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LED UV ILS pour la désinfection et la stérilisation

KamillaAliakhmet
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Avec la pandémie de COVID-19, la sensibilisation à la technologie des ultraviolets (UV) pour la désinfection et la stérilisation a considérablement augmenté. Bien que les effets bactéricides de la lumière UV soient reconnus depuis plus de 100 ans, il semble que nous devions plus que jamais utiliser cette technologie pour contribuer à stopper la propagation de l'infection.

Lorsqu'il s'agit de sélectionner la technologie de lumière UV appropriée pour la désinfection et la stérilisation, les clients ont deux options: LED et ampoules. Historiquement, les ampoules au mercure étaient la seule technologie disponible. Cependant, le domaine des LED UV a évolué ces dernières années, permettant la mise en place de systèmes de désinfection compacts à piles.

Malheureusement, l'efficacité germicide de la lumière UV est limitée à une certaine gamme de longueurs d'onde. Selon l'International Ultraviolet Association (IUVA), la portion du spectre UV la plus efficace contre les germes dans l'eau et l'air est la gamme entre 200 nm et 300 nm. Cela correspond aux UV-C ainsi qu'à une partie de la gamme des UV-B, qui est souvent appelée lumière « UV germicide ». Dans cette gamme, la lumière UV peut pénétrer dans les cellules des micro-organismes et perturber leur ADN et ainsi éliminer leur capacité à se multiplier et à provoquer des maladies.

Spectre électromagnétique

Nous devons également définir ici la différence entre les processus de désinfection et de stérilisation. La désinfection consiste à réduire le nombre d'agents pathogènes plutôt que de tuer tous les micro-organismes pendant la stérilisation. Les concepteurs de systèmes UV ont généralement un certain objectif d'efficacité germicide, qui est mesuré comme une réduction logarithmique des germes, à savoir -1-log = 90 %, 2-log = 99 %, 3-log = 99,9 %, etc.

Mais quelle est la longueur d'onde optimale pour la désinfection et la stérilisation?

Eh bien, il n'y a pas de réponse simple, car cela dépend du type de bactérie, de virus ou autre agent pathogène ciblé. Chaque micro-organisme a un spectre d'action associé qui montre la quantité de lumière UV qu'il absorbe à différentes longueurs d'onde sous forme graphique. Dans la plupart des publications, le spectre d'action est appelé « courbe d'efficacité germicide ». Le pic de cette courbe correspond à une inactivation complète et tend à être unique pour chaque pathogène. La longueur d'onde de pointe pour l'inactivation d'E. coli [1], par exemple, s'est avérée être d'environ 265 nm, tandis que les oocystes de Bacillus subtilis [2] et de Cryptosporidium parvum [3] nécessitent respectivement 270 nm et 271 nm. De plus, le milieu (eau, air ou surface) peut contenir plusieurs types d'agents pathogènes.

Courbe d'efficacité germicide pour E. coli par rapport aux LED UV-C émettant à 265 nm (source : Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook, Figure 5.5)

Quels sont les éléments qui affectent l'efficacité de la désinfection aux UV ?

Réponse brève : la longueur d'onde et la dose d'UV. Laissez-moi vous expliquer pourquoi.

La quantité de lumière UV appliquée pendant une certaine période pour désinfecter une zone spécifique est appelée dose UV. La dose UV est fonction de l'intensité de la lumière UV et du temps d'exposition. Le paramètre est généralement mesuré en mJ / cm2 et varie considérablement entre les différents germes. La liste complète des exigences posologiques pour l'inactivation 4-log de diverses bactéries, protozoaires, virus et algues est publiée dans cette revue par IUVA.

Dose UV requise pour l'inactivation 4-log de divers germes

L'intensité de la lumière UV est dictée par la puissance de sortie de la source lumineuse. Le pouvoir germicide de la source lumineuse peut cependant être inférieur à celui généré par les LED. Pour estimer la valeur du pouvoir germicide le plus précisément possible, il est recommandé de comparer le spectre lumineux de sortie du dispositif à la courbe d'efficacité germicide d'un germe individuel.

Les temps d'exposition ont tendance à varier considérablement en fonction de l'application. Par exemple, les systèmes statiques (stérilisation de surface ou à accumulation d'eau) auront des temps d'exposition plus longs que les systèmes dynamiques (stérilisation à circulation d'air ou à écoulement d'eau). Le même dosage peut être obtenu en augmentant le temps d'exposition et en diminuant l'intensité lumineuse.

Si tout cela paraît confus à ce stade, examinons quelques exemples pratiques de LED UV Intelligent LED Solutions (ILS).

