Mate germes com LEDs UVC!
A luta humana contra os vírus vem acontecendo há muito tempo. Os desinfetantes químicos são limitados apenas em sua capacidade de matar porque os microrganismos, como vírus e bactérias, podem desenvolver resistência. A luz ultravioleta (UV) é um método mais eficaz de desinfetar e esterilizar água, ar e superfícies, tornando-se uma arma mais eficaz contra o coronavírus.
A fim de desinfetar as roupas de proteção da equipe médica no Hospital Wuhan Huoshenshan para evitar a propagação do novo coronavírus para o exterior, uma tenda de desinfecção com LEDs UVC foi construída localmente, que é um novo método de desinfecção. Em uma sala com área de 1,5m x 0,75m x 2m, uma parede de fibra sintética multi-camada é instalada e as superfícies refletivas do teto, parede e piso são equipadas com emissores UVC de o fornecedor americano Bolb. Durante o processo de desinfecção de 30 segundos, o LED UVC dosou 6mJ/cm2 e o brilho foi sempre 200μW/cm2. O comprimento de onda de luz de 265 a 280 nm destrói a informação genética, cortando assim a propagação do vírus ou impedindo-o de infectar outras células.
Fonte UV artificial
As fontes de radiação- baseadas em mercúrio são usadas há muito tempo para gerar luz UV, como gás usando lâmpadas de baixa-pressão e média-pressão de mercúrio-vapor (Hg), que produzir luz no espectro de 185 a 405 nm por luz UV de descarga de gás. A descarga luminosa também pode ser usada para gerar luz ultravioleta na faixa espectral de 185 a 405 nm por meio de tubos catódicos frios ultravioleta (lâmpadas UV-CCL ou UV).
Os LEDs UV emitem raios UV na faixa espectral de 227 a 405 nm por meio de eletroluminescência. Quando os LEDs UVC são usados, os comprimentos de onda são particularmente curtos (entre 260 e 270 nm) para fornecer o efeito germicida mais forte. A Figura 1 ilustra o exemplo de Cryptosporidium, um parasita que é particularmente suscetível à transmissão em água potável não purificada. Outros patógenos, bactérias e vírus apresentam características muito semelhantes.
Os LEDs também fornecem excelente saída espectral estável sob condições de temperatura específicas com número virtualmente ilimitado de ciclos de comutação, tornando-os ideais para soluções móveis que exigem saída de luz total sem demora.
Várias armas
A luz ultravioleta tem uma faixa de comprimento de onda de 100 a 400 nm e é invisível a olho nu. Suas frequências são divididas em bandas UVA, UVB e UVC, e diferentes bandas têm efeitos diferentes nos organismos.
Os LEDs nos permitem decidir qual comprimento de onda escolher. Em comparação com os raios UVB e UVC, os LEDs UVA com comprimentos de onda de 315 a 400nm têm maior penetração em tecidos biológicos dispersos, como a pele humana. Os LEDs UVA podem ser usados em áreas como odontologia e cosmética, como estúdios de bronzeamento e unhas. Na indústria, os LEDs UVA são usados para curar resinas, adesivos e tintas.
Os raios UVB LED têm comprimentos de onda de 280 a 315nm e têm penetração relativamente fraca de tecido biológico disperso, mas são mais difusos. Os raios UVB promovem a formação de vitamina D no organismo, razão pela qual os LEDs UVB são utilizados principalmente em fototerapia e tratamentos dermatológicos.
Sem proteção contra os raios UVC
A luz de alta-energia dos LEDs UVC está cada vez mais espalhada no tecido biológico. Esses raios, que têm comprimentos de onda de 100 a 280 nm, não penetram profundamente no tecido, mas podem queimar a pele desprotegida. Como a camada de ozônio na atmosfera da Terra absorve a radiação UVC natural da luz solar, nada na Terra construiu um mecanismo de defesa contra os raios UVC, nem vírus e bactérias. Essa vulnerabilidade torna a irradiação de luz UVC artificial um método particularmente eficaz de esterilização e desinfecção.
