Убий микроби с UVC светодиоди!
Човешката борба срещу вирусите продължава отдавна. Химическите дезинфектанти са ограничени само в способността им да убиват, защото микроорганизмите, като вируси и бактерии, могат да развият резистентност. Ултравиолетова (UV) светлина е по-ефективен метод за дезинфекциране и стерилизиране на вода, въздух и повърхности, което го прави по-ефективно оръжие срещу коронавируса.
За да се дезинфекцира защитното облекло на медицинския персонал в болница Ухан Хуошеншан, за да се предотврати разпространението на новия коронавирус отвън, на местно ниво е построена палатка за дезинфекция с светодиоди UVC, която е чисто нов метод за дезинфекция. В стая с площ от 1.5m x 0.75m x 2m е инсталирана многослойна синтетична влакнеста стена, а отразяващите повърхности на тавана, стената и пода са оборудвани с UVC излъчватели от американския доставчик Bolb. По време на 30-секундния процес на дезинфекция UVC светодиодът дозират при 6mJ/cm2 и яркостта винаги е 200μW/cm2. Дължината на вълната от 265 до 280nm на светлината унищожава генетичната информация, като по този начин отрязва разпространението на вируса или му пречи да зарази други клетки.
Изкуствен UV източник
Източниците на радиация, базирани на живак, отдавна се използват за генериране на UV светлина, като газ, използващ лампи с ниско налягане и живачно-парни (Hg) под налягане, които произвеждат светлина в спектъра от 185 до 405nm чрез газоразрядна UV светлина. За генериране на ултравиолетова светлина в спектралния диапазон от 185 до 405 nm може да се използва и за генериране на ултравиолетова светлина от 185 до 405 nm посредством ултравиолетови епруветки от студен катод (UV-CCL или UV лампи).
UV светодиодите излъчват UV лъчи в спектралния диапазон от 227 до 405 nm чрез електролуминисценция. Когато се използват UVC светодиоди, дължините на вълната са особено кратки (между 260 и 270nm), за да осигурят най-силния гермициден ефект. Фигура 1 илюстрира примера на Cryptosporidium , паразит, който е особено податлив на предаване в непочистена питейна вода. Други патогени, бактерии и вируси проявяват много сходни характеристики.
Светодиодите също така осигуряват отличен стабилен спектрален изход при специфични температурни условия с практически неограничен брой цикли на превключване, което ги прави идеални за мобилни решения, които изискват пълна светлинна мощност без забавяне.
Множество оръжия
Ултравиолетовата светлина има обхват на дължината на вълната от 100 до 400 nm и е невидима с невъоръжено око. Техните честоти са разделени на UVA, UVB и UVC ленти, а различните ленти имат различни ефекти върху организмите.
Светодиодите ни позволяват до голяма степен да решим коя дължина на вълната да изберем. В сравнение с UVB и UVC лъчи, UVA светодиодите с дължини на вълната от 315 до 400nm имат по-силно проникване в диспергирани биологични тъкани като човешка кожа. Светодиодите uVA могат да се използват в области като стоматология и козметика, като студия за тен и студия за нокти. В промишлеността, UVA светодиоди се използват за излекуване на смоли, лепила и бои.
UVB LED лъчите имат дължини на вълните от 280 до 315nm и имат сравнително слабо проникване на разпръсната биологична тъкан, но те са по-дифузни. UVB лъчите насърчават образуването на витамин D в организма, поради което UVB светодиодите се използват главно при фототерапия и дерматологични лечения.
Без защита срещу UVC лъчи
Високоенергийната светлина от Светодиодите на UVC все повече се разпръсква в биологичната тъкан. Тези лъчи, които имат дължини на вълните от 100 до 280 nm, не проникват в тъканта особено дълбоко, но могат да изгорят незащитена кожа. Тъй като озоновият слой в земната атмосфера абсорбира естествената UVC радиация на Слънчевата светлина, нищо на Земята не е изградило защитен механизъм срещу UVC лъчите, нито пък вирусите и бактериите. Тази уязвимост прави изкуственото UVC светлинно облъчване особено ефективен метод за стерилизация и дезинфекция.
