Tapa bakteereja UVC-LEDeillä!
Inhimillinen taistelu viruksia vastaan on jatkunut jo pitkään. Kemiallisten desinfiointiaineiden kyky tappaa on rajallinen vain siksi, että mikro-organismit, kuten virukset ja bakteerit, voivat kehittää vastustuskykyä. Ultraviolettivalo (UV) on tehokkaampi tapa desinfioida ja steriloida vettä, ilmaa ja pintoja, mikä tekee siitä tehokkaamman aseen koronavirusta vastaan.
Wuhan Huoshenshanin sairaalan hoitohenkilökunnan suojavaatteiden desinfioimiseksi uuden koronaviruksen leviämisen estämiseksi ulkopuolelle rakennettiin paikallisesti UVC-LEDeillä varustettu desinfiointiteltta, joka on upouusi desinfiointimenetelmä. Huoneeseen, jonka pinta-ala on 1,5 m x 0,75 m x 2 m, asennetaan monikerroksinen synteettinen kuituseinä, ja katon, seinän ja lattian heijastavat pinnat on varustettu amerikkalaisen toimittajan Bolbin UVC-säteilijöillä. 30 sekunnin desinfiointiprosessin aikana UVC-LED annosteltiin nopeudella 6mJ / cm2 ja kirkkaus oli aina 200 μW / cm2. Valon 265-280 nm: n aallonpituus tuhoaa geneettisen tiedon, mikä katkaisee viruksen leviämisen tai estää sitä tartuttamasta muita soluja.
Keinotekoinen UV-lähde
Elohopeapohjaisia säteilylähteitä on jo pitkään käytetty UV-valon tuottamiseen, kuten kaasua, jossa käytetään matalapaine- ja keskipaineisia elohopeahöyrylamppuja (Hg), jotka tuottavat valoa 185–405 nm:n spektrissä kaasupurkaus-UV-valolla. Hehkupurkausta voidaan käyttää myös ultraviolettivalon tuottamiseen spektrialueella 185-405 nm ultraviolettikylmien katodiputkien (UV-CCL- tai UV-lamput) avulla.
UV-LEDit lähettävät UV-säteitä spektrialueella 227-405 nm elektroluminesenssin kautta. Kun UVC-LED-valoja käytetään, aallonpituudet ovat erityisen lyhyitä (välillä 260-270nm) voimakkaimman germiodaalisen vaikutuksen aikaansaamiseksi. Kuvassa 1 havainnollistetaan cryptosporidiumin esimerkkiä, loisesta, joka on erityisen altis tarttuvuudelle puhdistamattomassa juomavedessä. Muilla taudinaiheuttajilla, bakteereilla ja viruksilla on hyvin samanlaiset ominaisuudet.
LED-valot tarjoavat myös erinomaisen vakaan spektritehon tietyissä lämpötilaolosuhteissa lähes rajattomalla määrällä kytkentäjaksoja, mikä tekee niistä ihanteellisia liikkuville ratkaisuille, jotka vaativat täyden valon tehon viipymättä.
Useita aseita
Ultraviolettivalon aallonpituusalue on 100-400 nm ja se on näkymätön paljaalla silmällä. Niiden taajuudet on jaettu UVA-, UVB- ja UVC-nauhoihin, ja eri kaistoilla on erilaisia vaikutuksia organismeihin.
LED-valojen avulla voimme melkein päättää, minkä aallonpituuden valita. UVB- ja UVC-säteisiin verrattuna UVA-LEDeillä, joiden aallonpituus on 315-400 nm, on vahvempi tunkeutuminen dispergoituneisiin biologisiin kudoksiin, kuten ihmisen ihoon. UVA-LED-valoja voidaan käyttää esimerkiksi hammaslääketieteessä ja kosmetiikassa, kuten solariumissa ja kynsistudioissa. Teollisuudessa UVA-LED-valoja käytetään hartsien, liimojen ja maalien parantamiseen.
UVB LED-säteiden aallonpituudet ovat 280-315 nm ja niillä on suhteellisen heikko tunkeutuminen dispergoituneeseen biologiseen kudokseen, mutta ne ovat hajanaisempia. UVB-säteet edistävät D-vitamiinin muodostumista kehossa, minkä vuoksi UVB-LED-valoja käytetään pääasiassa valohoidossa ja dermatologisissa hoidoissa.
Ei suojaa UVC-säteiltä
UVC-LEDien korkeaenerginen valo on yhä hajallaan biologisessa kudoksessa. Nämä säteet, joiden aallonpituus on 100-280 nm, eivät tunkeudu kudokseen erityisen syvälle, mutta voivat polttaa suojaamatonta ihoa. Koska maapallon ilmakehän otsonikerros imee auringonvalon luonnollista UVC-säteilyä, mikään maapallolla ei ole rakentanut puolustusmekanismia UVC-säteitä vastaan, eikä viruksia ja bakteereja. Tämä haavoittuvuus tekee keinotekoisesta UVC-valon säteilytyksestä erityisen tehokkaan sterilointi- ja desinfiointimenetelmän.
