广告

利用UVC LED把病菌赶尽杀绝!

2021-03-25 10:16:22 儒卓力光电产品销售经理Alain Bruno Kamwa 阅读:
人类与病毒的斗争已持续了很长的时间。由于微生物(如病毒和细菌)会产生抗药性,因此化学消毒剂只能有限地进行杀灭。紫外线(UV)是一种对水、空气和物品表面进行消毒和灭菌的更为有效的方法,这使其成为了对抗冠状病毒的更有效的武器。

为了对武汉市火神山医院医务人员的防护服进行消毒,以防止新冠病毒传播到外面,当地搭建了一种带有UVC LED的消毒帐篷,这是一种全新的消毒方法。在面积为1.5m×0.75m×2m的房间内装有多层合成纤维墙,天花板、墙壁和地板的反射表面均安装了来自美国供应商Bolb的UVC发射器。在30秒的消毒过程中,UVC LED的剂量为6mJ/cm2,亮度始终为200μW/cm2。265至280nm光波长会破坏遗传基因信息,从而切断病毒的传播或阻断其感染其它细胞。02Pednc

人工紫外线源

长期以来,人们一直使用基于汞的辐射源产生紫外光,例如使用低压和中压汞蒸气(Hg)灯产生气体,这些低压和中压汞蒸气(Hg)灯通过气体放电产生185至405nm光谱的UV光。还可以使用辉光放电,通过紫外线冷阴极管(UV-CCL或UV灯)在185至405nm的光谱范围内产生紫外线。02Pednc

UV LED通过电致发光发出227至405nm光谱范围内的UV射线。使用UVC LED时,波长特别短(在260至270nm之间),可提供最强的杀菌效果。图1以隐孢子虫为例进行了说明,隐孢子虫是一种寄生虫,特别容易在未经净化的饮用水中传播。其他病原体、细菌和病毒也表现出非常相似的特征。02Pednc

LED还可以在特定温度条件下提供出色的稳定光谱输出,并且开关周期数几乎没有限制,这使其成为需要提供全光输出而无延迟的移动解决方案的理想选择。02Pednc

多种武器

紫外线的波长范围为100到400nm,是肉眼看不到的。它们的频率分为UVA、UVB和UVC波段,不同波段对生物体的影响是不同的。02Pednc

LED让我们几乎可以自行决定选择何种波长。与UVB和UVC射线相比,波长为315至400nm的UVA LED在分散的生物组织(例如人体皮肤)中具有更强的穿透力。UVA LED可用于牙科和化妆品等领域,例如美黑工作室和美甲工作室。在工业领域,UVA LED则用于固化树脂、粘合剂和油漆。02Pednc

UVB LED射线具有280至315nm的波长,对于分散的生物组织具有相对较弱的穿透力,但它们的散射性更强。UVB射线促进人体中维生素D的形成,这就是为什么UVB LED主要用于光疗和皮肤病治疗的原因。02Pednc

无法抵御UVC射线

来自UVC LED的高能光在生物组织中的散射会越来越大。这些射线的波长为100到280nm,不会特别深入地穿透组织,但是会灼伤未受保护的皮肤。由于地球大气层中的臭氧层吸收了阳光的自然UVC辐射,因此,地球上的任何生物都没有针对UVC射线建立防御机制,病毒和细菌也是如此。此漏洞使得人造UVC光照射成为一种特别有效的灭菌和消毒方法。02Pednc

02Pednc

1:隐孢子虫以及其他细菌和病毒对UVC LED射线最敏感,因此UVC LED的波长最有效。图源Stanley02Pednc

实际应用中的UVC LED

每种微生物对UVC辐射的反应不同,这就是为什么辐射强度应当适应所需的减灭率的原因,该数值是被杀死的微生物的数量。UV辐射的强度与距离的平方成反比,这意味着随着远离辐射源的距离增加,UV辐射会很快失去其有效性,这就是为什么需要消毒的物体应尽可能靠近发射器。02Pednc

病毒(包括新冠病毒)通常通过空气传播,因此建议在空调系统中使用UVC LED。除了所需的减灭率外,还必须考虑空气流量和空气流动的几何形状。02Pednc

波长为254nm的紫外线已被证明对杀死微生物特别有效,尽管直接应用时,它可能对皮肤和眼睛有害。另一方面,“远紫外线”光(207至222nm)也可以使空气中的大多数病原体广泛失活,而不会损坏裸露在外的人体组织。02Pednc

消毒表面

其他病毒和细菌也可通过表面传播,包括流感、诺如病毒、轮状病毒、链球菌和沙门氏菌。如果要对较大的表面进行消毒,Lextar公司的低功率PU35CL1.0 UVC LED会是合适的产品,其输出为2-4mW和20mA;它也可以用于对饮料进行巴氏消毒、用于包装抗菌食品,以及对牙刷进行消毒。02Pednc

对于较小规模的安装,Bolb推出了尺寸为3.5×3.5×0.9mm3的紧凑型中等功率S3535-DR100-W272-P40 UVC LED。直流功耗为40mW,电流仅为100mA,其凭借世界上最低能耗、最低热量输出的特性脱颖而出。02Pednc

在大功率领域,Bolb推出了S6060-DR250-W272-P100 UVC LED,这是功能最强大的组件,在250mA时的DC功耗为100mW。02Pednc

Bolb的UVC LED特别适合用于饮用水处理以及游泳池或RV里的水消毒,还有涉及更严格的辐照强度要求(W/m2)的应用,比如工业过滤系统、空气净化器、医疗消毒盒和吸尘器。02Pednc

