James Prietzel, Produktmanager bei Intelligent LED Solutions (ILS)
James Prietzel ist der ILS-Produktmanager für den LED-Bereich und arbeitet seit 2012 bei ILS. Er widmet sich dem Verständnis der neuesten Technologien und Innovationen von führenden Anbietern in der Welt der Optoelektronik, von Optik über LEDs bis hin zu intelligenten LED-Treibern.
Ultraviolettes Licht (UV) umfasst den Wellenlängenbereich von 100 bis 400 Nanometer (nm) und liegt damit ausserhalb des sichtbaren Teils des elektromagnetischen Spektrums, das sich zwischen 380 und 740 Nanometer befindet. Von dem Licht, das die Erdoberfläche erreicht, sind nur 5-6 % UV-Licht. Die UV-Strahlung wird nochmals in Bereiche mit unterschiedlichen physikalischen und biologischen Eigenschaften unterteilt:
- UV-A − Wellenlänge 315-400 nm Die langwellige UV-A-Strahlung ist die am wenigsten gefährliche UV-Strahlung und erreicht weitgehend ungehindert die Erdoberfläche. Sie ist für die Bräunung unserer Haut verantwortlich.
- UV-B − Wellenlänge 280-315 nm. Die UV-B-Strahlung ist etwas energiereicher als UV-A und wird von der Atmosphäre grösstenteils absorbiert. Sie ist für die Vitamin-D-Synthese erforderlich, aber auch für Hautschäden (Sonnenbrand) verantwortlich.
- UV-C − Wellenlänge 200-280 nm. UV-C ist ganz besonders energiereich. Die Strahlung wird von der Ozonschicht vollständig ausgefiltert, so dass natürliche UV-C-Strahlung die Erdoberfläche nicht mehr erreicht. Sie wird am häufigsten für Desinfektionsanwendungen verwendet.
- VUV = Vakuumultraviolette Strahlung (Wellenbereich 100-200 nm). Wird stark von Wasser und Luft absorbiert und kann nur im Vakuum übertragen werden. Es durchdringt nicht die Ozonschicht und erreicht daher nicht die Erdoberfläche.
Von den beiden UV-Arten, die die Erdoberfläche erreichen, macht UV-A etwa 90 % aus, der Rest ist UV-B. Obwohl UV-C die Erde nicht erreicht, besitzt es im Vergleich zu anderen UV-Lichtarten die höchste Sterilisationswirkung. Da die UV-C-Strahlung Zellen auf molekularer Ebene schädigen kann, ist sie ideal für Desinfektionsanwendungen. UV-B hat diese Fähigkeit auch, aber in einem viel geringeren Ausmass. Die UV-B-Strahlung des natürlichen Sonnenlichts ist die wichtigste schädliche Komponente. Diese Strahlen können die menschlichen Zellen schädigen und Sonnenbrand und sogar Hautkrebs verursachen.
Im Gegensatz zu UV-C kann UV-B nur DNA-Zellen zerstören und Mikroorganismen nicht wirksam abtöten. Mikroorganismen sind wesentlich kleiner als menschliche Zellen. Um ihre Zellstrukturen zu durchbrechen, sind daher energiereiches, kurzwelligeres UV-C-Licht erforderlich. In einem Mikroorganismus enthält der Zellkern Thymin, eine der fünf Nukleinbasen der DNA. Bei einer spezifischen Wellenlänge von 253,7 nm wird das UV-C-Licht vom Thymin absorbiert und verändert die mikrobielle DNA durch die Bildung von Thymin-Dimeren. Diese Veränderung führt zu einer schwerwiegenden Störung der mikrobiellen Replikation sowie der Prozesse der Proteinexpression, die für das Überleben der Zellen entscheidend sind. Der Zellabbau wird ausgelöst, so dass die Zelle nicht mehr in der Lage ist, sich zu vermehren und zu überleben.
Der Desinfektionsprozess mit UV-C-Licht:
- Die UVC-Strahlung durchdringt die Mikroorganismen.
- Die hochenergetischen UV-C-Photonen werden dann von Zellproteinen und der DNA/RNA absorbiert.
- Die Proteinstrukturen im Mikroorganismus werden geschädigt, was zu einer Störung des Stoffwechsels führt.
4. Die DNA/RNA ist chemisch verändert, so dass sich der Organismus nicht mehr replizieren kann. 5. Da der Organismus nicht in der Lage ist, zu metabolisieren und sich zu vermehren, kann er sich nicht verbreiten und Krankheiten verursachen.
Die Wirkung des UV-C-Lichts geht unterschiedslos gegen jede Art von genetischem Material, ob ‘gut’ oder ‘böse’. Diese Wellenlänge kann Haut- und Augenzellen von Menschen und Tieren schädigen. Eine längere Exposition gegenüber UVC-Strahlung kann Sonnenbrand, Hautschäden, Bindehautentzündungen und sogar Krebs verursachen. Deshalb müssen beim Umgang mit UVC-Licht die Haut und die Augen vollständig vor Exposition geschützt werden.
UV-C-LEDs
Die Entwicklung von UV-C-LED-Produkten, die häufig zu Desinfektionszwecken eingesetzt werden, hat in den letzten Jahren rasche Fortschritte gemacht. Unabhängig vom Verwendungszweck hat sich UV-C als wirksame Desinfektionsmethode und als effizienter Schutz vor pathogenen Bakterien erwiesen. Neben ihrer kompakten Grösse und langen Lebensdauer, zeichnen sich LEDs durch ihre Umweltfreundlichkeit aus, da sie kein Quecksilber enthalten. UV-C-LED-Module gibt es in vielen unterschiedlichen Grössen und mit verschiedenen Wellenlängen.
