Практическое применение ультрафиолетовых излучателей
Полезные свойства ультрафиолетовых ламп люди научились использовать давно. Аппараты с такими излучателями функционируют во многих сферах человеческой деятельности. Вот небольшой перечень направлений их применения:
- медицина;
- оздоровление в быту;
- косметология;
- отдых и досуг;
- очистка воды;
- банковское дело;
- полиграфия;
- криминалистика;
- выращивание животных;
- проверка подлинности документов.
Разнообразие использования ультрафиолета не ограничивается только представленным списком.
Ультрафиолетовые лампы в здравоохранении
Пожалуй, наиболее широкое применение ультрафиолетовое облучение (УФО) получило в медицинских учреждениях. Чаще всего здесь используют бактерицидные лампы для обработки помещений. Они эффективно уничтожают патогенные микроорганизмы и даже плесень. Существует много медицинских приборов для воздействия на кожу человека или воспалённую область.
В зависимости от требуемого эффекта могут быть использованы ультрафиолетовые лампы открытого или закрытого типа. В оздоровительных учреждениях УФО не только лечит заболевания пациентов, но и помогает вырабатывать витамин D.
УФ приборы в домашнем использовании
В быту ультрафиолетовые излучатели применяются для разных целей:
- дезинфекция помещения и предметов;
- обеззараживание воздуха;
- профилактика и лечение заболеваний;
- использование в домашних приборах различного назначения (вытяжки, холодильники, фильтры для воды).
Ультрафиолетовая лампа для домашнего использования безопасна, обладает меньшей мощностью и не выделяет озон.
Ультрафиолет в косметологии
В этой области ультрафиолетовые лампы широко используют как способ коррекции тела без лекарств:
- приобретение смуглого цвета кожи (загара);
- искусственное наращивание ногтей;
- лечение грибковых поражений кожи и ногтей.
Для соляриев выпускают большие установки, но получить загар можно и в домашних условиях. В продаже есть компактные бытовые приборы.
Развлекательные мероприятия
Ультрафиолетовые лампы уже давно прижились на дискотеках в барах, ресторанах. В темноте они придают своеобразное сияние белым предметам, выделяет элементы оформления помещения. Эти устройства совершенно безопасны и не оказывают негативного воздействия на глаза. Диапазон излучения у них сдвинут к видимому синему цвету.
Очистка воды
Ультрафиолет уничтожает болезнетворные микроорганизмы не только в воздухе, но и в воде. После обработки в ней не образуются побочные химические вещества. Сегодня ультрафиолетовые аппараты работают в системах общего и хозяйственного водоснабжения. Такие обеззараживающие установки различаются по мощности и назначению. Небольшие аппараты устанавливают в частных домах, большие промышленные агрегаты обслуживают сразу много потребителей.
Проверка подлинности денег, ценных бумаг
Ультрафиолетовые люминесцентные лампы хорошо выявляют элементы защиты на деньгах, ценных бланках, акцизных марках. Это свойство используется в специальных детекторах, которые могут быть портативными, стационарными или встроенными в банкомат или торговый автомат.
Изготовление полиграфической продукции
Под воздействием УФ-излучения происходит быстрая сушка полиграфических красок и лаков, поверхность изображений покрывается высококачественным глянцем. Красящие вещества полимеризуются, переходят в твёрдое состояние. В результате поверхность приобретает стойкость к механическим воздействиям, картинка отличается чёткостью и яркостью цветов.
Помощь криминалистике
Для раскрытия преступлений также используют свойства ультрафиолетовых лучей выявлять незаметные следы некоторых органических соединений и элементов защиты на документах. УФ-излучатель легко проявляет микроскопические пятна крови на одежде или предметах. Такие места не светятся, а выглядят чёрными участками.
