可以通過透鏡屏蔽或管子覆蓋燈來實現。然而，這種屏蔽將可見光轉換為黃色，這對乘員來說並不令人滿意。雖然屏蔽可能僅將照明水平降低 10% 到 20%，但由於顏色偏移，感知的照明水平似乎更低。
可能需要增加照明水平以實現所需的視力。在某些潔淨室應用中，可能需要產生高水平紫外線以減少細菌或其他生物污染物的燈。
照明燈具中需要鎮流器來為燈提供所需的啟動電壓和工作電流。鎮流器中使用的兩種基本技術是電磁技術和電子技術。
電磁鎮流器使用電抗器和變壓器來驅動燈，多年來一直是標準。由於更高的能源效率，如今電子鎮流器更常用；然而，電子鎮流器會產生諧波電流，這可能會導致電力系統出現問題。除非進行了詳細的諧波研究，否則鎮流器的總諧波失真水平應指定為 10% 或更低。
鎮流器和燈可以產生低頻和高頻的電磁場。低頻和高頻電磁場都會干擾敏感設備。高頻場通常稱為“RFI 噪聲”，可以在電源導體上傳輸並輻射到空間中。在電源線上傳輸的 RFI 可以被固定裝置製造商安裝的 RFI 濾波器阻止，或者從電氣分銷商處購買以進行現場安裝。這種濾波器對磁性鎮流器和更節能的電子鎮流器都有效。由燈產生並通過透鏡通過空間輻射的 RFI 通常比鎮流器產生的能量水平低，但也可能具有破壞性。
低頻磁場也可能被固定裝置輻射到潔淨室空間中，並可能干擾敏感設備。低頻場通常以毫高斯 (mg) 為單位表示，強度隨著與源距離的平方而減弱。通常，在兩英尺或更遠的距離內，照明設備的輸出將低於兩到三毫高斯。
潔淨室用戶經常對照明設備的電磁干擾表示擔憂。遠程定位鎮流器或提供特殊屏蔽的請求應基於性能規範和可用的測試數據。工程師應要求有關可能對潔淨室過程設備造成乾擾的頻率範圍和場強水平的規範。在購買或安裝之前，可以使用手持式儀表在現場或實驗室環境中測試建議的固定裝置。
燭光要求
整個潔淨室設施的英尺燭光 (fc) 要求各不相同，從機械/電氣室的 30 fc 到潔淨室的 100 fc 或更多。一些涉及食品檢驗和分級的潔淨室應用需要至少 150 英尺燭光。工程師應與潔淨室工作人員一起確定空間內每個區域的適當英尺燭光要求。
聯邦標準 209（現為 209E）的修訂版 B 最初包含對主要潔淨室區域 100 fc 的要求。在實踐中，在大多數潔淨室應用中，100 fc 被視為過高且不利於眼睛舒適度。此外，在 ISO 4 級（10 級）和更低級別的潔淨室中獲得 100 fc 可能很困難，因為大部分天花板空間專用於空氣過濾器。嘗試獲得 100 fc 會減少過濾器可用的潔淨室天花板空間並降低整體能源效率。對現有潔淨室的調查顯示，60 到 80 fc 範圍內的照明水平足夠。這些照明水平似乎可以滿足用戶的舒適度和大多數類型的潔淨室過程。
潔淨室/無塵室燈具具類型
基本的潔淨室固定裝置類型有淚珠式(淚滴型)、嵌入式、表面安裝和整體式天花板網格。夾具類型的選擇通常取決於潔淨室分類。
多年來，淚珠式(淚滴型)燈具一直是潔淨室照明的標準。在處理 ISO 4 級（Fed-Std-209E 10 級）或更好的潔淨室時，天花板上的大部分可用空間都分配給了空氣過濾器。剩下的唯一位置直接在天花板網格的通道下方。固定裝置本身被設計成符合空氣動力學的形狀——或者是淚珠的形狀。
這種設計的目的是盡量減少從天花板送風口向下進入房間的層流氣流的干擾。
通常與淚滴形固定裝置相關的主要問題是它們在天花板下方延伸 6 到 8 英寸，從而減少了潔淨室空間的有效淨空高度。使用較小直徑的燈可以使用較低輪廓的淚珠，並且僅在天花板下方延伸三到四英寸。
