Zabijte bakterie pomocí UVC LED!
Lidský boj proti virům trvá již dlouhou dobu. Chemické dezinfekční prostředky mají pouze omezenou schopnost zabíjet, protože mikroorganismy, jako jsou viry a bakterie, si mohou vyvinout rezistenci. Ultrafialové (UV) světlo je účinnější metodou dezinfekce a sterilizace vody, vzduchu a povrchů, díky čemuž je účinnější zbraní proti koronaviru.
Za účelem dezinfekce ochranných oděvů zdravotnického personálu v nemocnici Wuhan Huoshenshan, aby se zabránilo šíření nového koronaviru ven, byl lokálně postaven dezinfekční stan s UVC LED, což je zcela nová metoda dezinfekce. V místnosti o ploše 1,5 mx 0,75 m x 2 m je instalována vícevrstvá stěna ze syntetických vláken a reflexní povrchy stropu, stěny a podlahy jsou vybaveny UVC zářiči od americký dodavatel Bolb. Během 30sekundového procesu dezinfekce UVC LED dávkovala 6 mJ/cm2 a jas byl vždy 200 μW/cm2. Vlnová délka světla 265 až 280 nm ničí genetickou informaci, a tím zamezuje šíření viru nebo mu brání infikovat další buňky.
Umělý zdroj UV záření
Zdroje záření-na bázi rtuti se již dlouho používají ke generování UV světla, jako je plyn pomocí nízko-tlakových a středotlakých-rtuťových-výbojek (Hg), které produkují světlo ve spektru 185 až 405 nm plynovým výbojem UV záření. Doutnavý výboj lze také použít ke generování ultrafialového světla ve spektrálním rozsahu 185 až 405 nm pomocí ultrafialových trubic se studenou katodou (UV-CCL nebo UV lampy).
UV LED vyzařují UV záření ve spektrálním rozsahu od 227 do 405 nm prostřednictvím elektroluminiscence. Při použití UVC LED jsou vlnové délky zvláště krátké (mezi 260 a 270 nm), aby poskytovaly nejsilnější germicidní účinek. Obrázek 1 ukazuje příklad Cryptosporidium, parazita, který je zvláště náchylný k přenosu v nečištěné pitné vodě. Ostatní patogeny, bakterie a viry vykazují velmi podobné vlastnosti.
LED také poskytují vynikající stabilní spektrální výstup za specifických teplotních podmínek s prakticky neomezeným počtem spínacích cyklů, díky čemuž jsou ideální pro mobilní řešení, která vyžadují plný světelný výkon bez zpoždění.
Více zbraní
Ultrafialové světlo má rozsah vlnových délek 100 až 400 nm a je pouhým okem neviditelné. Jejich frekvence se dělí na pásma UVA, UVB a UVC a různá pásma mají na organismy různé účinky.
LED diody nám umožňují do značné míry rozhodnout, jakou vlnovou délku zvolit. Ve srovnání s UVB a UVC paprsky mají UVA LED s vlnovými délkami 315 až 400 nm silnější průnik do rozptýlených biologických tkání, jako je lidská kůže. UVA LED lze použít v oblastech jako je stomatologie a kosmetika, jako jsou solária a nehtová studia. V průmyslu se UVA LED používají k vytvrzování pryskyřic, lepidel a barev.
UVB LED paprsky mají vlnové délky 280 až 315nm a mají relativně slabou penetraci rozptýlené biologické tkáně, ale jsou více difúzní. UVB paprsky podporují tvorbu vitaminu D v těle, proto se UVB LED používají především ve fototerapii a dermatologické léčbě.
Žádná ochrana proti UVC paprskům
Vysoce{0}}energetické světlo z UVC LED se stále více rozptyluje v biologické tkáni. Tyto paprsky, které mají vlnové délky 100 až 280 nm, nepronikají tkání zvlášť hluboko, ale mohou popálit nechráněnou kůži. Vzhledem k tomu, že ozónová vrstva v zemské atmosféře pohlcuje přirozené UVC záření slunečního světla, nic na Zemi nevybudovalo obranný mechanismus proti UVC paprskům, stejně jako viry a bakterie. Tato zranitelnost činí umělé ozařování UVC světlem zvláště účinnou metodou sterilizace a dezinfekce.