Выращивание животных
Ультрафиолетовые лампы включают в местах нахождения домашних животных, которые не могут часто находиться на солнце. Если этого не делать, то в их организмах будет ощущаться недостаток кальция, а на коже и окружающих предметах скапливаться патогенная микрофлора, что может привести к заболеваниям. Под воздействием ультрафиолета у животных вырабатывается витамин D, обеззараживается окружающая среда.
Проверка подлинности документов
Устройства для контроля достоверности документов основаны на тех же свойствах, что и при проверке денег. Они выявляют наличие специальных люминесцентных меток в удостоверениях личности. Такие приборы бывают настольными или карманными. По конструкции они могут быть в виде:
- карманной лупы;
- маленького фонаря;
- спектральной видеолупы;
- микроскопа;
- складного чемоданчика.
Самодельная бактерицидная лампа из ДРЛ
Если у вас нет заводской УФ лампочки, многие ютуб блогеры
в последнее время начали массово советовать изготавливать подобные изделия из
обычных ламп ДРЛ. В чем заключаются их рекомендации?
Все довольно просто. Берете большую, мощную лампу ДРЛ
250-400Вт, разбиваете ее внешний плафон, оставляя в целости внутренности и
включаете в помещении в таком “голом” виде.
Это уже будет не просто УФ излучатель, а фактически пушка
с лучами смерти. Причем заразу от нее вы можете подцепить еще на стадии
изготовления, даже не включая лампу в розетку.
При ее разбитии образуется крайне ядовитое облако. Поэтому не додумайтесь разбивать стеклянную колбу у себя в доме.
Помимо ртути в ядовитых парах содержится сурьма и марганец. Колба как раз-таки от всего этого и защищает, плюс задерживает коротковолновый ультрафиолет.
При ее разрушении вы выпускаете все это дело наружу. Даже
если вы выйдете из комнаты и будете запускать лампу дистанционно, то ее работа
без защитного стекла сгенерирует большое количество озона.
Регулярно дыша таким воздухом, вы сожгёте себе легкие.
Проблема здесь не в том, что это не эффективно.
Наоборот, исследования ученых как раз таки выявили, что
именно совместное сочетание лучей 185нм и 254нм дает наилучший бактерицидный
эффект.
Проблема в озоне. Вы никак не сможете проконтролировать и замерить его концентрацию. А руководствоваться только на свой нюх и проветривание, я вам не советую.
Да, безусловно, где-то в нежилых помещениях такая самоделка и может быть полезна. Например, в погребах.
Включил на короткий промежуток времени, и эта “пушка”
убьет всю плесень и грибки. Но в жилых помещениях используйте только заводские
изделия.
Если же вам неймется сделать самодельный уф стерилизатор и дезинфектор, то используйте для этого лампу меньшей мощности – ДРЛ 125. В ней стоит аналог лампочки ДРТ-125, которая обладает потоком UV-C от общей мощности не более 11%.
В специализированных УФ лампах это значение доходит до
40%. Поэтому бактерицидная лампа низкого давления в 30Вт (самый
распространенный тип), будет примерно сопоставима разбитой лампе высокого
давления ДРЛ-125.
Но ни в коем случае не используйте их в открытом виде, а
прячьте в корпус со встроенным вентилятором. Например, вот так, как сделал
автор этого видео.
Однако нужно откровенно признать, что открытые
бактерицидные лампы частенько в несколько раз эффективнее закрытых. Объясняется
это очень просто.
Число бактерий и вирусов, осевших на стенках и предметах мебели, в 100 раз превосходит их же число, свободно летающих в воздухе.
И закрытым источником облучения, который всего лишь
прогоняет через себя окружающий воздух, вы не сможете до них добраться.
