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Kurzwelliges Licht aus dem UV-C-Spektrum

Licht und Raumhygiene
UV-C-Licht gegen Keime

UV-C-Licht kann viele Krankheitserreger, auch Viren wie Covid-19, vernichten. Das ist altbekannt, doch neu ist das Interesse an Anwendungen in der Architektur – und an UV-LEDs statt Röhrenlampen.

Autor Martin Krautter

Die Coronapandemie führt uns vor Augen, wie verletzlich unsere globale Zivilisation an diesem Punkt ist. Hygiene bekommt ein neues Gewicht – auch bei der Gestaltung und technischen Ausstattung von Innenräumen.

UV-C-Licht
Foto: Osram

Sein Comeback feiert in diesem Zusammenhang ein seit über 100 Jahren bekanntes Mittel gegen Keime, das allerdings bis dato meist im Verborgenen wirkt: Kurzwelliges Licht aus dem UV-C-Spektrum.

Es schädigt die Erbsubstanz von Viren, Bakterien und anderen unerwünschten Mikroben so stark, dass diese Organismen abgetötet oder vermehrungsunfähig werden – optimal wirken dabei Wellenlängen um 265 nm.

UV-LEDs auf dem Vormarsch

In der Natur wird der UV-C-Anteil des Sonnenlichts von der Ozonschicht der Erde ausgefiltert. Zum Glück, denn auch Menschen und Tiere sollten sich dieser energiereichen Strahlung nicht aussetzen. Künstlich erzeugte man UV-C-Licht bislang mit speziellen Quecksilberdampflampen, die technisch eng mit der klassischen Leuchtstoffröhre verwandt sind.

Doch inzwischen sind UV-LEDs auf dem Vormarsch, nicht zuletzt, um mittelfristig auf den hochgiftigen Inhaltsstoff Quecksilber verzichten zu können.

Direkte Bestrahlung mit UV-C

Bisherige Anwendungen sind in der Regel den Blicken entzogen, etwa die großtechnische Entkeimung von Wasser oder die Desinfektion des Luftstroms innerhalb von Lüftungs- und Klimaanlagen.

Jetzt richtet sich die Aufmerksamkeit neben diesen bewährten Einsatzgebieten zunehmend darauf, auch die Oberflächen von Räumen und Gegenständen durch direkte Bestrahlung mit UV-C zu entkeimen. Hiermit erobert sich ein Verfahren, das zuvor hauptsächlich im medizinischen Bereich anzutreffen war, neue Anwendungsfelder.

Beispielsweise mit Desinfektionskassetten und -schränken in unterschiedlichsten Formaten, die jetzt nicht mehr nur OP-Besteck, sondern auch Alltagsgegenstände wie Tastaturen und Mobiltelefone mit UV-Licht bestrahlen und so desinfizieren.

Wichtig in der Coronapandemie

Besonders interessant ist die Oberflächendesinfektion mit UV-C angesichts der Coronapandemie natürlich für öffentliche und halböffentliche Räume wie Büros, Schulen, Kliniken, Bahnhöfe oder Verkehrsmittel.

Einpraktikabler Ansatz sind dabei mobile UV-Strahler, die in die Räume verbracht und aktiviert werden, sobald diese ungenutzt sind – so werden zum Beispiel U-Bahnzüge in New York desinfiziert.

Eine naheliegende Weiterentwicklung liegt in mehr oder weniger autonom operierenden UV-Robotern, wie sie beispielsweise der dänische Hersteller UVD Robots anbietet.

Integrationsgedanke

Nahe liegt auch die Idee, desinfizierendes UV-Licht zusammen mit der normalen Beleuchtung direkt in die Architektur zu integrieren: Der dafür nötige Aufwand erscheint angesichts der enormen wirtschaftlichen Schäden, die ein Infektionsausbruch verursacht, nicht mehr unangemessen.

Hier nehmen Hersteller von Architekturbeleuchtung ihre Marktchancen wahr und bieten entsprechende Systeme an. „Wir haben zwölf UV-C-Produktreihen eingeführt, die speziell für die Desinfektion von Luft, Oberflächen und Gegenständen entwickelt wurden“, teilt etwa Harsh Chitale, Division Leader Digital Solutions bei Signify, mit.