Фигура 1: Cryptosporidium и други бактерии и вируси са най-чувствителни към UVC LED лъчи, така че дължините на вълната на UVC светодиоди са най-ефективни. Източник: Стенли
UVC светодиоди на практика
Всеки микроорганизъм реагира по различен начин на UVC лъчението, поради което интензивността на радиацията трябва да бъде адаптирана към желаната степен на изчезване, което е броят на убитите микроорганизми. Интензивността на UV радиацията е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, което означава, че UV радиацията губи ефективността си бързо, тъй като разстоянието от източника на радиация се увеличава, поради което обектите, които трябва да бъдат стерилизирани, трябва да бъдат възможно най-близо до излъчвача.
Вирусите, включително новият коронавирус, често се пренасят по въздуха, така че uVC светодиодите се препоръчват за използване в климатичните системи. В допълнение към желания процент на изчезване трябва да се има предвид и геометрията на въздушния поток и въздушния поток.
Доказано е, че ултравиолетовата светлина с дължина на вълната 254nm е особено ефективна при убиване на микроорганизми, въпреки че може да бъде вредна за кожата и очите, когато се прилага директно. От друга страна, "далеч-ултравиолетова" светлина (207 до 222 nm) също може като цяло да инактивира повечето пренасяни по въздуха патогени, без да уврежда откритата човешка тъкан.
Дезинфекцират повърхности
Други вируси и бактерии също могат да се разпространяват чрез повърхности, включително грип, норовирус, ротавирус, стрептокок, и салмонела. Ако трябва да се дезинфекцира по-големи повърхности, ниската мощност на Lextar PU35CL1.0 UVC LED би била подходящ продукт с изход 2-4mW и 20mA; може да се използва и за пастьоризиране на напитки, за опаковане на Антибактериална храна, и саниране на четки за зъби.
За по-малки мащабни инсталации, Bolb въвежда компактната средна мощност S3535-DR100-W272-P40 UVC светодиоди с размери 3.5 x 3.5 x 0.9mm3. С консумацията на DC мощност от 40mW и ток от само 100mA, тя се откроява с най-ниската консумация на енергия и най-ниската топлинна мощност в света.
В сегмента с висока мощност, Bolb въведе S6060-DR250-W272-P100 UVC LED, най-мощният компонент с разход на DC мощност от 100mW при 250mA.
Светодиодите UVC на Bolb са особено подходящи за пречистване на питейна вода и дезинфекция на вода в плувни басейни или RV, както и приложения, включващи по-строги изисквания за интензивност на радиацията (W/m2), като системи за промишлено филтриране, пречистватели на въздуха, кутии за медицинска дезинфекция и прахосмукачка.
Фигура 2: High Output - UVC светодиодите на Bolb с висока мощност имат консумирана мощност от 100mW при 250mA (със и без монтаж)
Критерии за подбор на UV светодиоди
Критерий за избор на ключ за UV светодиоди е ъгълът на лъча, който се изисква в някои приложения. UVC светодиодите на Bolb имат ъгъл на лъча 150° и могат да бъдат допълнително фокусирани с помощта на лещите на Ledil, както се изисква. Тъй като това намалява повърхността, която се облъчва, тя увеличава и сияйната енергия на квадратен метър, което означава, че при прилагането на една и съща енергийна продукция се изисква по-малко време на експозиция. Различните UV обективи със съвместимо стъкло позволяват лесно регулиране на изхода на облъчване за различни цели. За UV лещите Ledil използва специален клас силикон, който е специално съвместим с UVC дължини на вълните, както и алуминиеви огледала с висока светлоотразителност за всички UV дължини на вълните, особено за приложения за дезинфекция.
Други критерии за подбор на UV светодиоди включват национални UV стандарти, отразяване на различни материали (Фигура 3), термично управление, драйвери, консумация на енергия, както и обратния квадратен закон, които определят как интензивността на лъча намалява, докато се отдалечава от източника.
Фигура 3: Различните материали имат различни нива на UV отражение, които трябва да се вземат предвид по време на фазата на проектиране.
Повърхностните излъчватели Блазар на Болб отговарят на много от тези критерии. Този UVC модул има 25 светодиода (5×5) и 55° отражател за постигане на 2W ефективен изход, докато консумацията на енергия е само 1.25A.
В момента разработване на Мулти-UV LED продукти. Те използват чипове с двойна дължина на вълната, които доставят множество UV дължини на вълните, като UVA и UVC, което ги прави универсално оръжие срещу вируси, бактерии и други патогени.