Порядок использования ультрафиолетовой лампы открытого типа
Прежде чем проводить дезинфекцию помещения, следует вывести из него людей. Наибольшую опасность ультрафиолетовые лучи представляют для детей. Горшки с растениями нужно убрать, домашних животных закрыть в других помещениях. После этого надо установить аппарат, надеть защитные очки, включить лампу и выйти из помещения, закрыв дверь или задвинув шторы, которые отделяют его от других помещений. Спустя пятнадцать-тридцать минут нужно выключить устройство, стараясь не дышать воздухом, насыщенным озоном. Затем нужно открыть настежь окна для проветривания помещения. Проводить дезинфекцию других помещений можно только после того, как лампа полностью остынет. Прикосновений к стеклянной трубке необходимо избегать. При загрязнении поверхность устройства надо протереть мягкой тканью, смоченной в растворе спирта.
Разновидности
Источником естественного УФ электромагнитного излучения является солнце. Мощность его коротковолновых лучей достаточно велика, но большая часть из них поглощается земной атмосферой. Поверхности земли достигает лишь длинноволновой ультрафиолет и менее 10% лучей среднего диапазона. Вообще, весь УФ спектр разделяют на три диапазона:
- длинноволновой (UVA) – 400-315 нм;
- средневолновой (UVB) – 315-280 нм;
- коротковолновой (UVC) – 280-100 нм.
Каждый из них обладает уникальным фотобиологическим действием, что сказывается на области применения.
Наибольших успехов в области производства люминесцентных источников света достигла Philips. Например, лампа для обеззараживания воздуха типа TUV-15W-G15-T8 имеет максимум излучения на 253 нм. Данная длина волны наиболее эффективно поглощается молекулами ДНК большинства микроорганизмов, тем самым разрушая их.
Параллельно с развитием светоизлучающих диодов прогрессировали и ультрафиолетовые диоды (UV led). Многим известно, что кристалл белого светодиода кроме полезного видимого спектра, излучает также ультрафиолетовую составляющую, которая затем блокируется люминофором. Таким образом, изменяя химический состав защитного слоя, можно корректировать испускаемый светодиодом спектр частот. Ныне выпускаемые УФ излучающие диоды по надёжности ничем не уступают обычным светодиодам и имеют мощность в несколько ватт.
К преимуществам UV led можно отнести возможность самостоятельного изменения мощности излучения. Правда, для этого необходим драйвер с возможностью регулировки тока в широких пределах. Например, ультрафиолетовый диод LTPL-C034UVH365 от компании LITEON на номинальном токе 700 мА имеет мощность излучения порядка 900 мВт, на токе 350 мА – 468 мВт, а на токе 100 мА – 126 мВт. Таким образом, пользователь может сам задавать подходящий режим излучения, что невозможно реализовать в светильниках с люминесцентными лампами.
Среди газоразрядных источников света существует несколько видов ртутно-кварцевых ламп, работа которых основана на свечении аргона в парах ртути. На их основе конструируют облучатели с огромной полезной мощностью (100-12000 Вт), которая востребована для обеззараживания воздуха, пищевых продуктов и при фотохимических процессах. Из недостатков ДРТ ламп стоит отметить – наличие ртути и образование озона в процессе работы.
Одним из новых источников УФ волн является эксимерная лампа, которая относится к классу газоразрядных источников света. У эксиламп сразу несколько преимуществ. Они не содержат ртуть, обладают большой удельной мощностью, которую можно легко направить в узкую полосу излучения. Благодаря отсутствию ртути, эксилампы быстро нашли применение во многих сферах, нуждающихся в ультрафиолетовом облучении.
Разновидности ламп
В зависимости от применяемых материалов и диапазона излучения, выделяют 4 вида этих приборов:
- ртутные низкого давления;
- амальгамные низкого давления;
- ртутные высокого давления;
- импульсные ксеноновые.
Все они нашли широкое применение в промышленности, медицине, в быту.
Ртутные лампы низкого давления
Эти излучатели получили наибольшее распространение из-за хорошего бактерицидного эффекта, экономичности, длительного срока эксплуатации. Такие лампы генерируют ультрафиолет на частоте 253,7 нм. Их коэффициент полезного действия (КПД) достигает 35–40%. В зависимости от размеров, внутри колбы содержится от 3 до 10 мг ртути.
