Особенности ультрафиолетовых ламп
Ультрафиолетовые лампы принято относить к категории электроразрадных ламп. В данных устройствах вместо обычно нити накаливания стоит колба с газом. УФ-излучение будет испускаться только после дугового разряда. Он происходит между 2 электродами, которые находятся внутри кварцевой колбы.
Ультрафиолетовые лампы имеют три главных преимущества, которые нужно учесть при выборе изделия в каталоге компании «Smart-UV». Устройства считаются энергоэффективными источниками УФ-излучения. Они способны прослужить без поломок в течение длительного срока. Ещё одно достоинство – это способность долго функционировать без утраты мощности.
Также можно выделить некоторые минусы данных устройств. Сами лампы и аппаратура, необходимая для управления, имеют высокую цену. Такие устройства не рекомендованы для краткосрочной работы. Они не способны моментально выйти на полную мощность, и после подачи питания потребуется некоторое время. Если при активации устройства возникнет перебой питания с продолжительностью ¼ цикла, то это может привести к погасанию прибора. После этого потребуется несколько минут на восстановление разряда и максимальной мощности.
Ультрафиолетовые лампы обладают уникальной способностью. Они занимаются преобразованием электроэнергии в УФ-излучение. Для этого устройства превращают электрическую энергию в кинетическую. Так и получается излучение, которое появляется при столкновении электронов.
Для получения излучения ток обязан пройти сквозь металлические пары. Произойдёт столкновение атомов и свободных электронов, затем электрон выбьется на высокую орбиту атома. Далее элементарная частица вернётся на своё место, и появится квант излучения. Размер волны определяется энергетическим состоянием электрона, а также видом металлических паров.
Данный процесс можно поделить на 3 основные стадии. Свободные электроны будут ускоряться в случае появления разности электропотенциалов (то есть, будет подано питание на лампу). Затем возникнет движение электронов в устройстве. Произойдёт преобразование кинетической энергии и испустится излучение.
Из чего состоит лампа
Ультрафиолетовые лапы из кварца являются призрачными. Их можно использовать при температурном показателе не больше 1000 градусов Цельсия. Дуговой разряд будет поддерживаться с использованием 2 вольфрамовых электродов. Между ними образуется расстояние, которое имеет название – длинная дуга. Её температура способна доходить до 3000 градусов Цельсия. По этой причине проектирование электрода даётся тяжело, так как нужно соединить кварцевое стекло и вольфрам.
У многих ультрафиолетовых ламп есть особое термостойкое уплотнение. Оно создаётся из молибденовой фольги и отвечает за надёжную герметизацию лампы. У фольги на другом конце присутствует электрическое соединение. Это высоковольтный провод, имеющий покрытие из тефлона. Поверх данной конструкции закрепляется цоколь лампы, его изготавливают из керамики или металла. Цоколь представляет собой механическую опорную конструкцию, а также выступает как установочная поверхность.
Наиболее трудным этапом изготовления ламп является переход от электрода к цоколю или проводу. Уплотнение лампы бывает двух вариантов: вакуумным и запрессованным. У первого варианта есть другие названия – прижимное или обсаживаемое. Запрессованное уплотнение нередко именуют обжимным.
В зависимости от типа лампы подбирается способ производства. Запрессованные изделия создаются промышленным способом, поэтому их изготовление недорого стоит. На корпусе лампы присутствует кончик, через который происходит закачивание газа. Подобное уплотнение крайне хрупкое, поэтому есть большой риск его сломать. Проводить монтаж данных ламп нужно с осторожностью.
Изделия с вакуумным уплотнением создаются вручную. Их отличает высокая прочность, и её можно отнести к главным преимуществам. Чаще всего можно обойтись без кончика для закачивания газа. Округлое уплотнение бывает разной длины. Чем оно больше, тем ниже риск случайно нарушить герметичность.
Для отверждения рекомендуется использовать лампы с вакуумным уплотнением. У них есть ещё одно достоинство – для обслуживания лампу удастся поворачивать в произвольном направлении. Это значительно увеличивает период эксплуатации изделия.
Наличие кончика для закачивания газа приводит к различным неудобствам. Важно, чтобы он был повёрнут вбок или вверх. Ни в коем случае нельзя направлять вниз. Это приводит к трудностям во время установки, так как кончик способен за что-то зацепиться. Данный выступ можно навзать слабым местом изделий и значительно ограничивает установку. Важно аккуратно работать с подобными изделиями, так как при незначительном ударе кончика лампа сразу сломается.
Период эксплуатации
Однозначно нельзя сказать, сколько по времени прослужит ультрафиолетовая лампа. Это зависит от разных факторов: количество включений, условия использования, положение лампы. Также на срок службы влияет номинальная мощность, размер колбы и соблюдение всех правил взаимодействия с изделием.
Если условия эксплуатации стандартные, то лампы способны работать без поломок не меньше 1000 часов. Некоторые изготовители применяют блоки питания с сильноточными низковольтными лампами. Если изделия работают при токе больше 13А, тогда электроны начинают быстро темнеет. Срок службы меньше, чем у иных ламп. Чтобы увеличить период эксплуатации, потребуется держать рабочий ток в пределах от 6 до 11 А.
Важно следить за тем, чтобы лампы оставались чистыми. Нужно устранять с них пыль, смазку, порошок, копоть и иные загрязнения. Даже из-за пыли может возникнуть сильный перегрев изделия, а он спровоцирует деформацию и приведёт к уменьшению срока эксплуатации.