ILS propose une large sélection de Solutions LED UVB & UVC basées sur les séries N3535 et N5050 de LED UV TSLC. Pour commencer, ils ont été classés selon les trois gammes de longueurs d'onde différentes : 260-270 nm, 270-290 nm et 300-320 nm. Comme nous en avons déjà parlé, l'efficacité germicide de la désinfection aux UV est sensible à la longueur d'onde et à la puissance de sortie de la source lumineuse. Les concepteurs peuvent sélectionner la gamme de longueurs d'onde la plus optimale, ce qui leur donne plus de flexibilité pour satisfaire aux exigences de puissance afin d'obtenir le niveau de désinfection souhaité. Il existe en outre trois différentes options de lentilles primaires (60 °, 90 ° ou 130 °) permettant de contrôler la distribution de la lumière sur la zone cible. Enfin, la plupart des modèles (à l'exception de PowerStar) ont une alternative équivalente à faible puissance pour les applications où le temps d'exposition peut être prolongé.

Un sélecteur LEDiL UV compact offre une puissance radiométrique de 25 à 60 mW à 350 mA pour trois gammes de longueurs d'onde et angles de faisceau. Cette source de lumière peut être utilisée en conjonction avec des lentilles LEDiL pour concentrer la lumière d'une plus grande distance dans la zone d'intérêt. Le sélecteur UV LEDiL est compatible avec la lentille ROSE (201-7701) . Ces lentilles sont en silicone de qualité optique qui peut résister à la lumière UV dans les gammes de longueurs d'onde UV-B et UV-A.    

Sélecteur UV LEDiL UVB & UVC N3535

Sélecteurs UV LEDiL

λ (nm)

Lentille

MPN

Code commande:

Puissance radiométrique minimale (mW) @ 350 mA

260nm

Lentille ± 60 °

ILR-XN01-S260-LEDIL-SC201

(201-7457)

25mW

270nm

Lentille ± 60 °

ILR-XN01-S270-LEDIL-SC201.

(201-7458)

40mW

300nm

Lentille ± 60 °

ILR-XN01-S300-LEDIL-SC201.

(201-7459)

60mW

260nm

Lentille ± 90°

ILR-XO01-S260-LEDIL-SC201.

(201-7461)

25mW

270nm

Lentille ± 90°

ILR-XO01-S270-LEDIL-SC201.

(201-7473)

40mW

300nm

Lentille ± 90°

ILR-XO01-S300-LEDIL-SC201.

(201-7474)

60mW

260nm

Lentille ± 130°

ILR-XP01-S260-LEDIL-SC201.

(201-7475)

25mW

270nm

Lentille ± 130°

ILR-XP01-S270-LEDIL-SC201.

(201-7477)

40mW

300nm

Lentille ± 130°

ILR-XP01-S300-LEDIL-SC201.

(201-7478)

60mW

 

De même, la solution de source de lumière à base de LED UV à 1 puce N5050U en configuration PowerStar (201-7445) est disponible pour une plage de longueurs d'onde de 270 à 290 nm. La forme unique du PCB est conçue pour correspondre à l'empreinte Zhaga standard de l'industrie, ce qui rend cette source de lumière compatible avec un large éventail de dissipateurs thermiques et de supports.

N5050 Power Star

Les LED monobloc telles que le sélecteur UV LEDiL peuvent ne pas produire suffisamment de puissance optique pour la désinfection de zones plus grandes. Un groupe d'au moins quatre LED convient mieux à cette fin. Les SCOB 4 UV prennent en charge 100-240 mW de puissance radiométrique et sont compatibles avec les réflecteurs ALISE (201-7691) et les lentilles ZORYA (201-7703) de LEDiL. Le PCB est fait d'un matériau hautement réfléchissant mais économique (aluminium), tandis que les lentilles permettent la mise en œuvre d'une distribution uniforme de la lumière dans les espaces confinés.

N3535 UV 4 SCOB

SCOB 4 UV

λ (nm)

Lentille

MPN

Code commande:

Puissance radiométrique minimale (mW) @ 350 mA

260nm

Lentille ± 60 °

ILO-XN04-S260-SC201

(201-7462)

100mW

270nm

Lentille ± 60 °

ILO-XN04-S270-SC201

(201-7463)

160mW

300nm

Lentille ± 60 °

ILO-XN04-S300-SC201

(201-7464)

240mW

260nm

Lentille ± 90°

ILO-XO04-S260-SC201

(201-7468)

100mW

270nm

Lentille ± 90°

ILO-XO04-S270-SC201

(201-7469)

160mW

300nm

Lentille ± 90°

ILO-XO04-S300-SC201

(201-7470)

240mW

260nm

Lentille ± 130°

ILO-XP04-S260-SC201

(201-7439)

100mW

270nm

Lentille ± 130°

ILO-XP04-S270-SC201

(201-7440)

160mW

300nm

Lentille ± 130°

ILO-XP04-S300-SC201

(201-7441)

240mW

 

Le plus grand cluster de SCOB UV contient 9 LED et fournit 225-540 mW de puissance à 1050 mA. ALISE et ZORYA sont également parfaitement adaptés à cette source de lumière, sauf pour les versions de plus grand diamètre où des réflecteurs ALISE (201-7676) (201-7680) sont nécessaires.

