Andrew Fawcett, leitender Produktmanager bei Farnell
Die COVID-XNUMX-Pandemie beweist, wie wichtig es ist, die Virusübertragung auf so viele Arten wie möglich zu verhindern. Abgesehen von der Übertragung über die Luft durch Sprays hat der Kontakt mit Oberflächen einen erheblichen Einfluss auf die Infektionsraten des SARS-CoV-XNUMX-Virus und vieler anderer, wie der Grippe, die unsere Gesellschaft betreffen. Um auf diese Pandemie zu reagieren und die Bedrohung durch andere Viren, die in Zukunft auftreten können, zu begrenzen, ist eine aktive Dekontamination von Oberflächen im industriellen, medizinischen und gewerblichen Umfeld sowie im öffentlichen Verkehr unerlässlich. UV-C-Ultraviolettlicht wird zu einem unverzichtbaren Werkzeug, um eine Dekontamination zu erreichen.
UV-C umfasst Wellenlängen von XNUMX bis XNUMX nm und stellt den energiereichsten Teil des ultravioletten Bandes im Spektrum dar. Die Fähigkeit von UV-C-Licht, Viren zu hemmen, ist seit dem frühen XNUMX. Jahrhundert bekannt. Licht ist sehr effektiv beim Aufbrechen essentieller chemischer Bindungen in der DNA und RNA von Viruspartikeln. Dieser Prozess deaktiviert sie in einen harmlosen Zustand. UV-C-Licht greift jedoch auch die DNA in unserem Körper an, was die Verwendung von UV-C-Strahlung zur Sterilisation oft auf Fälle beschränkt hat, in denen das Licht beispielsweise in Kammern, Sterilisations- und Reinigungskammern in Klimaanlagen eingeschlossen werden kann Einheiten.
Ein weiterer Nachteil von UV-C sind die Kosten und die Verfügbarkeit von Lichtquellen, die hauptsächlich auf Quecksilberentladungszylindern basieren, die nicht nur teuer sind, sondern auch ein Verschmutzungsrisiko darstellen. Dies hat die Verwendung dieser Technik auf Anwendungen beschränkt, bei denen nur kleine Bereiche dekontaminiert werden müssen.
Künstliche Intelligenz durch Sensoren in der Robotik erleichtert den Einsatz von UV-C
Konfrontiert mit der Notwendigkeit, die zu überwachen verbreiten des SARS-CoV-dos-Virus hat sich der Ansatz hin zur Verwendung von UV-C zur Behandlung größerer Flächen geändert. Technologische Fortschritte haben es sicherer, kostengünstiger und praktischer gemacht, UV-C-Strahlung für eine erheblich größere Vielfalt von Anwendungen einzusetzen. Eine wesentliche Änderung ist die zunehmende Verfügbarkeit von sensorbasierter künstlicher Intelligenz, die bestimmen kann, wann die Verwendung von UV-C sicher ist. Ein Beispiel hierfür ist die Anwendung von UV-C zur Reinigung von Aufzugsknöpfen. Die Lichtquelle kann so eingestellt werden, dass sie nur aktiviert wird, wenn der Aufzug leer ist, wodurch sichergestellt wird, dass die Tasten für den nächsten Benutzer bereit sind.
