Was ist eine UV-Lampe?
UV-Lampen sind ein äußerst vielfältiges Hilfsmittel für die unterschiedlichsten Anwendungen. Die Anwendungsfelder erstrecken sich von der Entkeimung, technischen Inspektion und Geologie über die Verwendung in der Dokumentenprüfung, in Diskotheken als Effektlicht, für chemische Reaktionen bis hin zu Anwendungen zur Kunststoffhärtung, in der Biotechnologie und Forensik sowie in der Medizin.
Hier wird aber zum größten Teil das Thema der Entkeimung behandelt. Entkeimungslampen wie die Philips TUV, oder auch die HNS Puritec von Osram, emittieren UV-C-Strahlung mit einer Wellenlänge von 253,7 Nanometern. Neben herkömmlichen Viren, Bakterien und Keimen, kann ultraviolettes Licht vom Typ C auch pandemische Errerger wie SARS-CoV-2 beseitigen. Die UV-C-Strahlung mit einer Wellenlänge von 253,7 nm eliminiert bis zu 99,9% sämtlicher luftgetragener Mikroorganismen. Eingesetzt in eigenständigen Lüftungssystemen oder als Ergänzungsmodul für raumlufttechnische Anlagen, verringert eine effektive Luftentkeimung die Konzentration infektiöser Aerosole in Innenräumen.
Die Entkeimung von Luft, Oberflächen und Wasser unter Verwendung ultravioletter Strahlung setzt sich immer mehr als eine effiziente und umweltfreundliche Methode in der Bekämpfung von Bakterien, Viren und anderen Mikroorganismen durch. Der große Vorteil von ultraviolettem Licht bei dieser sog. physikalischen Entkeimung liegt darin, daß die Mikroben im Gegensatz zur Behandlung mit chemischen Mitteln keine Resistenzen gegen die Strahlung entwickeln können.
Eigenschaften von Entkeimungslampen
Ultraviolettstrahlung vom Typ C entsteht bei einer Wellenlänge unter 280 nm. Entkeimungslampen basieren auf UV-C Niederdruckstrahlern mit 253,7 nm. Diese Wellenlänge liegt sehr nahe am Optimum zur Absorption von DNA und RNA. Im Zellkern von Mirkoorganismen befindliche Erbanlagen werden durch die Bestrahlung zerstört. Luftgetragene Keime werden abgetötet, Viren inaktiviert.
Die Wirkung von UV-C Systemen beruht dementsprechend auf Faktoren wie der UVC Dosis, der Luftführung, dem Luftstrom, der Luftfeuchte sowie einer auf Ihre Gegebenheiten angepassten Systemauslegung.
Entkeimungslampen sind Niederdruck-Hg-Entladungslampen. Sie haben eine langlebige Beschichtung die UV-C transparent ist und emittieren Licht im ultravioletten Bereich, dessen UV-C Höhepunkt bei 253,7 nm liegt. Sie haben einen hohen Wirkungsgrad, der circa bei 30 Prozent liegt.
Funktionsweise einer UV-Lampe
Entkeimungslampen sind Niederdrucklampen, die Quecksilberstrahlung hauptsächlich in kurzwellig ultraviolettem Bereich emittieren. Sie snd ökologische Alternativen zum chemischen Reinigungsprozess. Entkeimungslampen von Osram und Philips sind Ozon freie Lampen. Sie sind transparent für Strahlung die Mikroorganismen neutralisiert, aber lassen keine Ozon-erzeugende Strahlung durch.
UV-C Strahlung hat eine photolytiache Wirkung auf DNA, Mikroorganismen wie Bakterien, Schimmel, Hefe und Viren können nicht dupliziert werden. Der Reinigungseffekt findet bei einer Wellenlänge von unter 320 Nanometer statt. Seine maximale Effektivität ist bei rund 260 nm. Mit einer Wellenlänge von 253,7 nm sind Osram und Philips Entkeimungslampen bei ca. 85% der maximalen Effektivität.