Obrázek 1: Cryptosporidium a další bakterie a viry jsou nejcitlivější na UVC LED paprsky, proto jsou vlnové délky UVC LED nejúčinnější. Zdroj: Stanley
UVC LED v praxi
Každý mikroorganismus reaguje na UVC záření jinak, proto je třeba intenzitu záření přizpůsobit požadované rychlosti vymírání, což je počet usmrcených mikroorganismů. Intenzita UV záření je nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti, což znamená, že UV záření se vzrůstající vzdáleností od zdroje záření rychle ztrácí svou účinnost, proto by předměty, které je třeba sterilizovat, měly být co nejblíže emitor.
Viry, včetně nového koronaviru, se často přenášejí vzduchem, proto se UVC LED doporučují pro použití v klimatizačních systémech. Kromě požadované rychlosti extinkce je třeba vzít v úvahu také proudění vzduchu a geometrii proudění vzduchu.
Ukázalo se, že ultrafialové světlo s vlnovou délkou 254nm je zvláště účinné při zabíjení mikroorganismů, i když při přímé aplikaci může být škodlivé pro kůži a oči. Na druhou stranu „daleké-ultrafialové“ světlo (207 až 222 nm) může také široce inaktivovat většinu vzdušných patogenů, aniž by poškodilo exponovanou lidskou tkáň.
Dezinfikujte povrchy
Jiné viry a bakterie se mohou šířit také povrchy, včetně chřipky, noroviru, rotaviru, streptokoka a salmonely. Pokud mají být dezinfikovány větší povrchy, je vhodný nízkoenergetický PU35CL1 Lextar.{2}} UVC LED by byl vhodný produkt s výkonem 2-4mW a 20mA; lze jej také použít k pasterizaci nápojů, k balení antibakteriálních potravin a dezinfekci zubních kartáčků.
Pro instalace v menším měřítku představuje Bolb kompaktní UVC LED diody S3535-DR100-W272-P40 se středním výkonem S3535-DR100-W272-P40 o rozměrech 3,5 x 3,5 x 0,9 mm3. Se spotřebou stejnosměrného proudu 40mW a proudem pouhých 100mA vyniká nejnižší spotřebou energie a nejnižším tepelným výkonem na světě.
V segmentu vysokého výkonu představil Bolb S6060-DR250-W272-P100 UVC LED, nejvýkonnější komponent se spotřebou stejnosměrného proudu 100 mW při 250 mA.
UVC LED diody Bolb jsou zvláště vhodné pro úpravu pitné vody a dezinfekci vody v bazénech nebo RV, stejně jako pro aplikace vyžadující přísnější požadavky na intenzitu záření (W/m2), jako jsou průmyslové filtrační systémy, čističky vzduchu, lékařské dezinfekční boxy a vysavače.
Obrázek 2: Vysoký výkon - Vysoce výkonné UVC LED diody Bolb mají spotřebu energie 100 mW při 250 mA (s montáží a bez ní)
Kritéria výběru pro UV LED
Klíčovým kritériem výběru pro UV LED je úhel paprsku, který je vyžadován v některých aplikacích. Bolb UVC LED mají úhel paprsku 150 stupňů a lze je podle potřeby dále zaostřovat pomocí čoček Ledil. Protože se tím zmenšuje ozařovaný povrch, zvyšuje se také zářivá energie na metr čtvereční, což znamená, že při použití stejného výdeje energie je zapotřebí kratší doba expozice. Různé UV čočky s kompatibilním sklem umožňují snadné nastavení výkonu ozáření pro různé účely. Pro UV čočky používá Ledil speciální druh silikonu, který je specificky kompatibilní s UVC vlnovými délkami, a také hliníková zrcadla s vysokou odrazivostí pro všechny UV vlnové délky, zejména pro dezinfekční aplikace.
Mezi další kritéria výběru pro UV LED patří národní UV standardy, odrazivost různých materiálů (obrázek 3), tepelný management, ovladače, spotřeba energie a zákon inverzní čtverce, které určují, jak se intenzita paprsku snižuje, když se vzdaluje od zdroje.
Obrázek 3: Různé materiály mají různé úrovně odrazu UV záření, které je třeba vzít v úvahu ve fázi návrhu.
Povrchové zářiče Bolb Blazar splňují mnoho z těchto kritérií. Tento UVC modul má 25 LED (5×5) a 55° reflektor pro dosažení efektivního výkonu 2W při spotřebě energie pouze 1,25A.
V současné době vyvíjíme produkty Multi-UV LED. Používají čipy se dvěma-vlnovými délkami, které poskytují více vlnových délek UV záření, jako je UVA a UVC, což z nich dělá všestrannou zbraň proti virům, bakteriím a dalším patogenům.
