Mata els gèrmens amb LED UVC!
La lluita humana contra els virus fa molt de temps que dura. Els desinfectants químics només tenen una capacitat limitada de matar perquè els microorganismes, com ara virus i bacteris, poden desenvolupar resistència. La llum ultraviolada (UV) és un mètode més eficaç per desinfectar i esterilitzar aigua, aire i superfícies, la qual cosa la converteix en una arma més eficaç contra el coronavirus.
Per tal de desinfectar la roba protectora del personal mèdic de l'hospital de Wuhan Huoshenshan per evitar la propagació del nou coronavirus a l'exterior, es va construir localment una tenda de desinfecció amb LED UVC, que és un mètode de desinfecció totalment nou. En una habitació amb una superfície d'1,5 mx 0,75 m x 2 m, s'instal·la una paret de fibra sintètica multi-capes i les superfícies reflectants del sostre, paret i terra estan equipades amb emissors UVC de el proveïdor nord-americà Bolb. Durant el procés de desinfecció de 30 segons, el LED UVC es va dosificar a 6 mJ/cm2 i la brillantor sempre va ser de 200 μW/cm2. La longitud d'ona de la llum de 265 a 280 nm destrueix la informació genètica, tallant així la propagació del virus o evitant que infecti altres cèl·lules.
Font UV artificial
Les fonts de radiació basades en mercuri-s'han utilitzat durant molt de temps per generar llum UV, com ara gas mitjançant làmpades de vapor de mercuri- de baixa-pressió i pressió-mitjana-, que produir llum en l'espectre de 185 a 405 nm mitjançant llum UV de descàrrega de gas. La descàrrega brillant també es pot utilitzar per generar llum ultraviolada en el rang espectral de 185 a 405 nm mitjançant tubs de càtode fred ultraviolat (UV-CCL o làmpades UV).
Els LED UV emeten raigs UV en el rang espectral de 227 a 405 nm mitjançant electroluminescència. Quan s'utilitzen LED UVC, les longituds d'ona són especialment curtes (entre 260 i 270 nm) per proporcionar l'efecte germicida més fort. La figura 1 il·lustra l'exemple de Cryptosporidium, un paràsit que és particularment susceptible a la transmissió a l'aigua potable no purificada. Altres patògens, bacteris i virus presenten característiques molt semblants.
Els LED també proporcionen una sortida espectral estable excel·lent en condicions de temperatura específiques amb un nombre pràcticament il·limitat de cicles de commutació, cosa que els fa ideals per a solucions mòbils que requereixen una sortida de llum completa sense demora.
Múltiples armes
La llum ultraviolada té un rang de longituds d'ona de 100 a 400 nm i és invisible a ull nu. Les seves freqüències es divideixen en bandes UVA, UVB i UVC, i les diferents bandes tenen diferents efectes sobre els organismes.
Els LED ens permeten pràcticament decidir quina longitud d'ona triar. En comparació amb els raigs UVB i UVC, els LED UVA amb longituds d'ona de 315 a 400 nm tenen una penetració més forta en teixits biològics dispersos com la pell humana. Els LED UVA es poden utilitzar en àrees com l'odontologia i la cosmètica, com els estudis de bronzejat i els estudis d'ungles. A la indústria, els LED UVA s'utilitzen per curar resines, adhesius i pintures.
Els raigs LED UVB tenen longituds d'ona de 280 a 315 nm i tenen una penetració relativament feble del teixit biològic dispers, però són més difusos. Els raigs UVB afavoreixen la formació de vitamina D a l'organisme, per això els LED UVB s'utilitzen principalment en fototeràpia i tractaments dermatològics.
Sense protecció contra els raigs UVC
La llum d'alta-energia dels LED UVC es dispersa cada cop més pel teixit biològic. Aquests raigs, que tenen longituds d'ona de 100 a 280 nm, no penetren en els teixits especialment profundament, però poden cremar la pell sense protecció. Com que la capa d'ozó de l'atmosfera terrestre absorbeix la radiació UVC natural de la llum solar, res a la Terra no ha construït un mecanisme de defensa contra els raigs UVC, ni tampoc els virus i els bacteris. Aquesta vulnerabilitat fa que la irradiació artificial UVC sigui un mètode d'esterilització i desinfecció especialment eficaç.