Vorteile von Entkeimungslampen
Entkeimungslampen haben diverse Vorteile zur Entkeimung mit Chemikalien:
- UV-C-Strahlung wirkt sofort auf Flächen, Wasser oder Luft
- Entkeimungslampen haben niedrige Betriebskosten und müssen durch Ihre lange Lebenszeit ,von oftmals über 9.000 h, selten ausgewechselt werden
- niedrige Instandhaltungskosten
- Wasser bleibt im Gegensatz zum Einsatz von Chemikalien gleich, es entsteht keine Veränderung im Geschmack
- Entkeimungslampen sind Umweltfreundlicher, da sie frei von Chemikalien sind
- auf Spezifische Anforderungen kann mit verschiedenen Anwendungen genau eingegangen werden
- Hohe UV-C-Ausbeute während der gesamten Lebensdauer
- schnelle und wirkungsvolle Entkeimung
- keine Geruchs- und Geschmacksveränderungen der Luft
- auch Entkeimung bei chemieresistenten Krankheitserregern is möglich
- reduziert Infektionen in medizinischen Abteilungen mit starkem Publikumsverkehr (Laboratorien, Operationssäle, Frühgeburtenabteilungen)
- vernichtet zuverlässig Bakterien in Herstellungsräumen von Nahrungsmitteln (Bäckereien, Fleischereien, Schlachtereien, Molkereien und Käsereien sowie Brauereien, Süßmostereien und Obstlagerräume)
- reduziert in erheblichem Umfang charakteristische Krankheiten bei der Tierzucht (z.B. Ferkel- und Küken-Aufzucht)
Anwendungsgebiete von UV-Lampen
Es gibt vielseitige Anwendungsgebiete für den Einsatz von Entkeimungslampen. Überall da wo der Einsatz zur Zerstörung von Keimen wichtig ist. Diese lassen sich in 3 Hauptbereiche unterteilen: Die Luftentkeimung, die Wasserentkeimung und die Oberflächenentkeimung.
Bei allen drei Anwendungsgebieten gibt es wieder unterschiedliche Anwendungsfelder. Bei der Wasserentkeimung gibt es zum Beispiel die Entkeimung von Aquarien, Schwimmbädern, für das Trinkwasser aber auch für das Abwasser. Hier wird die Strahlung zwar verschieden angewendet, aber im Allgemeinen ist der Ansatz immer der Gleiche. Chemikalien werden im UV-Entkeimungsprozess nicht eingesetzt. Dies macht die Entkeimung mit UV-Licht gesünder. Auch bei der Luftreinigung gibt es verschiedene Anwendungsgebiete, die verschiedene Spezifikationen benötigen. Wie dem Büro, in Klimaanlagen oder auch in Krankenhäusern. So können UV-Lampen Infektionsrisiken und Kreuzkontaminationsrisiken deutlich reduzieren und die Raumluft gleichzeitig deutlich verbessern. Auch im Bereich der Oberflächenentkeimung finden UV-C Lampen verschiedenste Möglichkeiten zur Benutzung. Diese können in der Instrumentenentkeimung, in antiseptischen Zonen, bei Lebensmittel Verpackungen und auch bei pharmazeutischen Verpackungen eingesetzt werden. Hier werden wie bei der Luft, die Oberflächen durch UV-Licht gereinigt.
Aber Vorsicht: UVC-Strahlung eignet sich nicht zur dauerhaften Bestrahlung in Räumen mit Menschen – die intensive UV-Strahlung kann Sonnenbrand und irreparable Schäden an der Netzhaut hinterlassen und erhöht das Hautkrebsrisiko. Auch sind spezielle Sicherheitsvorkehrungen zu treffen..