02Pednc
2:高输出—Bolb的大功率UVC LED250mA下具有100mW的功耗(带有和不带安装)02Pednc

紫外线LED的选择标准

UV LED的关键选择标准是光束角,在某些应用中需要一定的光束角。Bolb的UVC LED的光束角为150°,可以根据需要使用Ledil的透镜进一步聚焦。因为这减少了被照射的表面,它还增加了每平方米的辐射能量,这意味着在施加相同的能量输出时,所需的曝光时间减少了。带有兼容玻璃的不同UV透镜可轻松调节辐照输出,以用于不同目的。对于紫外线透镜,Ledil使用了专门与UVC波长兼容的特殊等级硅树脂,以及对所有紫外线波长都具有高反射率的铝反射镜,特别适合于消毒应用。02Pednc

紫外线LED的其它选择标准包括国家紫外线标准,不同材料的反射率(图3)、散热管理、驱动器、功耗和平方反比定律,这些因素决定了光束强度如何随着远离光源而减弱。02Pednc

02Pednc

3:在设计阶段必须考虑到不同材料的紫外线反射水平各有不同。02Pednc

Bolb的Blazar表面发射器满足其中许多标准要求。该UVC模块具有25个LED(5×5)和55°反射镜,可实现2W有效输出,而功耗仅为1.25A。02Pednc

目前正在开发Multi-UV LED产品。它们使用双波长芯片,可以提供多个UV波长,例如UVA和UVC,从而成为抵抗病毒、细菌和其他病原体的万能武器。02Pednc

  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • Microchip CEO Steve Sanghi:“领导者应独出心裁” 我能给出的主要建议是,领导者应独出心裁。领导者在领导他人看问题和做事情时应与众不同,并应能变不可能为可能。我们要勇于挑战自己,多和有能力的人相处。还要为员工下放更多的权力,以便促进他们释放出自己的全部潜力。
  • 电容器鼓包是怎么回事?需要更换吗? 显然,鼓包的电容是坏电容,需要更换。但每个看上去鼓包的电容就真的鼓包了吗?
  • 利用IIoT进行智能水资源管理 我们需要有效的水资源管理,通过减少浪费和更有效地回收废水来节约用水。通过防洪减灾来保护脆弱的城市和基础设施也是如此。那么我们可以做些什么来解决这些问题呢?工业物联网(IIoT)可能会提供一些潜在的解决方案。
  • 台湾地区用了哪些智能技术应对COVID-19危机? 全球自2019年底受到新冠肺炎(COVID-19)疫情的影响,到2022年的今天都还无法恢复,这两年来我们使用智能技术提升了很多关于防疫和抗疫的设备和策略,如对于病毒的检测,人口密度的排查,疫苗的恒温和数据整合等等..
  • 远程医疗可以做很多好事,但它会变得太强大吗 多年来,远程医疗取得了长足的发展,使更多人更容易获得和负担得起医疗服务。 今天的远程医疗应用程序使患者足不出户就可以咨询医生,并让医生同时远程监控多名患者的健康状况——例如患有慢性病的患者。
  • 雅培为远程医疗的未来做准备 在经历了两年的全球健康危机之后,没有什么比让雅培董事长兼首席执行官罗伯特福特在今年的消费电子展 (CES) 上成为中心舞台更自然的事情了。当然,有必要刮掉经过深思熟虑的主题演讲,并像电视真人秀一样精心编排,以了解该组织在远程医疗技术方面的愿景和进步。
  • 5G在医疗保健领域的颠簸之旅 在功能越来越强大的通信技术,尤其是 5G 的到来的推动下,已建立的、通常是家长式的全球医疗保健系统正面临着必要的——但并非普遍受欢迎的——改组。
  • ADI公司发布最新低功耗BioZ AFE,大幅缩小BioZ监测设备 ADI推出低功耗、高性能生物阻抗(BioZ)模拟前端(AFE) MAX30009,旨在帮助缩小BioZ远程患者监测(RPM)设备的尺寸并延长设备的使用寿命。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:业界首款车规级超高 GD25/55LT是业界首款超高速四通道的SPI NOR Flash产品系列 ,最高时钟频率达到200MHz,数据吞吐率高达200MB/s,是现有产品的3倍以上。内置ECC算法与CRC校验功能,在提高可靠性的同时延长了产品使用寿命,DQS和DLP功能为高速系统设计提供了保障。通过了车载AEC-Q100的认证。GD25/55LT系列产品是业内最高性能,超高可靠性的四通道SPI NOR Flash车规级解决方案,在满足车载应用对Flash即时响应需求的同时又满足了功能安全的要求。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:4Gb 3.3V 串行 NAND 单芯片设计的串行通信方案,引脚少、封装尺寸小,且在同一颗粒上集成了存储阵列和控制器,并带有内部ECC模块,使其在满足数据传输效率的同时,既节约了空间,又提升了稳定性。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:昆仑芯2代优势 昆仑芯科技已经量产了两代云端AI芯片产品。昆仑芯2代于2021年8月量产,基于自研架构,采用全球领先的7nm制程,是国内首款采用GDDR6显存的通用AI芯片,并高度集成ARM CPU 。昆仑芯2代是在1代的经验之上,面向真实客户需求打造的极致通用性、易用性的通用人工智能芯片,对推动国内AI芯片技术研发和商业落地都具有重要价值,未来还将赋能高性能计算机集群、生物计算、智能交通等更广泛应用空间。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品:X9高性能智能座舱芯片X9 为国内外Tier1和主机厂提供了极具竞争优势的高端座舱SoC方案,加快了研发速度并显著降低了研发成本
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了