Andrew Fawcett, chef de produit senior chez Farnell
La pandémie de COVID-XNUMX prouve l'importance de prévenir la transmission virale de toutes les façons possibles. Outre la transmission aérienne par les sprays, le contact avec les surfaces a un effet significatif sur les taux d'infection du virus SARS-CoV-XNUMX et de bien d'autres, comme la grippe, qui affectent notre société. Pour répondre à cette pandémie et limiter la menace d'autres virus qui pourraient apparaître à l'avenir, une décontamination active des surfaces en milieu industriel, médical et commercial, ainsi que dans les transports publics, est indispensable. La lumière ultraviolette UV-C devient un outil essentiel pour réaliser la décontamination.
Les UV-C englobent des longueurs d'onde de XNUMX à XNUMX nm et représentent la partie la plus énergétique de la bande ultraviolette du spectre. La capacité de la lumière UV-C à inhiber les virus est connue depuis le début du XXe siècle. La lumière est très efficace pour rompre les liaisons chimiques essentielles dans l'ADN et l'ARN des particules virales. Ce processus les désactive dans un état inoffensif. Cependant, la lumière UV-C attaque également l'ADN de notre corps, ce qui a souvent limité l'utilisation du rayonnement UV-C pour la stérilisation aux cas où la lumière peut être confinée, par exemple, dans des compartiments de stérilisation et de nettoyage dans la climatisation. unités.
Un autre inconvénient des UV-C est le coût et la disponibilité des sources lumineuses basées principalement sur des cylindres à décharge de mercure, qui sont non seulement coûteux mais présentent également un risque de pollution. Cela a limité l'utilisation de cette technique aux applications où seules de petites zones doivent être décontaminées.
L'intelligence artificielle par capteurs en robotique facilite le déploiement des UV-C
Face à la nécessité de surveiller propagation du virus SARS-CoV-dos, l'approche a évolué vers l'utilisation des UV-C pour traiter de plus grandes surfaces. Les progrès technologiques ont rendu plus sûr, plus rentable et plus pratique l'application du rayonnement UV-C à une variété considérablement plus grande d'applications. Un changement essentiel est la disponibilité croissante de l'intelligence artificielle basée sur des capteurs qui peut déterminer quand il est sûr d'utiliser les UV-C. Un exemple de ceci est l'application d'UV-C pour nettoyer les boutons d'ascenseur. La source lumineuse peut être réglée pour s'activer uniquement lorsque l'ascenseur est vide, garantissant ainsi que les boutons sont prêts pour le prochain utilisateur.
Un autre changement est la possibilité d'utiliser la robotique pour surveiller l'application des UV-C, ce qui contribue à son tour à réduire un inconvénient majeur de la stérilisation à la lumière : l'effet d'ombrage. La lumière ne peut stériliser que les surfaces qu'elle touche, il peut donc être assez difficile de stériliser complètement une pièce avec des lits obstrués et du matériel médical. Les robots peuvent examiner les formes et calculer des trajectoires qui maximiseront la zone de couverture et combattront les effets de l'ombrage. Les premiers projets, tels que les essais de désinfection des bus à Shanghai, utilisaient des sources lumineuses placées manuellement et des réseaux fixes dans une zone couverte autour du véhicule. De nos jours, l'utilisation de robots mobiles permet désormais de couvrir plus facilement des surfaces qui seraient normalement ombragées par un éclairage fixe, comme les dossiers de sièges. De même, des robots mobiles peuvent assurer une utilisation uniforme des UV-C dans un établissement de santé alors que la zone de traitement est vide. Même avec une couverture de base, le traitement UV-C s'est avéré plus efficace qu'un nettoyage manuel avec des désinfectants. Le rayonnement UV-C peut se faire en moins de dix minutes contre quarante minutes pour les traitements chimiques.
Le coût et la disponibilité sont les facteurs clés
La technologie LED, quant à elle, répond à la question de la disponibilité de sources lumineuses économiques. Les LED sont depuis longtemps capables de générer de la lumière ultraviolette. Les LED sont un composant essentiel de nombreux produits d'éclairage où le phosphore blanc est utilisé pour transformer les rayons UV générés par une matrice LED à base de nitrure de gallium en lumière utilisable et perceptible. Cependant, les longueurs d'onde plus courtes de la bande UV-C nécessitent de nouveaux matériaux qui incorporent du nitrure de gallium.
Aujourd'hui, les LED UV-C utilisent du nitrure d'aluminium et de gallium (AlGaN) au lieu du nitrure d'indium et de gallium (InGaN) utilisé dans les LED bleues et vertes. Il y a suffisamment d'éléments communs entre eux pour utiliser des procédés d'épitaxie apparentés, ce qui permet d'utiliser des tranches de nitrure de gallium, de silicium ou de carbure de silicium. La principale différence réside dans la nécessité pour les tranches de pouvoir résister à des températures plus élevées pendant le traitement. Des températures allant jusqu'à XNUMX XNUMX °C sont nécessaires pour déposer des cristaux AIGaN de haute qualité par épitaxie.
