Die Kombination aus leistungsstarken UV-C-LEDs und fortschrittlichen UV-Sensoren beseitigt Krankheitserreger effektiv bei erhöhter Sicherheit für die Benutzerinnen.
Seit dem Ausbruch der Covid-19-Pandemie im Jahr 2020 ist das Interesse an der Nutzung von ultraviolettem (UV-) Licht zur Bekämpfung von Kontaminationen und Infektionen durch Bakterien, Viren und Sporen drastisch gestiegen. Die Wissenschaft der UV-Behandlung ist gut erforscht. Es ist bekannt, dass Licht im kurzwelligen UV-C-Bereich Oberflächen, Luft und Wasser zuverlässig desinfiziert.
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UV-C kommt auf der Erde nicht in natürlicher Form vor, da das von der Sonne abgestrahlte UV-C-Licht im Gegensatz zu den langwelligeren UV-A- und UV-B-Strahlen nicht in die Atmosphäre eindringen kann. Aus diesem Grund haben lebende Organismen wie Viren und Bakterien keine Abwehrmechanismen gegen UV-C-Strahlung entwickelt: UV-C-Licht greift in ihre DNA und RNA ein, sodass sie sich nicht mehr vermehren können und als Krankheitserreger unwirksam werden.
Schauen Sie sich an, wie schnell und effektiv UV-C-Licht Verunreinigungen eines Mobiltelefons beseitigt – und erfahren Sie mehr über die Funktionsweise der Technologie. Diese Demonstration zeigt außerdem, wie eine Kombination der von ams OSRAM angebotenen Technologien – bestehend aus UV-Emittern und einem Dreiband-UV-Sensor – in Zukunft eine bessere Umsetzung der UV-C-Behandlung in Verbraucher-, Industrie- und Spezialanwendungen ermöglichen könnte.
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Der Schlüssel zur Kontrolle von Dosierung und Exposition
UV-C-Licht kann bekanntermaßen Viren, Bakterien und Sporen unschädlich machen und stößt daher in vielen Marktsegmenten und Anwendungen auf Interesse. In der Konsumgüterwelt kann UV-C-Licht zur Luft- und Bodenreinigung in Wohnräumen oder zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden. In der Industrie wird mit UV-C-Licht in Wasserhähnen das Wasser direkt am Ort des Verbrauchs behandelt und die Luft in großen Klimaanlagen gereinigt. Auch in anderen Bereichen besteht ein großes Potenzial für den Einsatz von UV-C-Licht: in Krankenhäusern zur Desinfektion der Luft und Oberflächen in Patientenzimmern oder in Verkehrsflugzeugen zur Desinfektion der Kabine vor dem Einsteigen der Fluggäste.
Diese und viele andere Anwendungsfälle haben in der Theorie eine gute wissenschaftliche Grundlage, stoßen aber in der Praxis auf zwei entscheidende Probleme, die die Implementierung einer UV-C-Behandlung behindern: Dosierung und Exposition. Und genau hier verspricht die Technologie von ams OSRAM einen interessanten neuen Ansatz.
Das Hochdrehen der Regler bringt nichts
Die heutigen UV-C-Behandlungssysteme setzen bei der Frage der Dosierung oft auf „rohe Gewalt“: Die Produktdaten einer LED oder einer anderen UV-Lichtquelle sagen nichts darüber aus, wie viel Licht im betreffenden Wellenlängenbereich ausgestrahlt wird. Daher neigen Nutzer*innen dazu, den Regler voll aufzudrehen und das kontaminierte Objekt mit so viel UV-Licht wie möglich zu bestrahlen, um jegliche Gefahr einer Unterdosierung auszuschließen.
Das Problem bei diesem Ansatz ist, dass er extrem viel Strom verbraucht, was vor allem bei tragbaren, batteriebetriebenen Produkten unerwünscht ist. Darüber hinaus beschleunigt er die Alterung der Materialien, die dem UV-C-Licht ausgesetzt sind.
