Wykorzystanie lamp LED w sterylizacji i dezynfekcji

Podział i wykorzystanie pasma UV

Pasmo UV dzieli się na kilka podzakresów. Podpasmo UV A zawiera fale o długościach od 315 do 400 nm i wykorzystywane jest zazwyczaj w badaniach fotostabilności materiałów, medycynie, terapii światłem, lampach owadobójczych oraz w solarium. Długotrwała ekspozycja na tego typu promieniowanie powoduje efekt opalenizny oraz przedwczesne starzenie skóry.

Zakres UV B obejmuje długości fal z przedziału od 280 do 315 nm. Promieniowanie to jest znacznie bardziej niebezpieczne dla człowieka – zbyt duża ekspozycja na jego oddziaływanie prowadzić może do powstawania nowotworów skóry, szybkiego starzenia skóry oraz zaćmy. Powszechnie wykorzystywane jest głównie w medycynie.

Długości fali z zakresu od 200 do 280 nm klasyfikuje się jako promieniowanie UV C. Ekspozycja na tego rodzaju promieniowanie nie zwiększa znacząco ryzyka powstawania zmian nowotworowych – jego fotony nie przenikają do głębszych warstw skóry, może natomiast powodować poważne oparzenia skóry oraz uszkodzenie wzroku. Fotony promieniowania UV-C potrafią ponadto oddziaływać na cząsteczki RNA oraz DNA mikroorganizmów, efektywnie je w ten sposób niszcząc. Z tego powodu od wielu lat światło UV C wykorzystywane jest w procesach sterylizacji oraz dezynfekcji. W przeszłości opierano się na rozwiązaniach wykorzystujących świetlówki (zawierające pary rtęci), obecnie coraz częściej i chętniej stosuje się w tym celu oświetlenie LED.

UV C a właściwości antywirusowe

Według badań ekspertów główną metodą transmisji COVID-19 jest droga kropelkowa, tj. kontakt z zawiesiną zawierającą cząsteczki wirusa znajdującą się w powietrzu albo osiadłą na różnych powierzchniach. Większość obecnie dostępnych urządzeń do dezynfekcji opartych na oświetleniu LED koncentruje się na sterylizacji powierzchni, należy jednak spodziewać się pojawienia się w najbliższej przyszłości w odpowiedzi na oczekiwania rynku systemów zalecanych bezpośrednio do oczyszczania powietrza. Rozwiązania oparte na technologii LED cechują się zaletami charakterystycznymi dla tego typu układów – niewielkimi rozmiarami, łatwością integracji z innymi układami cyfrowymi (jak np. czujnik ruchu) oraz niską wymaganą mocą zasilania. Do głównych wad w porównaniu do rozwiązań klasycznych zaliczyć można wyższą cenę oraz mniejszą wydajność sterylizacji (zdolność do dezynfekcji obszaru o mniejszej powierzchni w porównywalnym czasie).

Charakterystyka lamp LED

Jedną z pierwszych i najpoważniejszych obaw dotyczących wykorzystania lamp LED w tego typu zastosowaniach była ich trwałość, wyrażana przewidywanym czasem pracy, krótszym niż w przypadku klasycznych świetlówek. Zmartwienie to opierało się przede wszystkim na założeniu wykorzystania źródła światła do pracy ciągłej, jak ma to miejsce w większości systemów oczyszczania starszego typu. Niektóre urządzenia mogą (lub niekiedy nawet muszą) pracować okresowo lub sporadycznie, uruchamiając się na pewien czas jedynie w wybranych momentach. Tak jak wszystkie lampy LED, układy UV-LED mogą być przełączane niemal bez ograniczeń, nie wykazując przy tym żadnych negatywnych efektów dla jakości generowanego sygnału. Jest to cecha znacząco odróżniająca je od świetlówek, które potrzebują kilku minut rozgrzewania do osiągnięcia nominalnych parametrów pracy. Dodatkowo, w przeciwieństwie do świetlówek lampy LED są w stanie dostarczyć jedynie sygnał o pożądanych długościach fali, dzięki czemu nie marnują energii na generowanie niepożądanego promieniowania.

Bezpieczeństwo urządzeń

Kolejnym ważnym aspektem produkcji urządzeń bakteriobójczych opartych na technologii LED (i nie tylko, dotyczy to w zasadzie również rozwiązań klasycznych) jest zapewnienie bezpieczeństwa użytkowania produktu oraz weryfikacja jego parametrów pracy. Nie wypracowano dotychczas jednego powszechnego standardu dla tego typu systemów, poszczególni producenci muszą zatem sami zadbać o stworzenie i implementację odpowiednich procedur. Powinny one uwzględniać zarówno testowanie parametrów emitowanego sygnału, jak i poprawność funkcjonowania elementów zabezpieczających. Tego typu urządzenia mają zazwyczaj rozbudowane systemy bezpieczeństwa, obejmujące m.in. ochronę przed pożarem, porażeniem prądem elektrycznym, zabezpieczenie elementów mechanicznych, optycznych (w tym źródła UV) oraz związanych z emisją i detekcją poziomu ozonu.

Rozwiązania VLD

W uzupełnieniu do systemów dezynfekcyjnych opartych na promieniowaniu UV, w ostatnich czasach na rynku zaczyna się pojawiać nowa linia produktów wykorzystująca światło widzialne. Tego typu rozwiązania określa się mianem VLD, czyli Visible Light Disinfection. Wykorzystuje promieniowanie widzialne w zakresie koloru niebieskiego i fioletowego, które jest całkowicie bezpieczne dla ludzi, nawet w przypadku długotrwałej ekspozycji.

Urządzenia VLD mogą być instalowane jako fragment zwykłej instalacji oświetleniowej. Tego typu rozwiązania nie są jednak skuteczne przeciwko wszystkim typom bakterii, w ogóle nie oddziałują również na wirusy.

Podsumowanie

W związku z globalną pandemią oczekiwać należy w najbliższej przyszłości skokowego wzrostu zainteresowania produktami przeznaczonymi do dezynfekcji oraz sterylizacji powierzchni oraz pomieszczeń. Znaczna część tego zwiększonego popytu zostanie zagospodarowana przez rynek układów UV-LED, powodując pojawienie się wielu nowych rozwiązań wykorzystujących tę technologię. Według prognoz rynkowych, przez najbliższe pięć lat rynek urządzeń do dezynfekcji opartych na lampach UV rozwijać się będzie ze skumulowanym rocznym wskaźnikiem wzrostu (CAGR) w wysokości 12%, co dla rynku UV-LED oznaczać może nawet podwojenie sprzedaży w tym okresie.

Damian Tomaszewski