Figura 1: Cryptosporidium i altres bacteris i virus són més sensibles als raigs LED UVC, de manera que les longituds d'ona dels LED UVC són més efectives. Font: Stanley
LED UVC a la pràctica
Cada microorganisme respon de manera diferent a la radiació UVC, per això s'ha d'adaptar la intensitat de la radiació a la taxa d'extinció desitjada, que és el nombre de microorganismes morts. La intensitat de la radiació UV és inversament proporcional al quadrat de la distància, la qual cosa significa que la radiació UV perd la seva eficàcia ràpidament a mesura que augmenta la distància a la font de radiació, per això els objectes que s'han d'esterilitzar han d'estar el més a prop possible de la radiació UV. emissor.
Els virus, inclòs el nou coronavirus, sovint es transmeten per l'aire, per la qual cosa es recomana l'ús de LED UVC en sistemes d'aire condicionat. A més de la taxa d'extinció desitjada, també s'ha de tenir en compte el flux d'aire i la geometria del flux d'aire.
S'ha demostrat que la llum ultraviolada amb una longitud d'ona de 254 nm és especialment eficaç per matar microorganismes, tot i que pot ser perjudicial per a la pell i els ulls quan s'aplica directament. D'altra banda, la llum "-ultraviolada llunyana" (207 a 222 nm) també pot inactivar àmpliament la majoria dels patògens en l'aire sense danyar el teixit humà exposat.
Desinfectar superfícies
Altres virus i bacteris també es poden propagar per superfícies, com ara la grip, el norovirus, el rotavirus, l'estreptococ i la salmonel·la. Si s'han de desinfectar superfícies més grans, el LED UVC de baixa potència PU35CL1 de Lextar.0 seria un producte adequat amb una sortida de 2-4 mW i 20 mA; també es pot utilitzar per pasteuritzar begudes, per envasar aliments antibacterians i per desinfectar raspalls de dents.
Per a instal·lacions a menor escala, Bolb presenta els LED UVC S3535-DR100-W272-P40 compactes de mitja potència de 3,5 x 3,5 x 0,9 mm3. Amb un consum d'energia de CC de 40 mW i un corrent de només 100 mA, destaca amb el consum d'energia més baix i la producció de calor més baixa del món.
En el segment d'alta potència, Bolb va presentar el LED UVC S6060-DR250-W272-P100, el component més potent amb un consum d'energia de CC de 100 mW a 250 mA.
Els LED UVC de Bolb són especialment adequats per al tractament d'aigua potable i la desinfecció de l'aigua en piscines o vehicles recreatius, així com per a aplicacions que impliquen requisits d'intensitat de radiació més estrictes (W/m2), com ara sistemes de filtració industrial, purificadors d'aire, caixes de desinfecció mèdica i aspiradora.
Figura 2: Alta sortida - Els LED UVC d'alta potència de Bolb tenen un consum d'energia de 100 mW a 250 mA (amb i sense muntatge)
Criteris de selecció de LED UV
Un criteri de selecció clau per als LED UV és l'angle del feix, que es requereix en algunes aplicacions. Els LED UVC de Bolb tenen un angle de feix de 150 graus i es poden enfocar encara més utilitzant les lents de Ledil segons sigui necessari. Com que això redueix la superfície que s'irradia, també augmenta l'energia radiant per metre quadrat, la qual cosa significa que es requereix menys temps d'exposició quan s'aplica la mateixa sortida d'energia. Les diferents lents UV amb vidre compatible permeten ajustar fàcilment la sortida d'irradiació per a diferents finalitats. Per a les lents UV, Ledil utilitza un grau especial de silicona que és específicament compatible amb les longituds d'ona UVC, així com miralls d'alumini amb alta reflectivitat per a totes les longituds d'ona UV, especialment per a aplicacions de desinfecció.
Altres criteris de selecció dels LED UV inclouen els estàndards UV nacionals, la reflectivitat de diferents materials (figura 3), la gestió tèrmica, els controladors, el consum d'energia i la llei del quadrat invers, que determinen com la intensitat del feix disminueix a mesura que s'allunya de la font.
Figura 3: Els diferents materials tenen diferents nivells de reflexió UV que cal tenir en compte durant la fase de disseny.
Els emissors de superfície Blazar de Bolb compleixen molts d'aquests criteris. Aquest mòdul UVC té 25 LED (5 × 5) i un reflector de 55 graus per aconseguir una sortida efectiva de 2 W mentre que el consum d'energia és de només 1,25 A.
Actualment desenvolupant productes LED multi-UV. Utilitzen xips de doble longitud d'ona-que proporcionen diverses longituds d'ona UV, com ara UVA i UVC, el que els converteix en una arma versàtil contra virus, bacteris i altres patògens.