Eine weitere Änderung ist die Möglichkeit, die Anwendung von UV-C mithilfe von Robotern zu überwachen, was wiederum dazu beiträgt, einen entscheidenden Nachteil der Lichtsterilisation zu verringern: den Abschattungseffekt. Licht kann nur die Oberflächen sterilisieren, die es berührt, daher kann es ziemlich schwierig sein, einen Raum mit blockierenden Betten und medizinischen Geräten vollständig zu sterilisieren. Die Roboter können die Formen untersuchen und Trajektorien berechnen, die den Abdeckungsbereich maximieren und die Auswirkungen der Schattierung bekämpfen. Frühe Projekte, wie die Busdesinfektionsversuche in Shanghai, verwendeten manuell platzierte Lichtquellen und feste Arrays in einem überdachten Bereich um das Fahrzeug herum. Heute erleichtert der Einsatz mobiler Roboter das Abdecken von Flächen, die normalerweise durch eine feste Beleuchtung abgeschattet würden, wie zum Beispiel die Rückenlehnen von Sitzen. In ähnlicher Weise können mobile Roboter eine gleichmäßige Verwendung von UV-C in einer Gesundheitseinrichtung sicherstellen, während der Behandlungsbereich leer ist. Auch bei Basisabdeckung hat sich die UV-C-Behandlung als effektiver erwiesen als die manuelle Reinigung mit Desinfektionsmitteln. Die UV-C-Bestrahlung kann in weniger als zehn Minuten durchgeführt werden, verglichen mit vierzig Minuten bei chemischen Behandlungen.
Kosten und Verfügbarkeit sind die Schlüsselfaktoren
Die LED-Technologie adressiert ihrerseits die Frage nach der Verfügbarkeit kostengünstiger Lichtquellen. LEDs sind schon lange in der Lage, ultraviolettes Licht zu erzeugen. LEDs sind ein wesentlicher Bestandteil vieler Beleuchtungsprodukte, bei denen weißer Phosphor verwendet wird, um die von einer LED-Matrix auf Galliumnitridbasis erzeugten UV-Strahlen in nutzbares, wahrnehmbares Licht umzuwandeln. Die kürzeren Wellenlängen des UV-C-Bandes erfordern jedoch neue Materialien, die Galliumnitrid enthalten.
Heutzutage verwenden UV-C-LEDs Gallium-Aluminium-Nitrid (AlGaN) anstelle des in blauen und grünen LEDs verwendeten Gallium-Indium-Nitrids (InGaN). Sie haben genügend gemeinsame Elemente, um verwandte Epitaxieprozesse zu verwenden, was bedeutet, dass Wafer aus Galliumnitrid, Silizium oder Siliziumkarbid verwendet werden können. Der Hauptunterschied liegt in der Notwendigkeit, dass die Wafer während der Verarbeitung höheren Temperaturen standhalten können. Temperaturen bis zu XNUMX °C sind erforderlich, um hochwertige AIGaN-Kristalle per Epitaxie abzuscheiden.
Hochintensive UV-C-Produkte zur Dekontamination
Die Hersteller haben Produktionsmängel behoben und vermarkten jetzt hocheffiziente UV-C-Quellen auf Basis der LED-Technologie. Osram Opto Semiconductors brachte zwei UV-C-LEDs mit einer Spitzenwellenlänge von 1 nm auf den Markt. Der SU CULBN120.VC ist für geringen Verbrauch in tragbaren Anwendungen oder Familiengeräten optimiert, sein heller Lichtstrom beträgt 1 mW und der Winkel beträgt XNUMX° bei mittlerer Intensität. Mit genau dem gleichen Halbwertswinkel und einer Emission von bis zu XNUMX mW eignet sich die SU CULDNXNUMX.VC für Anwendungen, die eine hohe UV-C-Abdeckung in großen Bereichen erfordern, wie z. B. die Autoreinigung oder die großflächige Luft- und Wasserreinigung Behandlung.
Ein wesentlicher Faktor bei der Gestaltung der Produkte von Osram ist die Verwendung eines einzigen Gehäuses. Durch die Verwendung einer einzigen Gehäusegröße verlassen die Produkte das Design von Gerätereihen, die für verschiedene Märkte bestimmt sind, mit einem einzigen mechanischen Paket. Die Verwendung eines Keramiktopfdesigns ergibt eine lange Lebensdauer und eine hohe thermische Beständigkeit.