Производство озона
Одина из главных опасностей ультрафиолетовых ламп – это производство озона при работе. Если коротковолновое излучение будет взаимодействовать с кислородом, тогда появится озон. Обычно производители отводят данное вещество от рабочего места. Озон проявляет сильную активность, и его молекулы обычно снова распадаются на кислород.
Защита от излучения
Данные лампы приводят к сильному ультрафиолетовому излучению. По этой причине важно поставить защитные экраны. Излучение может привести к ожогам глаз и эпидермиса. Симптомы возникают только через несколько часов.
Если человек не будет находиться на линии прямой видимости отражателя или лампы, тогда излучение не приведёт к ожогам. О возникновении подобного последствия можно будет не волноваться. Наличие видимого света ещё не говорит о том, что в помещении присутствует сильное ультрафиолетовое излучение.
Когда система хорошо спроектирована, тогда видимый свет станет покидать лампу в незначительном количестве. Когда его выходит много, рекомендуется связаться с поставщиком данной системы. Нужно выяснить у специалистов, есть ли риск столкнуться с проблемами.
Очистка УФ-ламп
Важно соблюдать определённые правила при очистке ламп. Нужно использовать тряпку без ворса, а из специальных средств подойдёт Simple Green и Windex. Нет нужды приобретать особые вещества для очистки ультрафиолетовых ламп. На самом деле у таких средств эффективность не доказана, а цена их высока.
Если производитель разрешил использовать растворители, тогда можно будет применять изопропиловый спирт. В крайней ситуации придётся проводить очистку с помощью мягких абразивов. Важно не забыть убрать остатки средства со стекла, и только потом установить лампу. Перед чисткой её нужно отключить и дать остыть. Если этого не сделать, то будет риск сломать изделие или обжечься. Рекомендуется тщательно соблюдать рекомендуется по поводу очистки ультрафиолетовых ламп, так как от этого тоже зависит их срок эксплуатации.
Цоколи ламп
Важно подобрать лампу с цоколем, который подойдёт для конкретной ситуации. Только тогда удастся избежать проблем при монтаже. Существует большое количество разных цоколей, и останется лишь выбрать подходящий вариант.
В данной ситуации нужно учитывать то, куда именно будет монтироваться устройство. Чтобы упростить выбор, можно будет проконсультироваться со специалистом.
- +7 (495) 505-79-78 10.00-19.00, пн-пт
- info@smart-uv.ru
- Адрес: 141006, г. Мытищи, Волковское ш., влд. 23А, стр. 5, этаж 6, помещ. 5
Варианты оплаты
Покупателю
- Почему УФ лампы надо покупать у нас
- Качество ультрафиолетовых ламп
- Оригинальные лампы или продукция альтернативных поставщиков — определяемся с выбором
- Типы цоколей UV-ламп
- Особенности ультрафиолетовых ламп
- Что нужно знать об УФ-лампах
- УФ спектры и лампы
- Развитие тенденций ультрафиолетовых источников питания
- Блоки питания для УФ ламп от компании Smart-UV
- Новое поколение коронных систем
- Инфракрасные лампы
- УФ LED блоки (UV LED)
- УФ лампы для принтеров
- УФ лампы для сушек
- Отражатели для ультрафиолетовых ламп УФ блоков
- УФ лампы для экспонирования
- Сушки Ультрафиолетовые, Инфракрасные и Камеры для Экспонирования
- Специальные лампы
- Блоки питания для ультрафиолетовых ламп
- Чернила и краски
- Оборудование для трафаретной печати
- Компоненты для ультрафиолетового излучения
- Эксимерные блоки для обеззараживания помещений
- Фильтры Pall (Палл)
- Кварцевое стекло для УФ блоков
- Продукция USHIO
- 3D Принтеры и лампы для них
- Импульсные источники света
Обращаем Ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях информационные материалы и цены, размещенные на сайте, не являются публичной офертой, определяемой положениями ст. 437 ГК РФ. Все торговые марки принадлежат их законным правообладателям. © 2021 ООО «Витрекс»
Различия в единстве: какими могут быть ультрафиолетовые лампы по принципу работы
Лампы ультрафиолетового света – это особые осветительные элементы, практически весь спектр излучения которых располагается в УФ-части диапазона. И многие считают, что если они выдают примерно одинаковый по длинам волн световой поток – то и принцип работы у них у всех тоже будет одним и тем же. Однако это – совершенно не так. Потому что по принципу работы есть как минимум пять основных типов ультрафиолетовых ламп, которые больше всего распространены сегодня.
Ртутные ультрафиолетовые лампы
Классикой используемых источников света в этой сфере стали ртутные газоразрядные лампы. Их колба выполняется из прозрачного стекла, пропускающего УФ-спектр, и наполняется инертным газом с добавлением ртути. При включении в пространстве колбы возникает газовый разряд, формирующий интенсивный монохроматический ультрафиолет.
Конструкция и излучаемый спектр таких ламп оказались наиболее оптимальными для их использования в стерилизации и дезинфекции – именно с их помощью проводилось медицинское кварцевание, и они успешно применяются в системах промышленной очистки воды.
Люминесцентные ультрафиолетовые лампы
Эти осветительные элементы также относятся к категории газоразрядных – поэтому изначальный световой поток формируется также при помощи разряда в среде инертного газа. Однако в их конструкции есть важное отличие от предыдущей группы: колба люминесцентного источника света изнутри покрыта люминофором – особым составом, который преобразует изначальный поток излучения в ультрафиолетовый свет с точно определенными характеристиками и пиковыми точками.
Контролируемый спектр таких ламп обеспечил им широкую популярность – они используются в медицинских, промышленных и бытовых бактерицидных облучателях и рециркуляторах, а также в полиграфии и системах полимеризации материалов в промышленности и стоматологии.