Figura 1: Cryptosporidium e outras bactérias e vírus são mais sensíveis aos raios UVC LED, então os comprimentos de onda dos LEDs UVC são mais eficazes. Fonte: Stanley
LEDs UVC na prática
Cada microrganismo responde de forma diferente à radiação UVC, razão pela qual a intensidade da radiação deve ser adaptada à taxa de extinção desejada, que é o número de microrganismos mortos. A intensidade da radiação UV é inversamente proporcional ao quadrado da distância, o que significa que a radiação UV perde sua eficácia rapidamente à medida que a distância da fonte de radiação aumenta, razão pela qual os objetos que precisam ser esterilizados devem estar o mais próximo possível da emissor.
Os vírus, incluindo o novo coronavírus, geralmente são transmitidos pelo ar, portanto, os LEDs UVC são recomendados para uso em sistemas de ar condicionado. Além da taxa de extinção desejada, o fluxo de ar e a geometria do fluxo de ar também devem ser considerados.
A luz ultravioleta com comprimento de onda de 254 nm demonstrou ser particularmente eficaz em matar microorganismos, embora possa ser prejudicial à pele e aos olhos quando aplicada diretamente. Por outro lado, a luz "ultravioleta distante" (207 a 222 nm) também pode inativar amplamente a maioria dos patógenos transportados pelo ar sem danificar o tecido humano exposto.
Desinfetar superfícies
Outros vírus e bactérias também podem se espalhar através de superfícies, incluindo influenza, norovírus, rotavírus, estreptococos e salmonela. Se superfícies maiores devem ser higienizadas, o PU35CL1 de baixa potência da Lextar.0 LED UVC seria um produto adequado com uma saída de 2-4mW e 20mA; também pode ser usado para pasteurizar bebidas, para embalar alimentos antibacterianos e higienizar escovas de dentes.
Para instalações de menor escala, a Bolb apresenta os LEDs UVC compactos de média {{0}}potência S3535-DR100-W272-P40 medindo 3,5 x 3,5 x 0,9 mm3. Com um consumo de energia DC de 40mW e uma corrente de apenas 100mA, destaca-se com o menor consumo de energia e menor produção de calor do mundo.
No segmento de alta potência, a Bolb apresentou o LED UVC S6060-DR250-W272-P100, o componente mais potente com consumo de energia CC de 100mW a 250mA.
Os LEDs UVC da Bolb são particularmente adequados para tratamento de água potável e desinfecção de água em piscinas ou RVs, bem como aplicações que envolvem requisitos de intensidade de radiação mais rigorosos (W/m2), como sistemas de filtragem industrial, purificadores de ar, caixas de desinfecção médica e aspirador de pó.
Figura 2: High Output - Os LEDs High Power UVC da Bolb têm um consumo de energia de 100mW a 250mA (com e sem montagem)
Critérios de seleção para LEDs UV
Um critério chave de seleção para LEDs UV é o ângulo do feixe, que é necessário em algumas aplicações. Os LEDs UVC da Bolb têm um ângulo de feixe de 150 graus e podem ser ainda mais focados usando as lentes da Ledil, conforme necessário. Como isso reduz a superfície sendo irradiada, também aumenta a energia radiante por metro quadrado, o que significa que é necessário menos tempo de exposição ao aplicar a mesma saída de energia. Diferentes lentes UV com vidro compatível permitem fácil ajuste da saída de irradiância para diferentes finalidades. Para as lentes UV, a Ledil usa um grau especial de silicone que é especificamente compatível com os comprimentos de onda UVC, bem como espelhos de alumínio com alta refletividade para todos os comprimentos de onda UV, especialmente para aplicações de desinfecção.
Outros critérios de seleção para LEDs UV incluem padrões UV nacionais, refletividade de diferentes materiais (Figura 3), gerenciamento térmico, drivers, consumo de energia e a lei do inverso do quadrado, que determina como a intensidade do feixe diminui à medida que se afasta da fonte.
Figura 3: Diferentes materiais têm diferentes níveis de reflexão UV que devem ser levados em consideração durante a fase de projeto.
Os emissores de superfície Blazar da Bolb atendem a muitos desses critérios. Este módulo UVC possui 25 LEDs (5×5) e um refletor de 55 graus para obter uma saída efetiva de 2W enquanto o consumo de energia é de apenas 1,25A.
Atualmente desenvolvendo produtos Multi-UV LED. Eles usam chips de -comprimento de onda duplos que fornecem vários comprimentos de onda UV, como UVA e UVC, tornando-os uma arma versátil contra vírus, bactérias e outros patógenos.
