Ubij bacile z UVC LEDS!
Človeški boj proti virusom traja že dolgo časa. Kemična razkužila so omejena le v njihovi sposobnosti za ubijati, ker lahko mikroorganizmi, kot so virusi in bakterije, razvijejo odpornost. Ultravijolična (UV) svetloba je učinkovitejša metoda razkuževanja in sterilizacije vode, zraka in površin, zaradi česar je učinkovitejše orožje proti koronavirusu.
Da bi razkužili zaščitna oblačila medicinskega osebja v bolnišnici Wuhan Huoshenshan, da bi preprečili širjenje novega koronavirusa na zunanjost, je bil lokalno zgrajen šotor za razkuževanje z UVC LED, ki je popolnoma nova metoda razkuževanja. V prostoru s površino 1,5m x 0,75m x 2m je vgrajena večplastna sintetična stena iz sintetičnih vlaken, odbojne površine stropa, stene in tal pa so opremljene z UVC oddajniki ameriškega dobavitelja Bolb. Med 30-sekundnim postopkom razkuževanja je UVC LED odmerek 6mJ/cm2, svetlost pa je bila vedno 200μW/cm2. Valovna dolžina svetlobe od 265 do 280nm uničuje genetske informacije in s tem odreže širjenje virusa ali preprečuje, da bi okužil druge celice.
Umetni UV vir
Viri sevanja na osnovi živega srebra so že dolgo uporabljeni za proizvodnjo UV svetlobe, kot je plin z uporabo nizkotlačne in srednjetlačne živosparne (Hg) sijalke, ki proizvajajo svetlobo v spektru od 185 do 405nm z UV svetlobo za odvajanje plina. Praznjenje sija se lahko uporablja tudi za ustvarjanje ultravijolično svetlobo v spektralni razpon od 185 do 405 nm z ultravijolično hladno katodne cevi (UV-CCL ali UV žarnice).
UV-led oddaja UV žarke v spektru od 227 do 405 nm skozi elektroluminescencijo. Pri uporabi UVC LED so valovne dolžine še posebej kratke (med 260 in 270nm), da zagotovijo najmočnejši germicidni učinek. Slika 1 ponazarja primer kriptosporida, parazita, ki je še posebej dovzeten za prenos v nenastavljeni pitni vodi. Drugi patogeni, bakterije in virusi imajo zelo podobne značilnosti.
LED-ji zagotavljajo tudi odlično stabilno spektralen izhod v posebnih temperaturnih pogojih z praktično neomejenim številom ciklov preklopa, zaradi česar so idealni za mobilne rešitve, ki zahtevajo popolno svetlobno izhodno moč brez odlašanja.
Več orožja
Ultravijolična svetloba ima razpon valovne dolžine od 100 do 400 nm in je nevidna golim očesom. Njihove frekvence so razdeljene na UVA, UVB in UVC pasov, različne pasovi pa imajo različne učinke na organizme.
LED nam omogoča, da se precej odločimo, katero valovno dolžino izbrati. V primerjavi z UVB in UVC žarki imajo UVA LED z valovnimi dolžinami od 315 do 400nm močnejši prodor v razpršena biološka tkiva, kot je človeška koža. UVA LED-je lahko uporabljate na področjih, kot so zobozdravstvo in kozmetika, kot so solarij studii in studii za nohte. V industriji se UVA LED uporablja za zdravljenje smol, lepil in barv.
UVB LED žarki imajo valovne dolžine od 280 do 315nm in imajo razmeroma šibek prodor razpršenega biološkega tkivo, vendar so bolj razpršeni. UVB žarki spodbujajo nastanek vitamina D v telesu, zato se UVB LED uporablja predvsem pri fototerapiji in dermatoloških zdravljenjih.
Brez zaščite pred UVC žarki
Visokoenergetska svetloba iz UVC LED-jev je vse bolj raztresena v biološkem tkivu. Ti žarki, ki imajo valovne dolžine od 100 do 280 nm, ne prodrejo v tkivo posebej globoko, ampak lahko gorijo nezaščiteno kožo. Ker ozonska plast v Zemljini atmosferi absorbira sončno svetlobo naravnega UVC sevanja, nič na Zemlji ni zgradilo obrambnega mehanizma proti UVC žarkom, prav tako ne virusov in bakterij. Zaradi te ranljivosti je umetno obsevanje svetlobe UVC še posebej učinkovita metoda sterilizacije in razkuževanja.