Прозрачная наружная оболочка выплавляется из специального стекла: увиолевого боросиликатного или кварцевого с особыми свойствами. Первый материал бывает трёх видов:
- силикатный (содержит примерно 75% диоксида кремния);
- боросиликатный (к диоксиду кремния добавлено 12—14% оксида бора);
- фосфатный (около 80% оксида фосфора).
Коротковолновый диапазон отсекается, поэтому озон при работе таких ультрафиолетовых ламп не образуется. Недостатком устройств является небольшая мощность, что не позволяет их использовать в больших установках.
Амальгамные лампы низкого давления
Такие ультрафиолетовые лампы более безопасны, так как содержащаяся внутри ртуть находится в связанном состоянии в виде сплава с висмутом и индием (амальгама). Этот состав в твёрдом состоянии покрывает внутреннюю поверхность стеклянной колбы. При нагревании ртуть испаряется и излучает ультрафиолет с длинной волны около 254 нм. Интенсивность излучения у них в 3 раза выше, чем у ртутных ламп.
Основными преимуществами амальгамных лампочек являются безопасность и долговечность. Повреждение холодной колбы не вызывает загрязнения окружающей среды ядовитой ртутью. Осколки утилизируются обычным способом. Продолжительность работы таких приборов увеличена больше чем 2 раза, по сравнению со ртутными лампами.
Ртутные лампы высокого давления
Несмотря на невысокий КПД (15–17%) такие ультрафиолетовые лампы используются в мощных установках (до 1000 Вт). Излучатели имеют малые размеры, однако для повышения мощности внутрь закачано много ртути. Её содержание достигает сотни миллиграмм, что создаёт определённые риски для экологии. Диапазон излучения меньше 200 нм, поэтому при работе активно образуется озон.
Повышенная мощность прибора способствует сильному нагреву, из-за этого они требуют охлаждения. После подачи электрического тока такие лампы начинают излучать через 5–10 минут. Рабочий ресурс устройств составляет около 1000 часов, применяют в промышленном оборудовании.
Импульсные ксеноновые лампы
Ртутно-ксеноновые лампы выдают излучения в ультрафиолетовом диапазоне высокой мощности. Они совмещают преимущества обычных ксеноновых и ртутных устройств высокого давления.
Их излучение включает в себя диапазон от инфракрасной области до ультрафиолетовой, причём интенсивность последней более высокая. Такие лампы мгновенно стартуют и могут перезажигаться без заметной задержки.
Принцип действия основан на возникновении плазмы внутри колбы лампочки при пропускании электрического разряда. В результате этого появляется вспышка света, спектр которой близок к солнечному спектру.
Импульсные ксеноновые лампы компактны, не греются, выделяемая тепловая мощность от 5 до 60 Вт. Интенсивность светового потока и другие параметры изменяются в зависимости от потребностей, но для этого нужно громоздкое и сложное оборудование.
Срок эксплуатации таких излучателей около 1000 часов. Применяют импульсные ксеноновые лампы в медицинских приборах, промышленной автоматике, спектрофотометрах.
Бактерицидные ультрафиолетовые лампы: описание и зачем они нужны?
Принцип работы такого приспособления схож с люминесцентной конструкцией, но здесь УФ-лучи направлены в определенном диапазоне. Стоит отметить, что бактерицидные и кварцевые лампы – это разные приборы, об их различиях вы тоже узнаете ниже.
Бактерицидная установка включает в себя разрядную ртутную лампу, от которой идет короткий ультрафиолет. Оболочка сделана на основе увиолевого стекла, пропускающего излучение.
В нормальных дозах ультрафиолет положительно действует на:
- людей;
- растения;
- животных.
Пошив эффектных и ярких детских костюмов для оркестра, музыкальных школ, творческих коллективов, выступлений на сцене.
При этом излучение помогает уничтожить вредоносные микробы. При проникновении ультрафиолета в саму структуру ДНК вируса, дрожжевой бактерии и других бактерий, происходит процесс их уничтожения изнутри.