Амальгамные ультрафиолетовые лампы
Подобно уже рассмотренным люминесцентным лампам, эти источники света тоже содержат инертный газ в пространстве колбы и используют ртуть. Отличие этой группы – в том, что эта ртуть используется не в чистом виде, а в жидком или твердом сплаве с висмутом и индием – амальгаме, которая покрывает внутреннюю поверхность такой колбы. Такой подход дает люминесцентной лампе сразу два преимущества:
- каждое колебание давления в лампе вызывает соответствующее выделение ртути из амальгамы или ее поглощение – и это стабилизирует показатели давления, делая их практически независимыми от температуры окружающего источник света воздуха или воды. Исчезают скачки интенсивности излучения и лампа работает дольше;
- использование амальгамы делает возможной более высокую рабочую температуру – а это значит, что осветительный элемент способен создавать более мощный поток УФ-излучения.
Светодиодные (LED) ультрафиолетовые лампы
Ртутные лампы длительное время были практически единственным надежным источником используемого ультрафиолета – до появления светодиодных источников света. LED-элементы оказались настолько надежными, долговечными и экономичными, что очень быстро спектр моделей для освещения домов, офисов и предприятий пополнился и LED-UV-разновидностью – ультрафиолетовыми светодиодными лампами, работающими в диапазоне от 255 до 280 нм.
Преимуществами этой конструкции стали компактные размеры излучателя, отсутствие токсинов как при работе, так и при повреждении, энергоэффективность и возможность частых включений и выключений источника света.
Эксимерные (Excimer) ультрафиолетовые лампы
Эксилампы значительно отличаются от остальных УФ-элементов, потому что ультрафиолетовый световой поток в них формируют под действием электрического заряда особые двухатомные молекулы – эксимеры. Эта специфика приводит к тому, что основная часть излучаемой мощности сосредотачивается в узкой спектральной полосе, обычно – в диапазоне от 108 до 351 нм, и конкретные длины волн зависят от типов используемых эксимерных молекул.
Выгодными сторонами этой категории осветительных УФ-элементов является высокая энергия и удельная мощность формируемого потока, спектральная плотность, возможность выбора спектрального волнового максимума, отсутствие видимого и ИК- света, низкий рабочий нагрев и отсутствие ртути в конструкции. Однако массовому их распространению препятствует высокая ценовая планка.
Ультрафиолетовое излучение и бактерицидные лампы: основные понятия и принципы
Одним из ключевых методов борьбы с заболеваемостью различными инфекциями (в том числе и коронавирусом COVID-19) является обработка воздушной среды и поверхностей бактерицидным ультрафиолетовым излучением. В данной статье мы постараемся объединить имеющуюся информацию по ультрафиолетовому излучению, а также бактерицидным лампам.
Что такое ультрафиолетовое излучение?
Итак, начнем с того, что ультрафиолетовое излучение (согласно официальному определению) — это электромагнитное излучение, занимающее спектр длины волны от 10 до 400 нанометров, находясь между видимым спектром излучения и рентгеновским излучением. Однако с точки зрения воздействия на биологические объекты (микроорганизмы, бактерии, вирусы, грибки и т.д.) этот диапазон выделяют в несколько более узких границах: от 100 до 400 нанометров.
Диапазон ультрафиолетового излучения условно разбит на 4 поддиапазона: вакуумный УФ (100-200 нм), УФ-С (200-280 нм), УФ-В (280-315 нм) и УФ-А (315-400 нм). Излучение каждого из этих поддиапазонов имеет свою специфику воздействия на биологические объекты. Давайте подробно остановимся на каждом из них.
![]() |
|
УФ-А (315 — 400 нм) |
Излучение диапазона УФ-А находится рядом с видимым спектром и является наименее опасным для человека и других биологических объектов. Полезное действие излучения данного диапазона выражается в генерации витамина D и улучшении кожи человека, вызывая её потемнение (так называемый «загар»). Однако, назвать излучение УФ-А безопасным нельзя: данный вид ультрафиолетового излучения может проникать глубоко внутрь глаза и оказывать негативное воздействие на такую важную структуру глаза, как хрусталик. Воздействие на глаза в течение длительного времени может привести к опасным заболеваниям глаз, таким как катаракта и дегенерация макулы (которая считается основной причиной слепоты). Чрезмерное воздействие на кожу может вызвать ожоги. Излучение этого диапазона вносит основной вклад в естественный фон, так как слабо задерживается атмосферой. |
![]() |
|
УФ-В (280 — 315 нм) |
Излучение диапазона УФ-В обладает сильным повреждающим эффектом. В малых дозах такое излучение вызывает потемнение кожи (так называемый «загар»), в больших же дозах это может привести к ожогам, что приводит к увеличению риска рака кожи. В отличии от УФ-А, излучение УФ-В ограничивается поверхностью глаза и внутрь глаза практически не проникает. Тем не менее, слишком интенсивное воздействие данных ультрафиолетовых лучей на глаза может вызвать фотокератит (или электроофтальмию — ожог роговицы и конъюктивы, сопровождающийся сильной болью и воспалением), который может привести к временной потере зрения (сильную степень фотокреатита часто называют «снежной слепотой»), а также другие осложнения, связанные с нарушением нормального состояния роговицы и века. Около 90% данного вида излучения от естественных источников поглощается атмосферой Земли. |
![]() |
|
УФ-C (200 — 280 нм) |
Основной бактерицидный коротковолновый ультрафиолетовый диапазон. Излучение ультрафиолета диапазона УФ-С имеет наибольшее воздействие на биологические объекты. Оно проникает в структуру ДНК и вызывает деструктивные изменения, которые нарушают жизнедеятельность клетки в первом или последующем поколении. Естественное излучение этого диапазона от Солнца и иных источников практически полностью поглощается атмосферой Земли. |
![]() |
|
Вакуум. УФ (100 — 200 нм) |
Диапазон так называемого «вакуумного» ультрафиолета обычно включают в диапазон УФ-С. Излучение данного диапазона при взаимодействии с кислородом производит озон — ядовитый газ, в большой концентрации способный нанести вред здоровью. Именно поэтому сейчас спектр излучения этого диапазона стараются убирать в современных бактерицидных лампах. Как и УФ-С, естественное излучение «вакуумного» ультрафиолета также полностью поглощается атмосферой. |
![]() |
Непосредственно бактерицидным действием обладают диапазоны ультрафиолетового излучения УФ-В и УФ-С в границах 205 — 310 нанометров. Зависимость бактерицидной эффективности воздействия на биологические объекты от длины волны ультрафиолетового излучения показана на графике (согласно Руководству Р 3.5.1904-04 Минздрава РФ).