Slika 1: Kriptosporidij in druge bakterije in virusi so najbolj občutljivi na UVC LED žarke, zato so valovne dolžine UVC LED najbolj učinkovite. Vir: Stanley
UVC LED v praksi
Vsak mikroorganizem se različno odziva na UVC sevanje, zato je treba intenzivnost sevanja prilagoditi želeni stopnji izumrtja, kar je število pobitih mikroorganizmov. Intenzivnost UV sevanja je v inverznem sorazmerju s kvadratom razdalje, kar pomeni, da UV sevanje hitro izgubi učinkovitost, saj se razdalja od sevalnega vira povečuje, zato bi morali biti predmeti, ki jih je treba sterilizirati, čim bližje oddajnik.
Virusi, vključno z novim koronavirusom, so pogosto v zraku, zato so UVC-jevi LED-ji priporočljivi za uporabo v klimatskih sistemih. Poleg želene stopnje izumrtja je treba upoštevati tudi pretok zraka in geometrijo pretoka zraka.
Ultravijolična svetloba z valovno dolžino 254nm je pokazala, da je še posebej učinkovita pri ubijanju mikroorganizmov, čeprav je lahko škodljiva za kožo in oči, ko se nanese neposredno. Po drugi strani pa lahko "daljno-ultravijolična" svetloba (od 207 do 222 nm) tudi široko inaktivira večino patogenov, ki se prenesejo v zrak, ne da bi pri tem ogulili izpostavljeno človeško tkivo.
Razkuževanje površin
Po površinah se lahko širijo tudi drugi virusi in bakterije, vključno z gripo, norovirusom, rotavirusom, streptokokom in salmonelo. Če je treba sanizirati večje površine, bi bila Lextarjeva majhna moč PU35CL1.0 UVC LED primeren izdelek z izhodom 2-4mW in 20mA; uporablja se lahko tudi za pasteuriziranje pijač, za pakiranje Antibakterijske hrane in saniranje zobnih ščetk.
Pri manjših instalacijah Bolb uvaja kompaktne srednje moči S3535-DR100-W272-P40 UVC LED iz velikosti 3,5 x 3,5 x 0,9mm3. Z enosmerno porabo energije 40mW in tekom le 100mA izstopa z najnižjo porabo energije in najnižjo izhodno toploto na svetu.
V segmentu visoke moči je Bolb predstavil UVC LED S6060-DR250-W272-P100, najmočnejšo komponento z enosmerno porabo energije 100mW pri 250mA.
Bolbove UVC LED so še posebej primerne za obdelavo pitne vode in razkuževanje vode v bazenih ali RV-jih, pa tudi za aplikacije, ki vključujejo strožje zahteve glede intenzivnosti sevanja (W/m2), kot so industrijski filtrirni sistemi, čistilniki zraka, škatle za medicinsko razkuževanje in sesalnik.
Slika 2: Visoko izhodno - UVC LED-ji z visoko močjo bolba imajo porabo energije 100mW pri 250mA (z in brez montaže)
Izbirna merila za UV LED
Ključni izbirni kriterij za UV LED je kot snoba, ki je potreben v nekaterih aplikacijah. Bolb's UVC LEDS imajo kot snoja 150° in se lahko dodatno osredotočijo z Ledil objektivi, kot je potrebno. Ker to zmanjšuje obsevanje površine, poveča tudi sevalno energijo na kvadratni meter, kar pomeni, da je pri uporabi iste izhodne energije potreben manj časa izpostavljenosti. Različne UV leče z združljivim steklom omogočajo enostavno nastavitev izhoda obsevanja za različne namene. Za UV objektive Ledil uporablja posebno stopnjo silikona, ki je posebej združljiva z UVC valovno dolžino, kot tudi aluminijasta ogledala z visoko odbojnostjo za vse UV valovne dolžine, še posebej za aplikacije za dezfekcijo.
Druga izbirna merila za UV LED vključujejo nacionalne UV standarde, odbojnost različnih materialov (slika 3), toplotno upravljanje, voznike, porabo električne energije in inverzno kvadratno pravo, ki določajo, kako se intenzivnost svetlobnega snoda zmanjšuje, ko se oddalje od vira.
Slika 3: Različni materiali imajo različne ravni UV odsev, ki jih je treba upoštevati med fazo projektiranja.
Bolbov blazar površinski oddajnik izpolnjuje veliko teh meril. Ta UVC modul ima 25 LED (5×5) in 55° reflektor za doseganje 2W učinkovite izhodne moči, medtem ko je poraba energije le 1,25A.
Trenutno razvija multi-UV LED izdelke. Uporabljajo žetone z dvojno valovno dolžino, ki prinašajo več UV valovnih dolžin, kot sta UVA in UVC, zaradi česar so vsestransko orožje proti virusom, bakterijam in drugim patogenom.
