Die Kombination aus leistungsstarken UV-C-LEDs und einem fortschrittlichen UV-Sensor gewährleistet das wirksame Abtöten von Krankheitserregern bei gleichzeitiger Wahrung der Benutzersicherheit.
Seit Beginn der Covid-19-Pandemie 2020 ist das Interesse an der Verwendung von ultraviolettem (UV) Licht zur Bekämpfung von Kontaminationen und Infektionen durch Bakterien, Viren und Sporen stark gestiegen. Es ist allgemein bekannt, dass UV-Licht im kurzwelligen UV-C-Bereich Oberflächen, Luft und Wasser wirksam desinfiziert.
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UV-C kommt auf der Erde nicht natürlich vor, da das von der Sonne ausgestrahlte UV-C-Licht im Gegensatz zu langwelligeren UV-A- und UV-B-Strahlen die Atmosphäre nicht durchdringen kann. Aus diesem Grund haben lebende Organismen wie Viren und Bakterien keine Abwehrmaßnahmen gegen UV-C-Strahlung entwickelt: UV-C-Licht beeinflusst ihre DNA und RNA, wodurch sie sich nicht mehr replizieren können und somit als Krankheitserreger unwirksam werden. Sie können sich ansehen, wie schnell und effektiv UV-C-Licht ein kontaminiertes Mobiltelefon reinigt – und mehr darüber erfahren, wie diese Technologie funktioniert. Die Demonstration zeigt außerdem, wie eine Kombination der Technologien von ams OSRAM – sowohl UV-Emitter als auch ein Dreiband-UV-Sensor – in Zukunft eine bessere Umsetzung der UV-C-Behandlung in Verbraucher-, Industrie- und Spezialapplikationen verspricht.
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Da UV-C-Strahlen bekanntermaßen Viren, Bakterien und Sporen abtöten, stoßen sie in vielen Marktsegmenten und Applikationen auf Interesse. In der Verbraucherwelt können Geräte UV-C-Licht zur Luft- und Bodensanierung in Innenräumen oder zur Wasseraufbereitung verwenden. In der Industrie wird das Wasser in Wasserhähnen mit UV-C-Licht direkt am Ort der Verwendung behandelt und die Luft in großen Klimaanlagen gereinigt. UV-C-Licht kann auch anderswo eingesetzt werden: in Krankenhäusern zur Dekontamination der Luft und der Oberflächen in Patientenzimmern oder zur Desinfektion eines Flugzeugs vor dem Einsteigen der Passagiere.
Diese und viele andere Anwendungsfälle haben in der Theorie zwar eine gute wissenschaftliche Grundlage, stoßen in der Praxis aber auf die beiden entscheidenden Probleme bei der Umsetzung der UV-C-Behandlung: Dosierung und Exposition. Und genau hier verspricht die Technologie von ams OSRAM einen wertvollen neuen Ansatz.
Bei den heutigen Systemen zur UV-C-Behandlung wird die Frage der Dosierung brachial angegangen: Die Produktdaten einer LED oder einer anderen UV-Lichtquelle geben keinen Aufschluss darüber, wie viel Licht diese im gewünschten Wellenlängenbereich abgibt, sodass die Bediener dazu neigen, den Regler auf Maximum zu drehen und das kontaminierte Objekt mit so viel UV-Licht wie möglich anzustrahlen, um das Risiko einer Unterdosierung auszuschließen. Das Problem bei diesem Ansatz ist, dass er übermäßig viel Strom verbraucht, was insbesondere bei tragbaren, batteriebetriebenen Produkten ungünstig ist. Außerdem beschleunigt es den Alterungsprozess von Materialien, die UV-C-Lichtquellen ausgesetzt sind. Dieser Ansatz ist eine Art Notlösung, weil es bisher keine zufriedenstellende Methode zur Messung der von einem Emitter abgegebenen UV-C-Lichtmenge gab. Den heutigen Systemen fehlt auch eine kosteneffektive, ausfallsichere Methode, um eine unsichere Exposition gegenüber UV-C-Licht zu verhindern, das sowohl für Menschen als auch für Viren und Bakterien schädlich ist. Die heute verwendeten Spektrometer oder diskreten analogen Sensorlösungen sind sperrig und teuer. Darüber hinaus müssen die Spektrometer regelmäßig kalibriert werden.