Mit einem 60°-Winkel mittlerer Intensität und einem Ausgangsfluss von 35 mW eignet sich der VLMU2CL2.-2-XNUMX von Vishay Semiconductors für Designs in selektiven UV-C-Anwendungen. Die CBXNUMX und CTXNUMX in der Produktreihe erhöhen den Ausgangsfluss auf bis zu XNUMX mW bzw. XNUMX mW für Systeme, die Strahlung mit höherer Intensität im Wellenlängenbereich von XNUMX nm bis XNUMX nm erzeugen müssen. Produkte aus dem Vishay-Sortiment eignen sich für industrielle Anwendungen, die einen erweiterten Temperaturbereich zwischen -XNUMX °C und XNUMX °C erfordern.
Für Systeme, die bestimmte Kombinationen aus Ausgangslichtstrom, Wellenlänge und Beleuchtungswinkel erfordern, hat Intelligent LED Solutions (ILS) eine umfangreiche Auswahl an Produkten entwickelt, die auf der LED-Technologie von TSLC basieren. Bei den Serien N3535 und N5050 können Sie neben dem Bereich von XNUMX bis XNUMX nm auch die Wellenlängen in den UV-C-Bereichen von XNUMX bis XNUMX nm und XNUMX bis XNUMX nm auswählen. Auf diese Weise kann die Ausgabe fein abgestimmt werden, um auf verschiedene Krankheitserreger abzuzielen.
Optik und Messungen sind beim UV-C-Design von entscheidender Bedeutung
Herkömmliches Glas ist nicht transparent, aber sowohl Quarz als auch Silizium lassen UV-C-Licht durch. Das übliche Silizium, das in anderen LEDs verwendet wird, kann unter intensiver UV-C-Strahlung zerfallen, aber die Hersteller haben neue Formulierungen entwickelt, um das Silizium am Leben zu erhalten. Ein übliches Gehäusedesign besteht darin, ein Quarzfenster und eine Fokussierlinse aus Silizium miteinander zu verbinden. Um die Gestaltung von Strahlungssystemen einer Fläche zu erleichtern, bietet ILS die VIOLET-Optik von LEDiL an. Es handelt sich um ein Array aus zwölf Silikonlinsen, die in Verbindung mit mehreren UV-C-Lichtquellen vergossen werden können und in 3 Abstrahlwinkeln von XNUMX, XNUMX und XNUMX Grad erhältlich sind, um die Designflexibilität zu erhöhen.
Bei Wellenlängen außerhalb des wahrnehmbaren und gesundheitsgefährdenden Bereichs für beide Viren ist die Fähigkeit, die UV-C-Emissionen im gesamten Design sicher zu kontrollieren, eine entscheidende Voraussetzung. Das SDL470 UVA/UVC-Photometer und Datenlogger von Extech Instruments ermöglicht die Langzeitaufzeichnung der Leistung von UV-Lichtquellen. Der Datenlogger verfügt über Sonden für UV-A und UV-C bei 1 nm, die Sterilisationsmittel typischerweise auf niedrigeren Niveaus mit Spitzen um XNUMX nm erzeugen. Die Abtastrate kann zwischen XNUMX und XNUMX Sekunden eingestellt werden, um die langfristige Aufnahmefähigkeit und zeitliche Auflösung zu kompensieren.
Die UV-C-Desinfektion mit Hilfe der LED-Technologie treibt die Entwicklung vieler neuartiger Anwendungen für verschiedene Märkte voran, aber die Möglichkeit, sie in Designs zu integrieren, wird von entscheidender Bedeutung sein. Erfahrene technische Händler wie Farnell bieten professionelle Beratung und Unterstützung, um Ingenieuren dabei zu helfen, die Produkte zu finden, die für ihre Anwendungen am besten geeignet sind. Konstrukteure sollten marktführende Hersteller an der Spitze der UV-C-Technologieentwicklung in Betracht ziehen, um Lösungen für ihr nächstes Projekt zu finden. Die erfolgreiche Kombination aus sensorbasierter künstlicher Intelligenz in der Robotik und Automatisierung mit marktführenden Innovationen in der LED-Technologie hat das Potenzial, die Zugänglichkeit der UV-C-Vorteile im Gesundheitswesen zu verbessern.