Ультрафиолетовая лампа для домашнего использования нужна с целью очистки воздуха и поверхностей от вредоносных организмов. Бактерицидная конструкция – это газоразрядная лампа низкого давления, излучение которой способствует максимальной дезинфекции. Выбирать ту или иную модель можно по следующим показателям:
- длина волн;
- степень интенсивности излучения и многое другое.
Бактерицидные ультрафиолетовые лампы для дома: классификация
Для домашнего использования применяют такие типы:
- для обеззараживания воды;
- для дезинфекции помещений.
Бактерицидные конструкции используют в домашних условиях для обработки помещений. Выбирать ту или иную модель нужно в зависимости от особенностей планировки. Лампы бывают стационарными и передвижными. Первые размещены в определенной точке, и радиус воздействия ультрафиолетовых лучей будет ограничен. Вторые же будут иметь больший диапазон воздействия.
В плане конструкции бактерицидные УФ-излучатели бывают открытого и закрытого типа. Первые такие, что УФ-излучение рассеивается беспрепятственно по всему пространству. А вот во втором случае дезинфекция происходит поэтапно. Конструкция предусматривает наличие вентилятора. Принцип работы такой: через вентиляционные отверстия воздух попадает внутрь изделия, потом там дезинфицируется под действием ультрафиолета, затем уже чистый воздух возвращается обратно в помещение. Закрытый вариант для домашнего использования – наиболее оптимальный вариант.
Лампы бактерицидного типа отличаются друг от друга и по способу крепления:
- напольные;
- настольные;
- навесные.
Напольные изделия – это подвид передвижных ультрафиолетовых ламп для дезинфекции. Они хорошо подходят для больших помещений, таких как:
- гостиные;
- детские игровые комнаты.
Такие конструкции относительно некрупные и обеспечивают полное обеззараживание площади.
Навесные изделия являются стационарными, причем они могут иметь как потолочное, так и настенное расположение, последний вариант распространен больше. Такую бактерицидную лампу очень удобно использовать, а еще она имеет привлекательный дизайн и станет неотъемлемой частью любого стильного интерьера.
Настольные изделия имеют оптимальную мощность и компактное строение. Для дезинфекции дома — это отличный вариант. Облучение будет локальным по отношению к определенной поверхности.
Бактерицидные УФ-излучатели имеют разный срок эксплуатации, все зависит от того, насколько стабильно работает электросеть, какова влажность в доме, как часто вы включаете прибор и насколько он запылен.
Не так давно на рынке появилась уникальная вещь – светильник с бактерицидной лампочкой, на котором люминесцентная и бактерицидная лампы работают по очереди, можно выбирать даже модели с автоматическим переключателем. А еще они имеют универсальную конструкцию и их можно ставить где угодно.
В бактерицидных УФ-лампах используется увиолевое стекло для отсечки озона
Все дело в том, что кварцевые лампы обязаны своему названию стеклу с одноименным названием — кварцевому стеклу. Оно пропускает через себя весь спектр, излучаемый ртутью, в том числе озонообразующий. А озон не нужен при обеззараживании воздуха, а в больших объемах озон смертельно опасен, так как обладает высокой окисляющей способностью, окисляя всё живое и неживое, поэтому кварцевое стекло в бактерицидных лампах для обеззараживания было заменено на увиолевое. Такое стекло способно отфильтровывать вредный озонообразующий спектр.
Но лампы с увиолевым стеклом не стали почему-то называться увиолевыми, а называются бактерицидными, само название которых подчеркивает их назначение (корень слова образован от слов «бактерии» и лат. «caedo» — убиваю).
Для подтверждения целесообразности применения бактерицидных ламп в борьбе с микробами и вирусами мы сделаем выдержку из заключения и рекомендаций НИИ туберкулеза МЗ РФ и Региональной лаборатории Научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор»:
Эти результаты научных исследований свидетельствуют о полном обеззараживании и уничтожении болезнетворных бактерий бактерицидными лампами.
