Вбивайте мікроби за допомогою UVC світлодіодів!
Боротьба людини з вірусами триває вже давно. Хімічні дезінфікуючі засоби обмежені у своїй здатності вбивати, оскільки мікроорганізми, такі як віруси та бактерії, можуть розвивати стійкість. Ультрафіолетове (УФ) світло є більш ефективним методом дезінфекції та стерилізації води, повітря та поверхонь, що робить його більш ефективною зброєю проти коронавірусу.
Для того, щоб дезінфікувати захисний одяг медичного персоналу в лікарні Ухань Хуошеншань, щоб запобігти поширенню нового коронавірусу назовні, на місці було побудовано дезінфекційний намет з UVC світлодіодами, що є абсолютно новим методом дезінфекції. У приміщенні площею 1,5 м х 0, 75 м х 2 м встановлено багатошарову стіну з синтетичного волокна, а відбивні поверхні стелі, стін і підлоги обладнані УФ-випромінювачами від американський постачальник Bolb. Під час 30-секундного процесу дезінфекції UVC світлодіод дозував 6 мДж/см2, а яскравість завжди була 200 мкВт/см2. Довжина хвилі світла від 265 до 280 нм знищує генетичну інформацію, тим самим припиняючи поширення вірусу або не даючи йому заражати інші клітини.
Штучне джерело УФ
Джерела випромінювання на основі ртуті{0}}довгий час використовувалися для генерації ультрафіолетового світла, наприклад, газ із використанням ртутних ламп низького-тиску та середнього{2}}ртутного-пару (Hg), які виробляють світло в спектрі від 185 до 405 нм за допомогою газорозрядного ультрафіолетового світла. Тліючий розряд також можна використовувати для створення ультрафіолетового світла в спектральному діапазоні від 185 до 405 нм за допомогою ультрафіолетових ламп з холодним катодом (УФ-CCL або УФ-лампи).
УФ світлодіоди випромінюють УФ-промені в спектральному діапазоні від 227 до 405 нм за допомогою електролюмінесценції. При використанні UVC світлодіодів довжини хвиль особливо короткі (від 260 до 270 нм), щоб забезпечити найсильніший бактерицидний ефект. Малюнок 1 ілюструє приклад криптоспоридії, паразита, який особливо чутливий до передачі в неочищеній питній воді. Інші патогени, бактерії та віруси мають дуже схожі характеристики.
Світлодіоди також забезпечують чудовий стабільний спектральний вихід за певних температурних умов з практично необмеженою кількістю циклів перемикання, що робить їх ідеальними для мобільних рішень, які потребують повної світлової потужності без затримок.
Кілька видів зброї
Ультрафіолетове світло має діапазон довжин хвиль від 100 до 400 нм і невидиме неозброєним оком. Їх частоти поділяються на діапазони UVA, UVB і UVC, і різні діапазони мають різний вплив на організми.
Світлодіоди дозволяють нам практично вирішити, яку довжину хвилі вибрати. У порівнянні з променами UVB і UVC, світлодіоди UVA з довжиною хвилі від 315 до 400 нм мають сильніше проникнення в розсіяні біологічні тканини, такі як шкіра людини. Світлодіоди UVA можна використовувати в таких областях, як стоматологія та косметика, наприклад, студії засмаги та манікюрні студії. У промисловості світлодіоди UVA використовуються для затвердіння смол, клеїв і фарб.
Світлодіодні промені UVB мають довжину хвилі від 280 до 315 нм і мають відносно слабке проникнення в дисперсну біологічну тканину, але вони більш дифузні. Промені UVB сприяють утворенню вітаміну D в організмі, тому UVB світлодіоди в основному використовуються у фототерапії та дерматологічних процедурах.
Немає захисту від UVC-променів
Високо{0}}енергетичне світло від ультрафіолетових світлодіодів дедалі більше розсіюється в біологічній тканині. Ці промені з довжиною хвилі від 100 до 280 нм не проникають в тканини особливо глибоко, але можуть спалити незахищену шкіру. Оскільки озоновий шар в атмосфері Землі поглинає природне УФ-випромінювання сонячного світла, ніщо на Землі не створило захисного механізму від УФ-променів, а також віруси та бактерії. Ця вразливість робить штучне ультрафіолетове опромінення особливо ефективним методом стерилізації та дезінфекції.