Kuva 1: Cryptosporidium ja muut bakteerit ja virukset ovat herkimpiä UVC-LED-säteille, joten UVC-LEDien aallonpituudet ovat tehokkaimpia. Lähde: Stanley
UVC-LEDit käytännössä
Jokainen mikro-organismi reagoi eri tavalla UVC-säteilyyn, minkä vuoksi säteilyn voimakkuus on mukautettava haluttuun sukupuuttoasteeseen, joka on tapettujen mikro-organismien määrä. UV-säteilyn voimakkuus on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön, mikä tarkoittaa, että UV-säteily menettää tehokkuutensa nopeasti etäisyyden kasvaessa säteilylähteestä, minkä vuoksi steriloitavien esineiden tulisi olla mahdollisimman lähellä lähetintä.
Virukset, mukaan lukien uusi koronavirus, ovat usein ilmassa, joten UVC-LEDit suositellaan käytettäväksi ilmastointijärjestelmissä. Halutun sukupuuttonopeuden lisäksi on otettava huomioon myös ilmavirran ja ilmavirran geometria.
Ultraviolettivalo, jonka aallonpituus on 254 nm, on osoitettu olevan erityisen tehokas mikro-organismien tappamisessa, vaikka se voi olla haitallista iholle ja silmille, kun sitä käytetään suoraan. Toisaalta "far-ultravioletti" valo (207-222 nm) voi myös inaktivoida suurimman osan ilmassa olevista taudinaiheuttajista vahingoittamatta altistunutta ihmiskudosta.
Desinfioi pinnat
Myös muut virukset ja bakteerit voivat levitä pintojen läpi, mukaan lukien influenssa, norovirus, rotavirus, streptokokki ja salmonella. Jos suuremmat pinnat puhdistetaan, Lextarin pienitehoinen PU35CL1.0 UVC LED olisi sopiva tuote, jonka teho on 2-4 mW ja 20mA; sitä voidaan käyttää myös juomien pastörointiin, antibakteeristen elintarvikkeiden pakkaamiseen ja hammasharjojen puhdistamiseen.
Pienemmissä asennuksissa Bolb esittelee kompaktit keskitehoiset S3535-DR100-W272-P40 UVC-LEDit, joiden koko on 3,5 x 3,5 x 0,9 mm3. Kun dc-virrankulutus on 40 mW ja virta vain 100 mA, se erottuu maailman alhaisimmalla virrankulutuksella ja alhaisimmalla lämpöteholla.
Suuritehoisessa segmentissä Bolb esitteli S6060-DR250-W272-P100 UVC LED-valon, tehokkaimman komponentin, jonka DC-tehonkulutus on 100 mW 250 mA: ssa.
Bolbin UVC-LEDit soveltuvat erityisen hyvin juomaveden käsittelyyn ja veden desinfiointiin uima-altaissa tai matkailuautoissa sekä sovelluksiin, joihin liittyy tiukempia säteilyn voimakkuusvaatimuksia (W/m2), kuten teollisuuden suodatusjärjestelmät, ilmanpuhdistimet, lääketieteelliset desinfiointilaatikot ja pölynimuri.
Kuva 2: Suuri teho - Bolbin suuritehoisten UVC-LEDien virrankulutus on 100 mW 250 mA: ssa (asennuksen kanssa ja ilman)
UV-LED-valojen valintaperusteet
UV-ledien keskeinen valintakriteeri on palkkikulma, jota tarvitaan joissakin sovelluksissa. Bolbin UVC-LEDien sädekulma on 150°, ja niitä voidaan tarkentaa edelleen Ledilin linsseillä tarpeen mukaan. Koska tämä vähentää säteilytettävää pintaa, se lisää myös säteilevää energiaa neliömetriä kohti, mikä tarkoittaa, että samaa energiatehoa käytettäessä tarvitaan vähemmän altistumisaikaa. Erilaiset UV-linssit, joissa on yhteensopiva lasi, mahdollistavat säteilytehon helpon säätämisen eri tarkoituksiin. UV-linsseissä Ledil käyttää erityistä silikonilaatua, joka on erityisesti yhteensopiva UVC-aallonpituuksien kanssa, sekä alumiinipeilejä, joilla on korkea heijastavuus kaikille UV-aallonpituuksille, erityisesti desinfiointisovelluksiin.
Muita UV-LED-valojen valintaperusteita ovat kansalliset UV-standardit, eri materiaalien heijastavuus (kuva 3), lämmönhallinta, ohjaimet, virrankulutus ja käänteinen neliölaki, jotka määrittävät, miten säteen voimakkuus vähenee, kun se siirtyy pois lähteestä.
Kuva 3: Eri materiaaleilla on eri UV-heijastustasot, jotka on otettava huomioon suunnitteluvaiheessa.
Bolbin Blazarin pintapäästöjen aiheuttajat täyttävät monet näistä kriteereistä. Tässä UVC-moduulissa on 25 LEDiä (5×5) ja 55° heijastin 2 W: n tehokkaan tehon saavuttamiseksi, kun taas virrankulutus on vain 1,25A.
Kehitteillä on tällä hetkellä Multi-UV LED -tuotteita. He käyttävät kahden aallonpituussiruja, jotka tuottavat useita UV-aallonpituuksia, kuten UVA ja UVC, mikä tekee niistä monipuolisen aseen viruksia, bakteereja ja muita taudinaiheuttajia vastaan.