Die Wasserentkeimung mit UVC-Lampen
Durch die UV-C Strahlung wird Wasser ohne die Nutzung von schädlichen Chemikalien entkeimt. Es gibt hier verschiedene Einsatzgebiete:
- Die Reinigung des Trinkwassers für zu Hause. Home UV-Systeme oder auch portable Reisegeräte ermöglichen den Zugang zu sauberem Wasser
- Das Abwasser kann durch ultraviolettes Licht gereinigt werden
- Schwimmbecken werden durch UV-C Strahlen im Bereich von 200 bis 280 Nanometern gereinigt. Die zeltzerstörende Wirkung der UV-C-Strahlung ist perfekt für die Wasserentkeimung
- Bei Aquarien wird das Wasser durch durch eine UV-Kammer gepumpt. So werden freischwimmende Mikroorganismen von UV-Licht bestrahlt und können sich nicht mehr reproduzieren
UV-Licht zur Luftentkeimung
Befreien der Luft von biologischen Schadstoffen
- Im Büro werden UV-Luftentkeimungslampen im Luftsystem installiert. Dies kann Atemwegserkrankungen vorbeugen und auch das Wohlempfinden, sowie die Produktivität des Mitarbeiters steigern
- Auch in Klimaanlagen können UV-Lampen zur Reinigung eingesetzt werden. Normalerweise erfolgt diese Desinfektion mit toxischen Chemikalien, die Gerüche hinterlassen können. Dies wird mit UV-C-Lampen umgangen
- In Krankenhäusern können UV-Lampen Infektionsrisiken erheblich minimieren und die Raumluftqualität verbessern
UV Lampen zur Oberflächenentkeimung
Entfernen von organischen Rückständen an Flächen ganz ohne Chemikalien
- In antiseptischen Zonen zur Sterilisation von exponierten Flächen
- Zur Instrumenten Entkeimung im Medizinischen Bereich um Operationsbestecke zu reinigen
- Um im Industriellen Bereich Verpackungen von Keimen zu befreien
- Pharmazeutische Verpackungen können so sterilisiert werden
Wirkung von UV-C Licht auf Corona Viren
Obwohl es bisher keine Untersuchungen darüber gibt, wie UVC-Licht speziell auf Covid-19 wirkt, haben Studien gezeigt, dass es gegen andere Grippeviren eingesetzt werden kann. Die Strahlung verändert die Struktur der Vieren und verhindert, dass diese sich reproduzieren können.
Weshalb man nicht einfach UV-Lampen vor Supermärkten, Apotheken oder an anderen öffentlichen Orten aufstellt, liegt an den gesundheitlichen Risiken für Menschen. Dabei gibt es laut Forschern der Columbia University in New York eine ungefährliche Alternative: das sogenannte Fern-UVC. Die Forscher haben vor zwei Jahren eine Studie im Fachblatt „Nature“ veröffentlicht, nach der das Fern-UVC-Licht mit einer Wellenlänge von 222 Nanometern zwar genauso keimtötend, aber für den Menschen ungefährlich ist. Für die derzeitige Pandemie wird uns diese Entdeckung aber wahrscheinlich nicht helfen, da Fern-UVC bislang noch keinen Einzug in öffentliche Räume erhalten hat.
Nicht zu vergessen: Luft und Oberflächen sind nicht die alleinigen Übertragungswege. Die Erreger verbreiten sich vielmehr über Tröpfchen, die beispielsweise durch Anhusten oder Niesen abgegeben werden. Das kann auch das UV-Licht nicht verhindern.
Arten der UV-Strahlung und deren Wirkung
Die ultraviolette Strahlung, kurz auch UV-Strahlung genannt, umfasst den Wellenlängenbereich von 100 Nanometer (nm) bis 400 nm. Sie ist der energiereichste Teil der optischen Strahlung. Die UV-Strahlung ist für den Menschen nicht sichtbar. Ultraviolettstrahlung wird vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen, da sie von der Augenlinse komplett absorbiert wird.
Aufgrund ihrer physikalischen und biologischen Eigenschaften wird die UV-Strahlung nochmals in UV-A-, UV-B- und UV-C-Strahlung unterteilt. Je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher ist die Strahlung und umso schädigender wirkt sie. Die Eigenschaften dieser Strahlungsarten werden unten noch einmal näher beschrieben.
Der Übergang von Violett zu Ultraviolett ist auch beim Menschen individuell bedingt fließend. So konnten Patienten, die nach Unfällen oder chirurgischen Eingriffen Ihre Linse verloren haben, langwelliges ultraviolettes Licht zum Teil wahrnehmen. Sie beschrieben dieses dann als milchiges blau-violett. Die Linse schützt wahrscheinlich die Netzhaut vor Schäden durch das UV-Licht. So können auch manche Tiere teilweise ultraviolettes Licht wahrnehmen.