Малюнок 1: Cryptosporidium та інші бактерії та віруси найбільш чутливі до UVC світлодіодних променів, тому довжини хвилі UVC світлодіодів є найбільш ефективними. Джерело: Stanley
UVC світлодіоди на практиці
Кожен мікроорганізм по-різному реагує на ультрафіолетове випромінювання, тому інтенсивність випромінювання має бути адаптована до бажаної швидкості зникнення, тобто кількості вбитих мікроорганізмів. Інтенсивність УФ-випромінювання обернено пропорційна квадрату відстані, що означає, що УФ-випромінювання швидко втрачає свою ефективність зі збільшенням відстані від джерела випромінювання, тому предмети, які необхідно стерилізувати, повинні бути якомога ближче до випромінювача.
Віруси, у тому числі новий коронавірус, часто переносяться в повітрі, тому UVC світлодіоди рекомендовані для використання в системах кондиціонування повітря. На додаток до бажаної швидкості згасання необхідно також враховувати потік повітря та геометрію повітряного потоку.
Було показано, що ультрафіолетове світло з довжиною хвилі 254 нм особливо ефективно знищує мікроорганізми, хоча при безпосередньому застосуванні воно може бути шкідливим для шкіри та очей. З іншого боку, «далеке-ультрафіолетове» світло (207–222 нм) також може широко інактивувати більшість патогенних мікроорганізмів, що переносяться в повітрі, не пошкоджуючи відкриті людські тканини.
Дезінфікуйте поверхні
Інші віруси та бактерії також можуть поширюватися через поверхні, включаючи грип, норовірус, ротавірус, стрептокок і сальмонели. Якщо потрібно продезінфікувати більші поверхні, PU35CL1 з низькою потужністю Lextar.0 UVC LED буде відповідним продуктом з вихідною потужністю 2-4 мВт і 20 мА; його також можна використовувати для пастеризації напоїв, для пакування антибактеріальних продуктів і для дезінфекції зубних щіток.
Для невеликих установок Bolb представляє компактні світлодіоди середньої потужності{{0}}S3535-DR100-W272-P40 UVC світлодіоди розміром 3,5 x 3,5 x 0,9 мм3. Завдяки споживаній потужності постійного струму 40 мВт і струму всього 100 мА, він виділяється найнижчим споживанням енергії та найнижчою тепловіддачею у світі.
У сегменті високої потужності компанія Bolb представила світлодіод S6060-DR250-W272-P100 UVC LED, найпотужніший компонент із споживаною потужністю постійного струму 100 мВт при 250 мА.
УФ-світлодіоди Bolb особливо підходять для обробки питної води та знезараження води в басейнах або автофургонах, а також для застосувань, що передбачають суворіші вимоги до інтенсивності випромінювання (Вт/м2), таких як промислові системи фільтрації, очищувачі повітря, бокси для медичної дезінфекції та пилососи.
Малюнок 2: Високопродуктивні - світлодіоди Bolb високої потужності UVC мають споживану потужність 100 мВт при 250 мА (з монтажем і без)
Критерії вибору УФ світлодіодів
Основним критерієм вибору УФ світлодіодів є кут променя, який необхідний в деяких випадках. Ультрафіолетові світлодіоди Bolb мають кут променя 150 градусів і за потреби можна додатково фокусувати за допомогою лінз Ledil. Оскільки це зменшує опромінювану поверхню, це також збільшує енергію випромінювання на квадратний метр, що означає менший час витримки при застосуванні тієї ж енергії. Різні ультрафіолетові лінзи з сумісним склом дозволяють легко регулювати вихідний рівень опромінення для різних цілей. Для ультрафіолетових лінз Ledil використовує спеціальний клас силікону, який спеціально сумісний з довжиною хвилі UVC, а також алюмінієві дзеркала з високою відбивною здатністю для всіх довжин хвиль УФ, особливо для дезінфекції.
Інші критерії вибору для УФ світлодіодів включають національні УФ-стандарти, відбивну здатність різних матеріалів (Малюнок 3), управління температурою, драйвери, споживання енергії та закон обернених квадратів, які визначають, як зменшується інтенсивність променя, коли він віддаляється від джерела.
Малюнок 3: Різні матеріали мають різні рівні УФ-відбиття, які необхідно враховувати на етапі проектування.
Поверхневі випромінювачі Bolb Blazar відповідають багатьом з цих критеріїв. Цей модуль UVC має 25 світлодіодів (5×5) і відбивач на 55 градусів для досягнення ефективної потужності 2 Вт при споживанні електроенергії лише 1,25 А.
Зараз розробляються багато{0}}УФ світлодіодні продукти. Вони використовують подвійні-чіпи з подвійною довжиною хвилі, які забезпечують декілька довжин УФ-хвиль, таких як UVA та UVC, що робить їх універсальною зброєю проти вірусів, бактерій та інших патогенів.
