Бактерицидная лампа (также известная как лампа для дезинфекции или лампа-стерилизатор ) — это электрический свет , который производит ультрафиолетовый свет C (UVC). Этот коротковолновый ультрафиолетовый свет нарушает спаривание оснований ДНК , вызывая образование пиримидиновых димеров и приводя к инактивации бактерий , вирусов и простейших . Его также можно использовать для получения озона для дезинфекции воды . Они используются в ультрафиолетовом бактерицидном облучении (UVGI).
Существует четыре распространенных типа:
Ртутные лампы низкого давления очень похожи на люминесцентные лампы с длиной волны 253,7 нм (1182,5 ТГц).
Наиболее распространенная форма бактерицидной лампы похожа на обычную люминесцентную лампу, но трубка не содержит флуоресцентного фосфора . Кроме того, вместо того, чтобы быть сделанной из обычного боросиликатного стекла , трубка сделана из плавленого кварца или стекла vycor 7913 [1] . Эти два изменения объединяются, чтобы позволить ультрафиолетовому свету 253,7 нм, производимому ртутной дугой, выходить из лампы без изменений (тогда как в обычных люминесцентных лампах это заставляет фосфор флуоресцировать , производя видимый свет ). Бактерицидные лампы все еще производят небольшое количество видимого света из-за других полос излучения ртути.
Более старая конструкция выглядит как лампа накаливания , но с колбой, содержащей несколько капель ртути. В этой конструкции нить накаливания нагревает ртуть, производя пар, который в конечном итоге позволяет зажечь дугу, замыкая нить накаливания.
Как и все газоразрядные лампы , ртутные лампы низкого и высокого давления имеют отрицательное сопротивление и требуют использования внешнего балласта для регулирования тока. Старые лампы, которые напоминали лампу накаливания, часто работали последовательно с обычной лампой накаливания мощностью 40 Вт; лампа накаливания выступала в качестве балласта для бактерицидной лампы.
Лампы высокого давления гораздо больше похожи на лампы HID, чем на люминесцентные лампы.
Эти лампы излучают широкополосное УФ-излучение, а не одну линию. Они широко используются в промышленной очистке воды, поскольку являются очень интенсивными источниками излучения. Лампы высокого давления излучают очень яркий голубовато-белый свет.
Эксимерные лампы излучают узкополосное УФ-С и вакуумное ультрафиолетовое излучение на различных длинах волн в зависимости от среды. Они не содержат ртути и достигают полной мощности быстрее, чем ртутные лампы, и выделяют меньше тепла. Эксимерное излучение на 207 и 222 нм, по-видимому, безопаснее традиционного бактерицидного излучения на 254 нм из-за значительно сниженного проникновения этих длин волн в кожу человека.
Недавние разработки в области светодиодных технологий привели к коммерческой доступности источников УФ-С-светодиодного излучения.
UVC-светодиоды используют полупроводниковые материалы для создания света в твердотельном устройстве. Длина волны излучения настраивается путем регулировки химии полупроводникового материала, что обеспечивает селективность профиля излучения светодиода в бактерицидном диапазоне длин волн и за его пределами. Достижения в понимании и синтезе системы материалов AlGaN привели к значительному увеличению выходной мощности, срока службы устройства и эффективности UVC-светодиодов в начале 2010-х годов.
Уменьшенный размер светодиодов открывает возможности для небольших реакторных систем, позволяющих использовать их в точках использования и интегрировать в медицинские устройства. [2] Низкое энергопотребление полупроводников позволяет внедрять системы УФ-дезинфекции, которые используют небольшие солнечные элементы в удаленных приложениях или приложениях третьего мира. [2]
К 2019 году доля светодиодов в продажах УФ-светильников составила 41,4%, по сравнению с 19,2% в 2014 году [3]. Ожидается, что мировой рынок УФ-С-светодиодов вырастет с 223 млн долларов США в 2017 году до 991 млн долларов США в 2023 году. [4]
Бактерицидные лампы используются для стерилизации рабочих пространств и инструментов, используемых в биологических лабораториях и медицинских учреждениях. Если кварцевая оболочка пропускает более короткие длины волн, такие как линия эмиссии ртути 185 нм, их также можно использовать везде, где требуется озон , например, в системах дезинфекции джакузи и аквариумов . Их также используют геологи для провоцирования флуоресценции в образцах минералов , что помогает в их идентификации. В этом применении свет, излучаемый лампой, обычно фильтруется , чтобы удалить как можно больше видимого света, оставляя только ультрафиолетовый свет. Бактерицидные лампы также используются при очистке сточных вод для уничтожения микроорганизмов.
Свет, излучаемый бактерицидными лампами, также используется для стирания данных в СППЗУ ; ультрафиолетовые фотоны обладают достаточной энергией, чтобы позволить электронам, захваченным на плавающих затворах транзисторов , проникнуть через изоляцию затвора, в конечном итоге удаляя сохраненный заряд, представляющий собой двоичные единицы и нули.
Для большинства целей образование озона было бы вредным побочным эффектом работы лампы. Чтобы предотвратить это, большинство бактерицидных ламп обработаны для поглощения линии излучения ртути 185 нм (которая является самой длинной длиной волны ртутного света, который ионизует кислород).
В некоторых случаях (например, при дезинфекции воды) именно производство озона и является целью. Для этого требуются специальные лампы, не имеющие поверхностной обработки.
Коротковолновый УФ-свет вреден для человека. Помимо того, что он вызывает солнечные ожоги и (со временем) рак кожи , этот свет может вызывать крайне болезненное воспаление роговицы глаза, что может привести к временному или постоянному ухудшению зрения . По этой причине свет, излучаемый бактерицидной лампой, необходимо тщательно экранировать от прямого попадания на глаза, учитывая отражения и рассеянный свет. Анализ риска УФ-С-света, проведенный в феврале 2017 года, пришел к выводу, что ультрафиолетовый свет от этих ламп может вызывать проблемы с кожей и глазами. [5]
Медиа, связанные с бактерицидными лампами на Wikimedia Commons