Produits UV-C à haute intensité pour la décontamination
Les industriels ont résolu les problèmes de production et commercialisent désormais des sources UV-C à haut rendement basées sur la technologie LED. Osram Opto Semiconductors a lancé deux LED UV-C avec une longueur d'onde maximale de 1 nm. Le SU CULBN120.VC est optimisé pour une faible consommation dans des applications portables ou des équipements familiaux, son flux lumineux est de 1 mW et l'angle est de XNUMX° d'intensité moyenne. Avec exactement le même angle de demi-intensité et une émission allant jusqu'à XNUMX mW, le SU CULDNXNUMX.VC convient aux applications qui nécessitent des niveaux élevés de couverture UV-C dans de grandes surfaces, telles que le nettoyage de voitures ou l'air et l'eau à grande échelle. traitement.
Un facteur essentiel dans la conception des produits d'Osram est qu'il utilise un seul boîtier. En employant une taille de boîtier unique, les produits sortent de la conception de gammes d'équipements destinés à différents marchés avec un seul boîtier mécanique. L'utilisation d'une conception de pot en céramique offre une longue durée de vie et une résistance thermique élevée.
Avec un angle de 60° d'intensité moyenne et un flux de sortie de 35 mW, le VLMU2CL2.-2-XNUMX produit par Vishay Semiconductors convient aux conceptions dans les applications UV-C sélectives. Les CBXNUMX et CTXNUMX de la gamme de produits augmentent le flux de sortie jusqu'à XNUMX mW et XNUMX mW respectivement pour les systèmes qui doivent générer un rayonnement d'intensité plus élevée dans la plage de longueurs d'onde de XNUMX nm à XNUMX nm. Les produits de la gamme Vishay sont adaptés aux applications industrielles nécessitant une plage de température étendue entre -XNUMX°C et XNUMX°C.
Pour les systèmes qui exigent certaines combinaisons de flux de sortie, de longueur d'onde et d'angle d'éclairage, Intelligent LED Solutions (ILS) a développé une vaste sélection de produits basés sur la technologie LED de TSLC. Les gammes N3535 et N5050 permettent de choisir les longueurs d'onde dans les gammes UV-C de XNUMX à XNUMX nm et XNUMX à XNUMX nm en dehors de la gamme XNUMX à XNUMX nm. De cette façon, la sortie peut être affinée pour cibler différents agents pathogènes.
L'optique et les mesures sont essentielles dans la conception UV-C
Le verre conventionnel n'est pas transparent, mais le quartz et le silicium laissent passer la lumière UV-C. Le silicium habituel utilisé dans d'autres LED peut se décomposer sous un rayonnement UV-C intense, mais les fabricants ont développé de nouvelles formulations pour maintenir le silicium en vie. Une conception de boîtier courante consiste à assembler une fenêtre en quartz et une lentille de focalisation en silicium. Pour faciliter la conception des systèmes de rayonnement d'une zone, ILS propose l'optique VIOLET de LEDiL. Il s'agit d'un ensemble de douze lentilles en silicium qui peuvent être mises en pot conjointement avec plusieurs sources de lumière UV-C et est disponible en 3 angles de faisceau de XNUMX, XNUMX et XNUMX degrés pour augmenter la flexibilité de conception.
Avec des longueurs d'onde en dehors de la plage perceptible et dangereuse pour la santé des deux virus, la capacité de contrôler en toute sécurité les émissions d'UV-C tout au long de la conception est une exigence vitale. Le photomètre et enregistreur de données SDL470 UVA/UVC d'Extech Instruments permet un enregistrement à long terme des performances des sources de lumière UV. L'enregistreur de données possède des sondes pour les UV-A et les UV-C à 1 nm, que les stérilisants produisent généralement à des niveaux inférieurs avec des pics autour de XNUMX nm. La fréquence d'échantillonnage peut être ajustée entre XNUMX et XNUMX secondes pour compenser l'enregistrabilité à long terme et la résolution temporelle.
La désinfection UV-C à l'aide de la technologie LED est à l'origine de la création de nombreuses nouvelles applications pour différents marchés, mais la possibilité de l'intégrer dans les conceptions va être vitale. Des revendeurs techniques expérimentés comme Farnell peuvent offrir des conseils et une assistance professionnels pour aider les ingénieurs à identifier les produits les mieux adaptés à leurs applications. Les ingénieurs concepteurs doivent considérer les fabricants leaders du marché à la pointe du développement de la technologie UV-C pour trouver des solutions pour leur prochain projet. La combinaison gagnante de l'intelligence artificielle basée sur des capteurs dans la robotique et l'automatisation avec des innovations de pointe dans la technologie LED a le potentiel d'accroître l'accessibilité des avantages des UV-C dans les soins de santé.
