UVC LED로 세균을 죽여라!
바이러스에 대한 인간의 투쟁은 오랫동안 계속되어 왔습니다. 화학 소독제는 바이러스 및 박테리아와 같은 미생물이 내성을 개발할 수 있기 때문에 죽이는 능력이 제한적입니다. 자외선 (UV) 빛은 물, 공기 및 표면을 소독하고 살균하는보다 효과적인 방법이므로 코로나 바이러스에 대한보다 효과적인 무기가됩니다.
신종 코로나 바이러스가 외부로 퍼지는 것을 막기 위해 우한 Huoshenshan 병원의 의료진 보호 복을 소독하기 위해 UVC LED가있는 소독 텐트가 현지에 건설되어 새로운 소독 방법입니다. 면적이 1.5m x 0.75m x 2m인 방에는 다층 합성 섬유 벽이 설치되고 천장, 벽 및 바닥의 반사 표면에는 미국 공급 업체 인 Bolb의 UVC 방출기가 장착되어 있습니다. 30 초 소독 과정에서 UVC LED는 6mJ / cm2로 투여되었으며 밝기는 항상 200μW / cm2였습니다. 265 ~ 280nm 파장의 빛은 유전 정보를 파괴하여 바이러스의 확산을 차단하거나 다른 세포를 감염시키는 것을 방지합니다.
인공 UV 공급원
수은 기반 방사선원은 가스 방전 자외선에 의해 185 ~ 405nm 스펙트럼에서 빛을 생성하는 저압 및 중압 수은 증기 (Hg) 램프를 사용하는 가스와 같은 자외선을 생성하는 데 오랫동안 사용되어 왔습니다. 글로우 방전은 또한 자외선 냉음극 튜브 (UV-CCL 또는 UV 램프)를 통해 185 ~ 405nm의 스펙트럼 범위에서 자외선을 생성하는 데 사용할 수 있습니다.
UV LED는 전기 발광을 통해 227 ~ 405nm의 스펙트럼 범위에서 자외선을 방출합니다. UVC LED를 사용할 때 파장은 특히 짧아서 (260 ~ 270nm 사이) 가장 강력한 살균 효과를 제공합니다. 도 1은 정제되지 않은 음용수에서 전염되기 특히 쉬운 기생충인 크립토스포리듐(Cryptosporidium)의 예를 보여준다. 다른 병원체, 박테리아 및 바이러스는 매우 유사한 특성을 나타낸다.
LED는 또한 스위칭 사이클의 거의 무제한으로 특정 온도 조건에서 우수한 안정적인 스펙트럼 출력을 제공하므로 지연 없이 전체 광 출력이 필요한 모바일 솔루션에 이상적입니다.
여러 무기
자외선은 100 내지 400 nm의 파장 범위를 가지며 육안으로는 보이지 않는다. 그들의 주파수는 UVA, UVB 및 UVC 대역으로 나뉘며, 다른 밴드는 유기체에 다른 영향을 미칩니다.
LED를 사용하면 선택할 파장을 거의 결정할 수 있습니다. UVB 및 UVC 광선과 비교하여 315 ~ 400nm의 파장을 가진 UVA LED는 인간 피부와 같은 분산 된 생물학적 조직에 더 강하게 침투합니다. UVA LED는 선탠 스튜디오 및 네일 스튜디오와 같은 치과 및 화장품과 같은 분야에서 사용할 수 있습니다. 산업에서 UVA LED는 수지, 접착제 및 페인트를 경화하는 데 사용됩니다.
UVB LED 광선은 280 ~ 315nm의 파장을 가지며 분산 된 생물학적 조직의 침투가 상대적으로 약하지만 더 확산됩니다. UVB 광선은 체내에서 비타민 D의 형성을 촉진하기 때문에 UVB LED가 주로 광선 요법 및 피부과적 치료에 사용됩니다.
UVC 광선에 대한 보호 없음
UVC LED의 고에너지 빛은 점점 더 생물학적 조직에 흩어져 있습니다. 100 ~ 280nm의 파장을 가진 이러한 광선은 특히 깊게 조직에 침투하지 않지만 보호되지 않은 피부를 태울 수 있습니다. 지구 대기의 오존층이 햇빛의 자연 UVC 방사선을 흡수하기 때문에 지구상의 어떤 것도 UVC 광선에 대한 방어 메커니즘을 구축하지 못했고 바이러스와 박테리아도 흡수하지 못했습니다. 이 취약점으로 인해 인공 UVC 광 조사는 특히 효과적인 살균 및 소독 방법입니다.