По графику зависимости относительной спектральной бактерицидной эффективности от длины волны ультрафиолетового излучения можно увидеть, что наибольшее воздействие на биологические объекты оказывает излучение в диапазоне 250 — 280 нанометров. При длине волны 265 нм этот параметр условно равен единице. Эксперементальным путём выявлено, что для различных видов микроорганизмов этот диапазон практически идентичен. Также было выявлено, что ультрафиолетовое излучение с длиной волны 253,7 нанометра наиболее губительно влияет на деление микроорганизмов, повреждая их РНК. Именно поэтому в бактерицидных лампах используют такую длину волны в качестве основной.
Естественными источниками ультрафиолетового излучения являются космические объекты. В нашем случае это Солнце — ближайшая к нам звезда. От губительного воздействия ультрафиолета на организмы спасает атмосфера Земли — она поглощает практически весь ультрафиолет, за исключением УФ-А и малой доли УФ-В. В разных точках планеты интенсивность ультрафиолетового потока может различаться ввиду множества факторов: толщины озонового слоя над данным местом (да, именно озон, который в обычных условиях вреден для человека, в данном случае спасителен), высоты над уровнем моря, высоты Солнца над горизонтом, облачности, атмосферного рассеивания, степени отражения от поверхности и т.д.
Искусственные источники ультрафиолета
Хотя естественный (солнечный) ультрафиолет частично помогает в борьбе с патогенными микроорганизмами, его всё равно недостаточно. В помещениях же естественного ультрафиолета практически нет, поэтому для обеззараживания воздуха и поверхностей используют бактерицидные лампы — искуственные источники ультрафиолетового излучения. Однако далеко не все лампы, излучающие ультрафиолет, подходят для обеззараживания в полной мере.
Наиболее распространенным источником бактерицидного ультрафиолетового излучения являются ртутные лампы низкого давления. Принцип их действия — электрический разряд в аргонно-ртутной смеси. У такого типа ламп хороший КПД (более 60%), довольно большой срок службы (9-11 тысяч часов) и мгновенное «зажигание» — быстрый переход в рабочее состояние после включения. Существуют также ртутные лампы высокого давления, которые в сравнении с лампами низкого давления могут обладать значительно большей единичной мощностью (100 — 1000 Ватт), однако при этом срок их службы значительно ниже (до 10 раз по сравнению с лампами низкого давления), а КПД невелик — не более 10%. Из-за этих недостатков ртутные лампы высокого давления не получили широкого распространения.
Помимо непосредственно бактерицидных ламп, существуют также ультрафиолетовые лампы, предназначенные для других целей. К таковым относятся:
- Лампы для солярия. Основное предназначение — создание искусственного загара. Они работают в диапазонах УФ-А и УФ-В с преобладающей долей УФ-А (так как диапазон УФ-В значительно сильнее повреждает кожу).
- Лампы для применения в криминалистике. Предназначены для нахождения пятен крови, проверки подлинности документов и т.д. Работают в диапазоне УФ-А.
- Лампы для изменения физических свойств материалов. Применяются для отвердевания/размягчения/изменения цвета некоторых синтетических материалов. Распространены в стоматологии, косметологии, строительстве и других областях. Работают в диапазоне УФ-А.
- Бытовые ультрафиолетовые лампы. Предназначены для домашней эксплуатации с целью компенсации дефицита витамина D, укрепления иммунитета, восстановления естественного цвета кожи, а также для улучшения роста комнатных растений. Работают такие лампы в диапазоне УФ-А с возможной мизерной долей УФ-В.
- Лампы для подсвечивания предметов в темноте с эстетическими целями — например, для подсветки одежды или предметов во время проведения мероприятия в ночном клубе. Работают в диапазоне УФ-А.
Все вышеперечисленные источники ультрафиолета работают в относительно «безвредном» ультрафиолетовом диапазоне излучения УФ-А (в некоторых случаях с долей УФ-В). Соответственно, для применения в бактерицидных целях такие лампы непригодны, так как основная спектральная линия излучения далека от искомых 253,7 нм.
Многие производители соблюдают размерность (длину) ультрафиолетовых ламп, определенную для каждого их типа, чтобы пользователь не вставил по ошибке, например, бактерицидную лампу в солярий (и наоборот), так как это может привести к печальным последствиям для здоровья.