Im Grunde ist dieser Ansatz eine simple Notlösung, die erforderlich war, weil es bis dato keine zufriedenstellende Methode zur Messung der von einem Strahler abgegebenen UV-C-Lichtmenge gab. Den heutigen Systemen fehlt zudem eine kosteneffiziente, ausfallsichere Methode zur Vermeidung einer gefährlichen Exposition mit UV-C-Licht, welches nicht nur für Viren und Bakterien, sondern auch für Menschen schädlich ist. Spektrometer oder analoge Sensorlösungen, wie sie heute meist verwendet werden, sind sperrig und teuer. Darüber hinaus müssen Spektrometer regelmäßig kalibriert werden.
Die Lösung von ams OSRAM
Als weltweit führender Anbieter von optischen Lösungen hat ams OSRAM die Lösung für dieses Problem. Bereits 2020 brachte das Unternehmen seine ersten UV-C-LEDs mit niedriger und mittlerer Leistung auf den Markt. Die Oslon UV-Serie ist eine kompakte, robuste und quecksilberfreie Alternative zu den herkömmlichen Quecksilberlampen, die zur Erzeugung von UV-Licht verwendet werden.
Die Serie wächst – Innovationen eingeschlossen. Eine neue Hochleistungs-UV-C-LED, die Mitte 2022 auf den Markt kommen wird, ermöglicht eine intensivere und leistungsstärkere Behandlung in großflächigen Anwendungen.
Neben Emittern stellt ams OSRAM auch optische Sensoren her. Die Ausweitung der optischen Sensorik von Infrarot- und sichtbarem Licht auf UV-Licht versetzt Hersteller nun in die Lage, intelligente, geschlossene Systeme zu entwickeln, in denen sowohl Dosierung als auch Exposition steuerbar sind. Durch die Kombination eines UV-Sensors mit Oslon UV-LEDs lässt sich die Dosierung präzise optimieren, um die für die jeweilige Anwendung erforderliche Schadstoffbehandlung zu erreichen.
Auf diese Weise lassen sich alle Nachteile einer Überexposition, wie z. B. hoher Stromverbrauch und Materialalterung, vermeiden, und die Dokumentation wird erleichtert, was dem Nutzer die Gewissheit gibt, dass die richtige Dosierung angewandt und jegliche Kontamination beseitigt wurde. Eine direkt in das Emittersystem integrierte Messung der UV-Leistung stellt außerdem sicher, dass bei eingeschalteten UV-C-LEDs Warn- und Sicherheitsmechanismen zuverlässig aktiviert werden.
Intelligente Desinfektionsgeräte
Die Kombination eines UV-Sensors mit Oslon UV-LEDs ermöglicht die Entwicklung intelligenter UV-C-Behandlungssysteme, die auf Biolumineszenz beruhen. Dieses Phänomen ist bei Organismen wie Viren und Bakterien zu beobachten: Wenn sie mit UV-C-Licht bestrahlt werden, geben sie UV-A-Strahlung ab. Ein hochempfindlicher Dreiband-UV-Sensor wie der AS7331 (ein Gerät, das auf UV-A-, UV-B- und UV-C-Licht anspricht) erkennt kleinste Spuren von Biolumineszenz. Dies kann genutzt werden, um nur dann eine UV-C-Behandlung auszulösen, wenn tatsächlich Krankheitserreger erkannt werden – das spart Energie und minimiert das Risiko einer Kontamination.
Darüber hinaus dienen die Biolumineszenzeigenschaften von Krankheitserregern auch zur Qualitätskontrolle: Nachdem die erforderliche Dosis UV-Licht über den gewünschten Zeitraum zugeführt wurde, kann der AS7331 überprüfen, ob und wie viele Organismen noch feststellbar sind. Die Kombination von Emitter- und Sensortechnologie – eine Spezialität von ams OSRAM – ist somit die Basis für intelligentere und effizientere UV-C-Behandlungssysteme.
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