그림 1: 크립토스포리듐 및 기타 박테리아 및 바이러스는 UVC LED 광선에 가장 민감하므로 UVC LED의 파장이 가장 효과적입니다. 출처: 스탠리
실제로 UVC LED
각 미생물은 UVC 방사선에 다르게 반응하기 때문에 방사선의 강도는 원하는 멸종 속도, 즉 살해 된 미생물의 수에 맞게 조정되어야합니다. UV 방사선의 강도는 거리의 제곱에 반비례하며, 이는 UV 방사선이 방사선원으로부터의 거리가 증가함에 따라 신속하게 효과를 잃는다는 것을 의미하므로 멸균이 필요한 물체는 가능한 한 방출기에 근접해야합니다.
신종 코로나바이러스를 포함한 바이러스는 종종 공수되기 때문에 UVC LED는 에어컨 시스템에 사용하는 것이 좋습니다. 원하는 소멸 속도 외에도 공기 흐름과 공기 흐름 형상도 고려해야 합니다.
파장 254nm의 자외선은 미생물을 죽이는 데 특히 효과적인 것으로 밝혀졌지만 직접 적용하면 피부와 눈에 해로울 수 있습니다. 한편, "원자외선"광(207 내지 222 nm)은 또한 노출된 인간 조직을 손상시키지 않으면서 대부분의 공기 중 병원체를 광범위하게 불활성화시킬 수 있다.
표면 소독
다른 바이러스와 박테리아도 인플루엔자, 노로 바이러스, 로타 바이러스, 연쇄상 구균 및 살모넬라균을 포함한 표면을 통해 퍼질 수 있습니다. 더 큰 표면을 소독해야하는 경우 Lextar의 저전력 PU35CL1.0 UVC LED는 2-4mW 및 20mA의 출력을 가진 적합한 제품이 될 것입니다. 또한 음료를 저온 살균하고, 항균 식품을 포장하고, 칫솔을 살균하는 데에도 사용할 수 있습니다.
소규모 설치를 위해 Bolb는 3.5 x 3.5 x 0.9mm3 크기의 소형 중간 전력 S3535-DR100-W272-P40 UVC LED를 도입했습니다. 40mW의 DC 전력 소비와 100mA의 전류로 세계에서 가장 낮은 전력 소비와 가장 낮은 열 출력으로 두드러집니다.
고전력 부문에서 볼브는 250mA에서 100mW의 DC 전력 소비를 가진 가장 강력한 부품인 S6060-DR250-W272-P100 UVC LED를 도입했습니다.
Bolb의 UVC LED는 수영장 또는 RV의 음용수 처리 및 물 소독뿐만 아니라 산업용 여과 시스템, 공기 청정기, 의료용 소독 상자 및 진공 청소기와 같은 더 엄격한 방사선 강도 요구 사항(W/m2)과 관련된 응용 분야에 특히 적합합니다.
그림 2: 고출력 - Bolb의 고전력 UVC LED는 250mA에서 100mW의 전력 소비를 가짐(실장 유무에 관계없이)
UV LED에 대한 선택 기준
UV LED의 주요 선택 기준은 일부 응용 분야에서 필요한 빔 각도입니다. Bolb의 UVC LED는 빔 각도가 150°이며 필요에 따라 Ledil의 렌즈를 사용하여 더 초점을 맞출 수 있습니다. 이것은 조사되는 표면을 감소시키기 때문에, 또한 평방 미터당 복사 에너지를 증가시키며, 이는 동일한 에너지 출력을 인가할 때 더 적은 노광 시간이 요구된다는 것을 의미한다. 호환 가능한 유리가있는 다른 UV 렌즈는 다른 목적을 위해 조도 출력을 쉽게 조정할 수 있습니다. UV 렌즈의 경우, Ledil은 UVC 파장과 특별히 호환되는 특수 등급의 실리콘뿐만 아니라 모든 UV 파장, 특히 소독 응용 분야에 대해 높은 반사율을 가진 알루미늄 거울을 사용합니다.
UV LED에 대한 다른 선택 기준에는 국가 UV 표준, 다양한 재료의 반사율(그림 3), 열 관리, 구동기, 전력 소비 및 소스에서 멀어질수록 빔 강도가 감소하는 방식을 결정하는 역제곱 법칙이 포함됩니다.
그림 3: 재료마다 설계 단계에서 고려해야 하는 UV 반사 수준이 다릅니다.
Bolb의 Blazar 표면 방출기는 이러한 많은 기준을 충족합니다. 이 UVC 모듈에는 25개의 LED(5×5)와 55° 반사판이 있어 전력 소비가 1.25A에 불과한 상태에서 2W의 유효 출력을 달성합니다.
현재 멀티 UV LED 제품을 개발 중입니다. 그들은 UVA 및 UVC와 같은 여러 UV 파장을 전달하는 이중 파장 칩을 사용하여 바이러스, 박테리아 및 기타 병원균에 대한 다목적 무기로 만듭니다.