Ртутная бактерицидная лампа низкого давления работает в достаточно широком спектре ультрафиолетового излучения, зацепляя как видимый спектр до 450 — 500 нанометров, так и диапазон «вакуумного» ультрафиолета. Работа в этом диапазоне нежелательна, так как ультрафиолетовое излучение с длиной волны 185 нанометров образует озон при взаимодействии с молекулами кислорода в атмосфере. Как уже говорилось выше, озон — ядовитый газ. Большая концентрация озона в помещении может крайне негативно повлиять на здоровье людей. Выходом из сложившейся ситуации является применение в конструкции колбы лампы специализированного стекла, которое отсекает излучение в паразитных диапазонах, оставляя только спектральную линию бактерицидного ультрафиолета 253,7 нм. Бактерицидные лампы, которые производились из кварцевого стекла, никак не блокировали паразитную спектральную линию вакуумного ультрафиолета, в результате чего при работе такой лампы образовывался озон в количествах, опасных для человека. При работе такой лампы предписывалось покинуть помещение, а по окончанию «кварцевания» помещение необходимо было проветривать. В современных бактерицидных лампах применяется увиолевое стекло, практически полностью отсекающее паразитные линии ультрафиолета. Работа бактерицидной лампы с увиолевым стеклом возможна в присутствии людей. Именно поэтому такие лампы получили широкое распространение в бактерицидных рециркуляторах воздуха.
Существуют также ксеноновые и амальгамные лампы, обладающие значительно большей мощностью по сравнению с ртутными лампами низкого давления. Тем не менее, оба типа ламп имеют существенные недостатки: бактерицидный эффект от применения ксеноновых ламп эксперементально не был доказан (при значительно большей мощности импульса эффективность облучения была значительно ниже, чем у классических ртутных ламп), а амальгамные лампы хоть и действительно имеют больший КПД, но при этом стоят в десятки раз дороже ртутных аналогов.
Насколько мощной должна быть лампа?
Простого бесконтрольного «свечения ультрафиолета» для обеззараживания воздушной среды и поверхностей недостаточно. Важными параметрами бактерицидных ламп и бактерицидных установок являются бактерицидный поток и бактерицидная доза. Остановимся подробнее на каждом из них.
Бактерицидный поток источника ультрафиолетового излучения (имеет обозначение Фбк) по сути показывает силу (мощность) источника искусственного ультрафиолетового излучения. Измеряется в Ваттах (Вт). Данный параметр является ключевым при вычислениях необходимой мощности бактерицидной установки, так как используется именно он, а не заявляемая электрическая мощность лампы. Расчет данного параметра проводится по формуле:
Фбк = 11,3 × Eбк × λ 2
В данной формуле используются следующие значения:
- λ — расстояние (в метрах) между облучаемой поверхностью и источником излучения;
- Eбк — значение бактерицидной облученности в точке на поверхности. Выявление параметра Eбк производится методом приборного измерения. Как правило, такое измерение производится на расстоянии λ = 1 метр. К примеру, измерение этого параметра бактерицидных ламп производства ТМ «Proto-X» проводилось в Омском ЦСМ (ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Омской области») на приборе «Аргус-06», о чем был выдан соответствующий сертификат.
Бактерицидная доза (имеет обозначение Нv) — базовый параметр обеззараживания воздушной среды, отражающий функциональную связь между микробиологическими характеристиками микроорганизмов и параметрами бактерицидной лампы/установки (официальное определение согласно Руководству Р 3.5.1904-04 Минздрава РФ). Измеряется в джоулях на метр кубический (Дж/м 3 ). Если говорить понятным языком, этот параметр показывает дозу ультрафиолетового излучения, которую необходимо применить для уменьшения концентрации патогенных микроорганизмов до определенного значения. Вычисляется он по формуле:
Нv = ( Кф × Nо × Nл × Фбк × tэ × 3600 ) / V
В данной формуле используются следующие значения:
- Кф — коэффициент использования бактерицидного потока ламп. Данное значение определяется экспериментальным путём. Установлено, что для закрытых облучателей (коими являются, например, бактерицидные рециркуляторы воздуха) Кф = 0,4; для открытых облучателей Кф = 0,8.
- Nо — количество используемых облучателей. За единицу принимается одна эксплуатируемая бактерицидная установка (бактерицидный рециркулятор воздуха, потолочный облучатель, комбинированный облучатель и т.д.).
- Nл — количество используемых ламп в облучателе. Указывается целочисленное значение, равное количеству ламп, установленных, к примеру, в корпус бактерицидного рециркулятора воздуха.
- Фбк — бактерицидный поток излучения одной лампы (см. выше).
- tэ — длительность облучения воздуха или поверхностей (измеряется в часах).
- V — объем помещения, в котором эксплуатируется бактерицидная установка (измеряется в м 3 ).
Как можно заметить, бактерицидная доза зависит от бактерицидного потока ультрафиолетового излучения. На данный момент для большинства патогенных микроорганизмов параметр Нv уже посчитан экспериментальным путём. В Руководстве Р 3.5.1904-04 Минздрава РФ имеется приложение №4, в котором содержатся значения Нv с учётом достижения необходимого уровня бактерицидной эффективности. К примеру, возьмём S. aureus — золотистый стафилококк. Его принято использовать как базовый микроорганизм при подобных вычислениях. В таблице приложения №4 можно увидеть, что Нv для достижения бактерицидной эффективности, равной 90 процентам (то есть от такой дозы погибает не менее 90% бактерий), необходима доза, равная 130 Дж/м 3 . Для достижения бактерицидной эффективности в 95% будет нужна немного большая доза, равная 167 Дж/м 3 , а для достижения 99,9% будет нужно 385 Дж/м 3 .