Das ist ein Problem, das ams OSRAM, ein weltweit führender Anbieter optischer Lösungen, zu bewältigen weiß. Das Unternehmen brachte 2020 seine ersten UV-C-LEDs mit niedriger und mittlerer Leistung auf den Markt. Die Oslon UV-Baureihe bietet eine kompakte, robuste und quecksilberfreie Alternative zu herkömmlichen Quecksilberlampen, die zur Erzeugung von UV-Licht verwendet werden.
Die Baureihe wächst und wird um neue eingebaute Innovationen erweitert. Eine neue leistungsstarke UV-C-LED, die ab Mitte 2022 erhältlich ist, wird eine tiefere und leistungsfähigere Behandlung in großen Applikationen ermöglichen.
Neben Emittern stellt ams OSRAM auch optische Sensoren her. Durch die Ausweitung seines Know-hows im Bereich der optischen Sensorik vom infraroten und sichtbaren Lichtspektrum auf das UV-Licht können Hersteller intelligente, geschlossene Systeme zur Steuerung von Dosierung und Exposition aufbauen. Durch die Kombination eines UV-Sensors mit Oslon UV-LEDs kann die Dosierung präzise optimiert werden, um die für jede Applikation erforderliche Bekämpfung von Kontaminationen zu erreichen.
Dadurch werden alle Nachteile einer Überexposition, wie z. B. hoher Stromverbrauch und Alterung, vermieden. Außerdem ist die Erstellung von Dokumentationen möglich, die dem Benutzer die Gewissheit geben, dass die richtige Dosierung angewandt wurde und Kontaminationen beseitigt wurden. Die in das Emittersystem integrierte direkte Erfassung der UV-Leistung stellt außerdem sicher, dass Warn- und Sicherheitsmechanismen immer zuverlässig aktiviert werden können, wenn die UV-C-LEDs eingeschaltet sind.
Die Verwendung eines UV-Sensors zusammen mit den Oslon UV-LEDs könnte sogar die Entwicklung intelligenter UV-C-Behandlungssysteme ermöglichen – dank des Phänomens der Biolumineszenz. Dabei handelt es sich um eine Eigenschaft von Organismen wie Viren und Bakterien: Sie emittieren UV-A-Strahlung, wenn sie mit UV-C-Licht angestrahlt werden. Ein hochempfindlicher Dreiband-UV-Sensor (ein Gerät, das auf UV-A-, UV-B- und UV-C-Licht reagiert) kann selbst winzige Mengen an Biolumineszenz erkennen. Auf diese Weise kann die UV-C-Behandlung nur dann ausgelöst werden, wenn Krankheitserreger entdeckt werden, was Energie spart und gleichzeitig das Risiko einer Kontamination minimiert. Außerdem können die Biolumineszenzeigenschaften von Krankheitserregern auch zur Qualitätskontrolle genutzt werden: Nachdem die erforderliche Dosis UV-Licht über den gewünschten Zeitraum ausgestrahlt wurde, kann der UV-Sensor überprüfen, wie viele Organismen (wenn überhaupt) noch am Leben sind. Die Kombination von Emitter- und Sensortechnologie, eine Besonderheit von ams OSRAM, ist somit die Basis für intelligentere, effizientere Systeme zur UV-C-Behandlung.
Markus Busz ist Senior Product and Marketing Manager im Bereich Spectral Sensing bei ams OSRAM und spezialisiert auf UV-Applikationen. Er begann seine Vertriebskarriere 1993 bei Richter-Leuchten als Vertriebsingenieur für Beleuchtungssysteme. Außerdem arbeitete er in der Automobilindustrie, bevor er in die Vertriebsgruppe von MAZeT eintrat. Nach der Übernahme von MAZeT durch ams OSRAM im Jahr 2016 wurde Markus Marketing Manager im Geschäftsbereich Color and Spectral Sensing (CSS). Ende 2018 wechselte er vom Marketing ins Produktmanagement. Er hat einen Abschluss als staatlich geprüfter Techniker für Elektrotechnik von der Fachschule Hermsdorf.