N3535 SCOB 9 UV

SCOB 9 UV

λ (nm)

Lentille

MPN

Code commande:

Puissance radiométrique minimale (mW) @ 1050 mA

260nm

Lentille ± 60 °

ILO-XN09-S260-SC201

(201-7465)

225mW

270nm

Lentille ± 60 °

ILO-XN09-S270-SC201

(201-7466)

360mW

300nm

Lentille ± 60 °

ILO-XN09-S300-SC201

(201-7467)

540mW

260nm

Lentille ± 90°

ILO-XO09-S260-SC201

(201-7471)

225mW

270nm

Lentille ± 90°

ILO-XO09-S270-SC201

(201-7472)

360mW

300nm

Lentille ± 90°

ILO-XO09-S300-SC201

(201-7438)

540mW

260nm

Lentille ± 130°

ILO-XP09-S260-SC201

(201-7442)

225mW

270nm

Lentille ± 130°

ILO-XN09-S260-SC201

(201-7443)

360mW

300nm

Lentille ± 130°

ILO-XN09-S270-SC201

(201-7444)

540mW

 

Dernier point mais non le moindre, la bande UV VIOLET avec 12 LED fournit jusqu'à 720 mW de puissance radiométrique et a été conçue pour s'adapter au réseau de lentilles VIOLET (201-7709) de LEDiL. La lentille et la monture métallique du réseau de lentilles VIOLET sont fabriquées à partir de matériaux UV très résistants.

Bande UV VIOLET

Gamme de lentilles VIOLET de LEDiL

Bande UV VIOLET

λ (nm)

Lentille

MPN

Code commande:

Puissance radiométrique minimale (mW) @ 350 mA

260nm

Lentille ± 60 °

ILS-XN12-S260-0280-SC201-W2

(201-7483)

300mW

270nm

Lentille ± 60 °

ILS-XN12-S270-0280-SC201-W2

(201-7484)

480mW

300nm

Lentille ± 60 °

ILS-XN12-S300-0280-SC201-W2

(201-7485)

720mW

260nm

Lentille ± 90°

ILS-XO12-S260-0280-SC201-W2

(201-7486)

300mW

270nm

Lentille ± 90°

ILS-XO12-S270-0280-SC201-W2

(201-7487)

480mW

300nm

Lentille ± 90°

ILS-XO12-S300-0280-SC201-W2

(201-7488)

720mW

260nm

Lentille ± 130°

ILS-XP12-S260-0280-SC201-W2

(201-7489)

300mW

270nm

Lentille ± 130°

ILS-XP12-S270-0280-SC201-W2

(201-7490)

480mW

300nm

Lentille ± 130°

ILS-XP12-S300-0280-SC201-W2

(201-7491)

720mW

 

Pour compléter votre solution de désinfection aux UV-C, envisagez la vaste sélection de pilotes LED OSRAM et ILS.

La conception d'un système de lumière UV pour la désinfection est un processus complexe qui comporte de nombreuses variables. Si vous avez des questions spécifiques liées à la conception, nous vous recommandons de contacter directement notre partenaire, Intelligent LED Solutions (ILS).

Avis de non-responsabilité : DesignSpark / RS Components / ILS n'a trouvé aucune preuve scientifique prouvant l'efficacité des LED UVC contre le virus du COVID-19. Veuillez consulter cette fiche d'information de l'IUVA pour prendre connaissance de son avis d'expert.

[1] IESNA. 2000. Lighting Handbook: Reference & Application IESNA HB-9-2000. New York : Illumination Engineering Society of North America.

[2] Waites WM, Harding SE, Fowler DR, Jones SH, Shaw D, Martin M. 1988. The destruction of spores of Bacillus subtilis by the combined effects of hydrogen peroxide and ultraviolet light. Lett Appl Microbiol 7:139–140

[3] Linden KG. 2001. Comparative effects of UV wavelengths for the inactivation of Cryptosporidium parvum oocysts in water. Wat Sci Technol 34(12):171–174.

I am an electronics engineer who is passionate about technology. In my spare time, I like travelling, blogging and learning new languages. よろしくお願いします.

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