Внимание! Для возбудителей коронавирусной инфекции (COVID-19), а также некоторых штаммов сезонных гриппов точные значения параметра Нv не рассчитаны ввиду недостаточности данных для исследования. На данный момент считается, что коронавирус имеет низкую устойчивость к ультрафиолету, т.е. стандартный расчет бактерицидной установки для S. aureus будет иметь достаточную мощность для эффективной борьбы с ним.
Формулы и значения, расписанные выше, при первом рассмотрении могут показаться слишком сложными для понимания. Тем не менее, они позволяют понять, насколько бактерицидная лампа или установка в целом будут эффективны в борьбе против определенного микроорганизма.
Стоит также сказать, что бактерицидная эффективность (обозначается как Jбк) нормируется для каждой категории помещений Руководством Р 3.5.1904-04 Минздрава РФ. Уровни бактерицидной эффективности в зависимости от категории помещений приведены в таблице.
Категория помещения | Типы помещений | Бактерицидная эффективность (Jбк), не менее |
I | Операционные, предоперационные, родильные, стерильные зоны ЦСО 1 , детские палаты роддомов, палаты для недоношенных и травмированных детей | 99,9% |
II | Перевязочные, комнаты стерилизации и пастеризации грудного молока, палаты и отделения иммунно ослабленных больных, палаты реанимационных отделений, помещения нестерильных зон ЦСО, бактериологические и вирусологические лаборатории, станции переливания крови, фармацевтические цеха | 99% |
III | Палаты, кабинеты и другие помещения ЛПУ 2 (не включенные в I и II категории) | 95% |
IV | Детские игровые комнаты, школьные классы, бытовые помещения промышленных и общественных зданий с большим скоплением людей при длительном пребывании | 90% |
V | Курительные комнаты, общественные туалеты и лестничные площадки помещений ЛПУ | 85% |
Примечания: 1 — централизованные стерилизационные отделения; 2 — лечебно-профилактическое учреждение.
Для большего понимания стоит привести простой пример. Допустим, имеется помещение объемом 100 м 3 , в котором нобходимо произвести обеззараживание среды от S. aureus. Помещение является бытовым и находится в промышленном здании (IV категория, требуемое значение Jбк = 90%). Требуется проводить нормативную обработку за один час (tэ = 1). Согласно приложению №4 Руководства Р 3.5.1904-04 Минздрава РФ, для данного значения бактерицидная доза Нv должна быть равна не менее 130 Дж/м 3 . Зная это значение и две верхние формулы, можно рассчитать необходимую мощность бактерицидной установки или лампы.
Предположим, что у нашей бактерицидной лампы имеется сертификат, в котором значение Eбк равняется 0,94 Вт/м 2 . Замер Eбк производился с расстояния λ = 1 метр. Исходя из этого, бактерицидный поток источника ультрафиолетового излучения Фбк будет равен
Фбк = 11,3 × 0,94 × 1 2 = 10,62 Вт
Если смоделировать бактерицидную установку закрытого типа (рециркулятор) с одной такой лампой (Nл = 1), то бактерицидная доза Нv будет равна
Нv = ( 0,4 × 1 × 1 × 10,62 × 1 × 3600 ) / 100 = 153 Дж/м 3
Исходя из этого расчета, бактерицидная установка с одной лампой мощностью 30 Ватт (бактерицидный поток Фбк = 10,62 Вт) справится с поставленной задачей, причем даже с небольшим запасом.
Стоит заметить, что данный расчет показывает только значения, применимые к источнику бактерицидного излучения. Он не является конечным, так как не учитывает всех параметров помещения, самой бактерицидной установки, а также условий эксплуатации. Подробная методика расчета комплектной бактерицидной установки (бактерицидного рециркулятора воздуха) будет приведена в одной из следующих статей.
Подведем итоги
- Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитное излучение, занимающее спектр длины волны от 10 (100) до 400 нанометров. По своим свойствам оно делится на 4 поддиапазона (УФ-А, УФ-В, УФ-С и «вакуумный» УФ), каждый из которых имеет индивидуальные харакеристики биологического воздействия.
- Научно доказано, что длина волны 253,7 нанометра наиболее выгодна для использования с целью бактерицидной обработки.
- Наиболее распространенным искусственным источником ультрафиолетового излучения являются ртутные лампы низкого давления. Далеко не все источники искусственного ультрафиолета пригодны для бактерцидной обработки, так что при выборе бактерицидной установки всегда нужно интересоваться характеристиками источника ультрафиолетового излучения.
- В современных бактерицидных лампах применяется колба из увиолевого стекла, которая полностью отсекает паразитные излучения, оставляя только бактерицидную линию ультрафиолета. При работе таких бактерицидных ламп ядовитый газ озон не выделяется.
- Для эффективного бактерицидного воздействия лампа должна обладать необходимыми мощностными характеристиками, которые легко можно рассчитать по формулам, рекомендованным Руководством Р 3.5.1904-04 Минздрава РФ. Нежелательно приобретать источники ультрафиолетового излучения, не прошедшие поверку.
- Руководство Р 3.5.1904-04 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях» Министерства здравоохранения РФ. Москва, 2005
Ультрафиолетовые бактерицидные лампы
Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитное излучение с длиной волны, короче видимого света, но длиннее рентгеновского излучения. Ультрафиолетовый свет является частью светового спектра, который классифицируется на три диапазона длин волн:
- UV-C, от 100 нанометров (нм) до 280 нм.
- UV-B, от 280 до 315 нм.
- UV-A, от 315 до 400 нм.
Что такое бактерицидный ультрафиолет?