Ultraviolette Strahlung ist krebserregend. Sie ist die Ursache für sofortige und langfristige Wirkungen auf Haut und Augen. Künstlich erzeugte UV-Strahlung unterscheidet sich in ihrer Wirkungsweise nicht von der natürlichen UV-Strahlung. Deshalb sollten auch Entkeimungslampen mit Vorsicht gehandhabt werden und man sich deren Strahlung nicht direkt aussetzten.
UV-A (315-380 nm)
Die UV-A-Strahlung schließt sich direkt an das sichtbare Licht im violetten Bereich an. Die von der Sonne emittierte UV-A-Strahlung erreicht im Gegensatz zur UV-B- und UV-C-Strahlung weitgehend ungehindert die Erde.
Die langen UV-Wellen mit fürs UV geringerer Energie haben folgende Wirkungen auf den Menschlichen Köper
- direkte Pigmentierung
- Schädigung der Kollagene – die Haut verliert Spannkraft und altert frühzeitig
- Melanomrisiko durch Bildung freier Radikale
- kaum Sonnenbrand erzeugend
UV-B (280-315 nm)
Die energiereiche UV-B-Strahlung ist etwas kurzwelliger als die UV-A-Strahlung. Sie wird ebenso teilweise von der Ozonschicht ausgefiltert. Aber nicht vollständig. Etwa bis zu zehn Prozent der UV-B-Strahlung erreichen noch die Erdoberfläche.
Die kurzwelligen energiereicheren UV- Wellen haben folgende Wirkungen auf den Menschen
- bewirkt in der Oberhaut Bildung von Melanin – indirekte Pigmentierung und verzögerte, langfristige Bräunung
- dringt weniger tief ein als UV-A, aber hat einen stärkeren Effekt des Sonnenbrandes
- führt zur Bildung des Vitamins D3 in der Haut
UV-C (100-280 nm)
UV-C-Strahlung grenzt unmittelbar an den Bereich der ionisierenden Strahlung an. Diese Strahlung findet in der physikalischen Entkeimungstechnik eine technische Anwendung und wird in Osram Puritec HNS und Philips TUV Lampen genutzt.
Die besonders energiereiche UV<-C-Strahlung wird von der Erdatmosphäre in den oberen Atmosphärenschichten vollständig ausgefiltert, so dass natürliche UV-C-Strahlung die Erdoberfläche nicht mehr erreicht. Diese Filterung passiert selbst in den Beriechen des Ozonlochs.
Die UV-C-Strahlung dringt aufgrund der mit kürzerer Wellenlänge zunehmenden Streuung nicht sehr tief in die Haut ein. Bei 253,7 nm befindet sich die Primärstrahlung der Niederdruck-Quecksilberdampflampen. Eine Bestrahlung von Proteinlösungen mit dieser Wellenlänge dient zur Inaktivierung darin enthaltener Viren und Bakterien
Unterhalb einer Wellenlänge von 200 nm ist die Energie eines Strahlungsquants ausreichend hoch, um Elektronen aus zu lösen, also zu ionisieren. Wie bei Gamma- und Röntgenstrahlung wird daher kurzwellige Ultraviolettstrahlung unterhalb 200 nm als ionisierende Strahlung bezeichnet.
OZONOS der Luftreiniger mit UV-Licht
Der OZONOS Luftreiniger arbeitet mit UV-Licht. OZONOS Geräte haben eine UV-Lampe installiert. Durch die UV-Licht-Quelle im Gerät wird Ozon generiert. Ozon zerfällt bei Kontakt mit Viren, Keimen und Gerüchen restlos und ist eine natürlich vorkommende Art der Desinfektion. Die OZONOS Geräte sind ideal zur Beseitigung von Viren, Keimen und Gerüchen in Küchen, Büros, öffentlichen Bereichen (z.B. Schulen und Ämtern), Umkleiden, im Einzelhandel und in Arztpraxen. Die Ozonkonzentration die durch die OZONOS Luftreiniger entsteht, entspricht in etwa der natürlichen Menge an Ozon in der Luft im Freien. Dadurch ist auch ein dauerhafter Einsatz der OZONOS Aircleaner in Innenräumen aus gesundheitlicher Sicht völlig unbedenklich.