Как работает УФ-лампа
В принципе, ультрафиолетовая лампа работает точно так же, как люминесцентная лампа. То есть пары ртути находятся внутри стеклянной колбы, которая под действием электрического тока начинает светиться. Разница только в стекле, из которого сделана колба. Он пропускает только ультрафиолетовые лучи.
В современных УФ-лампах используется увио-стекло, позволяющее изменять длину волны. Так регулируются длина ультрафиолетовых волн и мощность лампы, соответственно и их назначение.
Ультрафиолетовое излучение
Например, для уничтожения переносимых по воздуху вирусов требуется короткое время. А чтобы убить плесень или грибок, потребуется в несколько раз больше времени. Но есть стандартные временные интервалы, которые действуют в медицинских учреждениях. Полная стерилизация обычно занимает 20 минут.
Принцип действия ультрафиолетовых ламп
УФ-лампа представляет собой колбу. Генерирует излучение в результате взаимодействия паров ртути и электромагнитных разрядов. Колба изготовлена из материала, способного пропускать ультрафиолетовые лучи: это кварц или УФ-стекло. Изменяя характеристики стекла, производители добиваются излучения определенного диапазона длин волн. Выпускаются лампы, излучающие волны в диапазоне от 200 до 400 нм. Для различных целей требуется излучение определенной величины. Самые мощные используются в медицинских учреждениях для дезинфекции помещений.
Кварцевая лампа для дезинфекции помещений
В зависимости от типа стекла и принципа действия светильники делятся на виды:
- Кварц (кварцевое стекло). Озоновая лампа. Он излучает волны 205-315 нм. Обладает мощным дезинфицирующим эффектом, так как большинство бактерий погибает при длине волны ниже 257 нм. При работе он выделяет много озона, поэтому включать его можно только в отсутствие людей и домашних животных. Продолжительность работы составляет 8000 часов.
- Бактерицид (увиолетовое стекло). Безозоновая ультрафиолетовая лампа. Он не пропускает лучи менее 257 нм. Во время работы не образуется озон. Он менее эффективен, так как излучает только мягкие лучи с большими длинами волн, но гораздо безопаснее. Эти лампы рекомендованы для бытового использования. Отслужить 8000 часов.
- Амальгама. Отличие их в том, что содержание ртути в колбе в несколько раз ниже, чем в предыдущих типах. Срок службы колбы увеличивается за счет того, что она не мутнеет от паров ртути. Время работы 16000 часов. Амальгамные лампы с покрытием из оксида титана не выделяют опасный озон.
- Прожектор. Относительно новый источник ультрафиолетового излучения. Он не содержит ртути и не способствует выделению озона. Работает в диапазоне 300-400 нм. Предназначен для отверждения композиционных материалов и клеев, подсветки растений, применяется в судебной медицине, стоматологии, эстетике. Время работы определяется условиями эксплуатации.
Бактерицидная лампа одобрена для использования в присутствии людей
Немного о пользе и вреде УФ лампы в доме
Ультрафиолетовая лампа для домашнего использования непременно принесет пользу, если ее использовать по прямому назначению. Например, УФ-лампа для загара в доме – это возможность воспользоваться услугами солярия в любое удобное время, не выходя за стены дома. В то же время, пренебрегая правилами использования, можно легко обжечь кожу.
Неважно, какой диапазон волн, интенсивность и назначение ультрафиолетовой лампы. В активированном состоянии каждый из них оказывает негативное влияние на зрение
Поэтому для защиты глаз необходимо использовать специальные линзы, блокирующие 100% ультрафиолетового излучения, но пропускающие видимый спектр.
Ртутьсодержащие УФ-облучатели следует хранить в специально отведенном месте, недоступном для детей и защищенном от случайного механического воздействия. Если ртутная лампа каким-либо образом разобьется, необходимо принять меры для сбора опасных осколков. Об этом мы подробно пишем в этой статье.