Ультрафиолетовый свет является бактерицидным, то есть он дезактивирует ДНК бактерий, вирусов, плесени и других патогенных микроорганизмов, тем самым разрушая их способность размножаться и вызывать заболевания. В частности, ультрафиолетовое излучение вызывает повреждение нуклеиновой кислоты микроорганизмов, путем образования ковалентных связей между основаниями в ДНК. Образование таких связей, не позволяет разархивировать ДНК для репликации, и организм не может размножаться. Фактически, когда организм пытается размножаться, он умирает. При этом, именно коротковолновое УФ-излучение (UV-C) считается «бактерицидным УФ-излучением».
Преимущества использования бактерицидного ультрафиолета
Технология обработки бактерицидным ультрафиолетом — это не химический подход к дезинфекции. При этом способе дезинфекции не остается токсичных химических или канцерогенных побочных продуктов, он более безопасен для людей, использующих его (при условии правильной эксплуатации УФ-ламп), чем химическая обработка, и устраняет необходимость в производстве, хранении и транспортировке опасных и потенциально токсичных химических веществ.
УФ-дезинфекция не изменяет вкус жидкости или пищи, что может произойти при химической или термической обработке. Бактерицидные лампы одинаково эффективны против бактерий, плесени, спор, аллергенов и вирусов. Они даже инактивируют патогены, выработавшие устойчивость к хлору и другим химическим веществам, такие как криптоспоридии (Cryptosporidium).
Этот метод дезинфекции, с простым и быстрым процессом, низкими эксплуатационными расходами, который не требует привлечения сертифицированных специалистов, дополнительной закупки специальных средств и оборудования, кроме плановой замены ламп (ориентировочно один раз в год).
Типы бактерицидных ламп
Бактерицидные лампы разработаны и рассчитаны для получения определенной дозы ультрафиолета (обычно не менее 16,000 микроватт/секунду на 1 кв.см, но многие экземпляры имеют гораздо более высокую дозировку). Бактерицидное УФ излучение для дезинфекции, чаще всего генерируется РТУТНОЙ ЛАМПОЙ. Последние разработки в области светодиодных технологий, привели к появлению в продаже светодиодных UV ламп. Новейшим прорывом в этой области, стало появление эксимерной (excimer) лампы, которая имеет ряд преимуществ, по сравнению с другими источниками ультрафиолетового и даже вакуумного ультрафиолетового излучения. По типу давления бактерицидные лампы делятся на:
УФ-ЛАМПЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ — производят монохроматическое излучение на длине волны 253,7 нм (1182,5 ТГц), что делает их идеальными для применения в дезинфекции и стерилизации. Наиболее распространенная форма бактерицидной лампы, похожа на обычную люминесцентную лампу (имеет длину около 100 см), но не содержит люминесцентного люминофора и излучает ультрафиолетовые лучи высокой интенсивности. Кроме того, трубка такой лампы изготавливаться не из обычного боросиликатного стекла, а из расплавленного кварца или высокотемпературного стекла с высоким содержанием кремния. Эти два изменения, в совокупности, позволяют ультрафиолетовому излучению, с длиной волны 253,7 нм, генерируемому ртутной дугой, выходить из лампы без изменений (тогда как, в обычных флуоресцентных лампах, люминофор флуоресцирует, производя видимый свет). Лампы такого типа содержат малое количество ртути, при работе не выделяют запаха и их принято называть без озоновыми ультрафиолетовыми лампами
Ранее ртутная УФ лампа низкого давления была схожа, по своей конструкции, с лампой накаливания, но содержала «конверт», с несколькими каплями ртути. В такой конструкции, нить накаливания нагревала ртуть, образуя пар, который, в конечном итоге, позволял ударить дугу, замыкая короткое замыкание нити накала. Часто такая лампа, работала последовательно с обычной лампой накаливания мощностью 40 Вт, которая действовала, как балласт для бактерицидной лампы. Такие лампы, в процессе своей работы, производили характерный «металлический запах» и требовали обязательного длительного проветривания помещения после завершения дезинфекции (в воздухе образовывался токсичный и вредный для человека газ — озон).
Современные безозоновые бактерицидные лампы низкого давления безопасны, имеют срок службы от 8 000 до 12 000 часов и преобразуют до 40% электрической мощности лампы в UVC, тем самым, составляя эффективную и рентабельную альтернативу ртутным лампам среднего давления. Они применяются для систем дезинфекции воды, воздуха и поверхностей, а также, в качестве контроля нежелательных запахов в воздухе и уничтожения аллергенов.
УФ ЛАМПЫ СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ — короче по длине, чем лампы низкого давления, и излучают более широкую длину волны дезинфекции — 200-320 нм, по сути создавая более широкий спектр для поражения патогенов, борясь с их белками, ферментами и ДНК.
Ультрафиолетовые системы дезинфекции среднего давления используют гораздо реже ламп низкого давления, срок службы таких ламп меньше, а потребляемая электроэнергия выше. Еще одним недостатком этих УФ ламп является то, что работают они, при более высокой температуре и им может требоваться защита от перегрева.
УФ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ — намного больше похожи на лампы HID, чем люминесцентные лампы. Эти лампы излучают широкополосное ультрафиолетовое излучение и производят очень яркий голубовато-белый свет. Широко используются в промышленной очистке воды, потому, что являются очень интенсивными и эффективными источниками излучения.
АМАЛЬГАМНЫЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛАМПЫ
Также известные, как лампы низкого давления с высоким выходом УФ излучения (мощностью от 30 до 800 Вт), содержат ртуть, как и другие УФ-бактерицидные лампы, но в форме жидких или твердых сплавов с другим металлами (висмута и индия), что и создает амальгаму (Amalgam).