具有 ISO 5 級（100 級）或更高等級的潔淨室在天花板上可能有足夠的空閒區域以容納 234 或 232 個嵌入式固定裝置。嵌入式固定裝置通常由天花板網格支撐，並位於墊圈法蘭或凝膠填充通道內，以保持氣密密封。無論潔淨室等級如何，嵌入式夾具外殼都需要完全可靠的密封。在固定裝置維護期間，即使外殼中的微小開口也將允許來自天花板格柵上方的空氣供應的顆粒進入潔淨室。
當空間需要過濾器和燈時，嵌入式固定裝置也可以與 HEPA 空氣過濾器結合使用。這種固定裝置通常用於小型的預製潔淨室。燈具採用開放式頂部凹進，並用丙烯酸百葉窗代替透鏡，用作照明燈具和空氣輸送模塊。它們用於最嚴格的潔淨室，其中整個天花板區域必須用送風模塊覆蓋。
頂部通常設計用於容納標準的 42 或 48 英寸。 HEPA 過濾器，以及由 HVAC 承包商提供和安裝的空氣處理罩。外殼必須完全沒有微小的開口，否則通過固定裝置的高速空氣會將污染物從壓力通風系統中拉出並將它們輸送到潔淨室。這些流通式燈具通常在每個燈上都有金屬條，可提供結構剛性、可靠的燈啟動、最佳燈輸出和燈在氣流中的穩定性。
表面貼裝夾具通常僅在由於站點特定限製而無法使用另一種配置時才使用。一般而言，表面貼裝夾具僅適用於 ISO 7 級（10,000 級）或更高級別的潔淨室或潔淨室實用程序（灰色區域）。它們的形狀不能成為空氣動力學的，並且氣流的一些湍流是不可避免的。
為了適應天花板中照明和空氣過濾器相互衝突的空間需求，並作為淚滴形固定裝置的替代品，製造商開發了模塊化天花板系統，在網格通道中內置集成燈。這些系統允許不間斷的層流氣流，避免可能使大型設備的搬入/搬出複雜化的懸掛障礙物，並且可以提供 90fc 的燭光水平。通常，這些天花板採用大型組裝模塊，每 2 英尺就有一個預接線的燈具。這種吊頂系統可以減少燈具之間所需的佈線量。
燈具構造
污染控制是任何潔淨室的主要設計目標。必須徹底評估並儘量減少進入潔淨室的任何潛在污染源。照明燈具應進行污染評估。不幸的是，沒有既定的標準來對特定潔淨室等級的固定裝置進行資格預審。美國國家衛生基金會 (NSF) 確實提供食品、製藥、醫療或其他 FDA 應用中使用的材料的清單和測試。應要求在這些應用中使用的固定裝置帶有 NSF 列表標記。製造商經常宣傳固定裝置適用於潔淨室，但沒有數據或標準資格來證實他們的說法。
潔淨室固定裝置的材料和結構類型差異很大。由於沒有針對特定潔淨室分類的公認標準，工程師或照明設計師需要仔細評估任何提議的燈具。一般來說，建議在 ISO 5 級（100 級）到 ISO 3 級（1 級）潔淨室中使用的固定裝置由粉末塗層鋼、陽極氧化鋁或不銹鋼製成。
在 NFS/FDA 應用中，通常需要不銹鋼。
此外，固定裝置應在鏡片和鏡框周圍進行氣密密封。應仔細檢查襯墊材料的除氣性和對清潔溶劑的耐受性。整體固定裝置結構應該在所有區域都感覺堅固、緊密連接或密封，在輕微劃傷時不應剝落或脫落顆粒，並且觸感光滑。
嵌入式固定裝置的門框通常有多種材料、結構細節和關閉方法。框架可以由鋁、碳鋼或不銹鋼製成，並且可以一體成型或由擠壓部件組裝而成。由於其成本優勢，在潔淨室工藝允許的情況下，最常指定擠壓鋁門。如果潔淨室活動需要經常清洗，例如在 NSF/FDA 或動物研究診所，通常指定一體式不銹鋼門，並使用埋頭螺釘完成門關閉。
鏡片材質一般為亞克力，但偶爾會使用玻璃。鏡片應倒置，光滑的一面朝下，以確保密封並易於清潔。均勻的棱鏡結構最常見，但提供對稱/非對稱光分佈的組合結構可用於特殊應用。鏡頭向下投射光線，用於一般照明，以補充特定的任務照明。
潔淨室/無塵室對設計和指定照明系統提出了許多挑戰。潔淨室/無塵室流程的關鍵任務性質需要對照明設備進行徹底的分析、規範和放置。
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