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LED-Technik treibt die Innovationen

UV-C-Entkeimung auf dem Weg in den Massenmarkt

12. Mai 2021, 13:11 Uhr | Nicole Wörner

Verbaut in platzsparenden Anwendungen können UV-C LEDs auch die Keimbelastung im Trinkwasser reduzieren.

Die Dekontamination von Oberflächen zählt zu den wichtigsten Maßnahmen zur Eindämmung der Covid-19-Pandemie. Dabei hat sich vor allem UV-C-Licht bewährt – das dank der rasanten Fortschritte in der LED-Technologie sogar schon den Sprung auf den Massenmarkt geschafft hat. Was steckt dahinter?

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Von Andrew Fawcett, Senior Product Manager bei Farnell

UV-C-Strahlung weist Wellenlängen von 200 bis 280 nm auf und stellt den energiereichsten Teil des ultravioletten Bereichs im elektromagnetischen Spektrum dar. Die Fähigkeit von UV-C-Licht, Viren abzutöten, ist seit dem frühen 20. Jahrhundert bekannt. Das Licht ist äußerst wirksam beim Aufbrechen wichtiger chemischer Bindungen in der DNA und RNA von Viruspartikeln. Durch diesen Prozess werden sie unschädlich gemacht. Leider schädigt UV-C-Strahlung auch das Erbgut in unserem eigenen Körper. Aus diesem Grund war die Verwendung von UV-C-Strahlung zu Sterilisationszwecken bislang in der Regel auf Fälle beschränkt, in denen das Licht in einem umschlossenen Raum eingegrenzt werden kann. Beispiele hierfür sind Sterilisationskammern und Reinigungsfächer in Klimaanlagen.

Weitere bekannte Nachteile von UV-C-Strahlung sind die Kosten und die Verfügbarkeit der Lichtquellen, die größtenteils auf Quecksilberentladungsröhren basieren. Die Röhren sind nicht nur teuer, sondern stellen auch ein Verschmutzungsrisiko dar. Dies hat die Verwendung der Technik auf Anwendungen beschränkt, bei denen nur kleine Bereiche dekontaminiert werden müssen.

Unterstützung durch Sensorik, KI und Robotik

Mit der Notwendigkeit, die Ausbreitung des SARS-CoV-2-Virus zu kontrollieren, hat sich der Fokus darauf verlagert, wie UV-C-Licht zur Behandlung größerer Flächen eingesetzt werden kann. Durch technische Verbesserungen ist die Einführung der UV-C-Bestrahlung in einem viel breiteren Anwendungsbereich sicherer, kostengünstiger und praktischer geworden.

Ein wesentlicher neuer Aspekt ist die zunehmende Verfügbarkeit sensorgesteuerter künstlicher Intelligenz (KI), die feststellen kann, wann die Anwendung von UV-C-Licht sicher ist. Ein Beispiel hierfür ist etwa die Reinigung der Bedienelemente in Aufzügen. Die Lichtquelle kann so eingestellt werden, dass sie erst aktiviert wird, wenn der Aufzug leer ist, um dann die Tasten für den nächsten Benutzer zu desinfizieren.

Ferner lässt sich die UV-C-Bestrahlung mittlerweile auch mithilfe von Robotern steuern, was wiederum dazu beiträgt, einen wesentlichen Nachteil der lichtbasierten Sterilisation zu verringern, nämlich den Schatteneffekt. Das Licht kann nur Oberflächen sterilisieren, auf die es direkt auftrifft. Daher kann es schwierig sein, einen Raum mit Betten und medizinischen Geräten vollständig zu sterilisieren, wenn sich diese gegenseitig beschatten. Roboter können Formen analysieren und Abstrahlwinkel berechnen, um die Oberflächenbestrahlung zu maximieren und störenden Schattenwürfen entgegenzuwirken.

Während in frühen Projekten wie einem Pilotprojekt, bei dem in Schanghai die Desinfektion von Bussen getestet wurde, manuell platzierte Lichtquellen und feste Arrays in einer überdachten Bucht um die Außenseite des Fahrzeugs herum verwendet wurden, kann durch den Einsatz mobiler Roboter einfacher sichergestellt werden, dass Oberflächen, die normalerweise bei feststehender Beleuchtung beschattet sind, wie die Rückenlehnen von Sitzen, jetzt zuverlässig bestrahlt werden. In ähnlicher Weise könnten mobile Roboter dafür sorgen, dass sich UV-C-Licht innerhalb eines Krankenhausbereiches, wenn ein Behandlungsplatz leer ist, gleichmäßig verteilt. Selbst bei einfacher Bestrahlung hat sich die UV-C-Behandlung als effizienter erwiesen als die manuelle Reinigung mit Desinfektionsmitteln. Die UV-C-Bestrahlung kann in weniger als zehn Minuten erfolgen, verglichen mit 40 Minuten für die chemische Behandlung.