Это означает, что ртуть фиксируется на амальгамных пятнах на корпусе лампы или содержится в амальгамных гранулах, которые изменяют работу лампы двумя способами. Во-первых, амальгамные пятна работают в качестве регулятора давления, поглощая и выделяя ртуть при колебаниях давления в лампе. В результате ультрафиолетовое излучение лампы остается постоянным и не зависит от изменений температуры воды или воздуха вокруг нее. Во-вторых, амальгама позволяет лампе эффективно работать при более высокой температуре, так, лампа может работать при более высокой мощности и, следовательно, генерировать больше УФ-излучения.
Процесс изготовления амальгамных ламп трудоемкий и более дорогой, чем у ультрафиолетовых ламп низкого или среднего давления в кварцевой колбе, поэтому такие лампы продаются по более высокой цене. Специальная технология покрытия помогает амальгамным UV лампам работать до 16 000 часов и поддерживать высокий уровень ультрафиолетового излучения до 85%. Амальгамные бактерицидные лампы можно использовать горизонтально и вертикально.
СВЕТОДИОДНЫЕ (LED) УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛАМПЫ
Исторически, ртутные лампы были единственным вариантом для дезинфекции и стерилизации. Благодаря достижениям в технологии ультрафиолетовых светодиодов, появились новые UV-LED лампы, которые имеют меньшие размеры, более надежны, не содержат токсинов, долговечны, энергоэффективны и допускают в своей работе возможность частого включения/выключения.
В УФ-светодиодах используются полупроводники для излучения света в диапазоне от 255 до 280 нм (низкого давления). Длина волны излучения, настраивается путем регулирования химического состава полупроводникового материала, обеспечивая селективность профиля излучения светодиода, в пределах и за пределами бактерицидного диапазона длин волн. Достижения в понимании и синтезе системы материалов AlGaN, привели к значительному увеличению выходной мощности, срока службы UV LED ламп и эффективности самих светодиодов. Уменьшенный размер светодиодов, открывает возможности для производства небольших реакторных систем, позволяя интегрировать их в различные, в том числе медицинские устройства. К 2019 году продажи светодиодных ультрафиолетовых ламп уже составили 41,4% во всем мире.
ЭКСИМЕРНЫЕ (EXCIMER) ЛАМПЫ УФ
В эксимерных лампах (или эксилампах) источником ультрафиолетового света является спонтанное излучение эксимерных (двухатомных) молекул. Типичная спектральная характеристика излучения эксимерной лампы состоит в основном из одной интенсивной узкой полосы излучения. В этой полосе излучения сосредоточено около 70-80% всей мощности этой лампы. Длина волны зависит от вида эксимерной молекулы и условий возбуждения и составляет от 108 до 351 нм. Фактически, эксимерные лампы являются источниками квазимонохроматического света и работают в широком диапазоне длин волн в ультрафиолетовой (UV) и вакуумной ультрафиолетовой (VUV) областях спектра. Поэтому такие источники, подходят для спектрально-селективного облучения и в некоторых случаях могут даже заменить лазеры.
Одним из широко используемых способов возбуждения излучения эксимерных молекул -является электрический разряд. Существует много типов разрядов, используемых для накачки эксимерных ламп (тлеющий разряд, импульсный разряд, ёмкостной разряд, продольные и поперечные разряды, объемный разряд, искровой разряд, разряд микрополости и т. д.). В настоящее время, наиболее распространены эксимерные лампы с ёмкостным разрядным типом возбуждения, а именно диэлектрическим барьерным разрядом (DBD). Эксимерные лампы, использующие этот тип разряда, являются наиболее распространенными в продаже. Преимущество эксимерных ламп DBD заключается в том, что электроды не находятся в прямом контакте с активной средой (плазмой). Отсутствие взаимодействия между электродами и разрядом, исключает коррозию электродов, а также загрязнение активной среды распыляемым электродным материалом, что значительно увеличивает срок службы эксимерных ламп DBD по сравнению с другими. Эксимерные лампы могут производиться любой желаемой формы излучающей поверхности, удовлетворяющей требованиям конкретной задачи.
Основные преимущества эксимерных ламп над другими источниками УФ излучения заключаются в следующем:
- высокая средняя удельная мощность УФ-излучения (до 1 Вт на кубический сантиметр активной среды);
- высокая энергия испускаемого фотона (от 3,5 до 11,5 эВ);
- высокая спектральная плотность мощности ультрафиолетового излучения;
- выбор длины волны спектрального максимума УФ-излучения для конкретных целей (от 108 до 351 нм);
- наличие многоволнового УФ-излучения, за счет одновременного возбуждения нескольких видов работающих эксимерных молекул;
- отсутствие видимого и инфракрасного излучения;
- быстрая готовность к работе (100% светоотдача менее чем за секунду);
- низкий нагрев излучающей поверхности;
- отсутствие ртути.
К минусам можно отнести высокую стоимость таких ламп и их пока еще малое распространение на потребительском рынке.
Как выбрать бактерицидную лампу?
Сделать это можно достаточно просто и быстро – опытные технические специалисты нашего интернет-магазина, помогут Вам подобрать лампу для дезинфекции оптимальной мощности и конфигурации, проконсультируют, как правильно проводить обработку (помещений, поверхностей, одежды и пр.) ультрафиолетовыми лампами, сколько времени это занимает и т.д.
А самое главное, все бактерицидные ультрафиолетовые ламы, которые мы продаём – безопасные, безозоновые, эффективные и надежные!