Signify
Foto: Signify

Zum Angebot gehören unter anderem UV-C-Leuchten, die zusätzlich zur normalen Beleuchtung an der Decke installiert werden: Durch eine vollständige Abschirmung sind sie unbedenklich für die Personen im Raum; die natürliche Konvektion reicht laut Signify aus, um die gesamte Raumluft im Betrieb kontinuierlich zu desinfizieren.

Dosierung der UV-Strahlen

Einen aus Gestaltersicht noch interessanteren Ansatz verfolgt der für seine Designleuchten bekannte Hersteller Artemide.

Hier kann eine LED-basierte UV-Technologie namens ‚Integralis“ direkt in existierende Leuchten und Lichtsysteme eingebaut werden. Präsenzsensoren ermöglichen eine automatische Dosierung der UV-Strahlen. Über eine App kann steuernd eingegriffen werden.

UV-C-Licht
Foto: Artemide

Zudem setzt Artemide nicht ausschließlich auf das kurzwellige UV-C, das zwar auch Viren vernichtet, aber nur in Abwesenheit von Menschen eingesetzt werden kann, sondern zudem auf einen höheren Anteil von violettem Licht mit 405 nm Wellenlänge in der Beleuchtung selbst: „Je höher die Violettanteile im sichtbaren Licht, desto stärker dämmt Integralis das Wachstum von Bakterien und Pilzen ein – bis hin zur kompletten Desinfektion.

UV-C-Licht
Foto: Artemide

Und das unbemerkt bei perfektem Sehkomfort“, erläutert Steffen Salinger, Geschäftsführer von Artemide Deutschland, diese Neuheit. Solche Leuchten würden zum Beispiel über Arbeitsplätzen oder in Hotelzimmern tatsächlich mehrere Fliegen mit einer Klappe schlagen – und dabei noch „bella figura“ abgeben.

Effizienz ist gefragt

Mit Osram ist ein weiterer traditionsreicher Name der Beleuchtungsbranche in Sachen UV-C aktiv und kann sogar bereits auf realisierte Projekte verweisen: UV-C-Leuchten aus der ‚AirZing‘-Produktreihe wurden in Kliniken in Wuhan und Peking auf ihre Wirksamkeit auch gegen Coronaviren getestet, inzwischen seien bereits 10 000 solcher Leuchten an chinesische Kindergärten geliefert worden, berichtet das Unternehmen.

UV-C-Licht
Foto: Osram

Wieder spielt Sensorik eine wichtige Rolle: Ein integrierter Infrarot-Bewegungsmelder erkennt Personen im Raum und schaltet dann die Leuchte sofort aus.

UV-C-Leuchte
Foto: Osram

Ihren funktionalen Charakter können diese Produkte, die letztlich wie eine Lichtleiste mit Röhrenlampe aussehen, allerdings nicht verleugnen. UV-C-Lichtquellen werden sich besser in architektonische Räume integrieren lassen, sobald auch hier LEDs die bisherigen Röhrenlampen aus Glas ersetzen.

Noch genießen die Quecksilberdampf-Niederdrucklampen zur UV-C-Erzeugung dank ihres gesundheitlichen Nutzens eine Gnadenfrist angesichts der internationalen Bestrebungen, das hochgiftige Quecksilber in Produkten grundsätzlich zu verbieten.

Hersteller wie Osram Semiconductors entwickeln allerdings mit Hochdruck immer leistungsfähigere UV-LEDs.

Diese unterscheiden sich nicht nur im Halbleiter selbst, der hier aus Aluminium-Galliumnitrid besteht, sondern auch durch UV-durchlässige Gehäusematerialien von ihren Geschwistern mit sichtbarem Spektrum. „Sobald diese grundlegenden Herstellungsprozesse und Materialfragen geklärt sind, müssen wir zügig die Themen Effizienz und Zuverlässigkeit anpacken“, bekräftigt Hans Lugauer, Entwicklungsingenieur bei Osram.

Mehr zum Thema Lighting

Artemide Integralis   

Signify                   

Osram UV-C LEDs   

UVD Robots            

Quecksilberverbot     

Glossar zum Thema UV-C

265 Nanometer: Wellenlänge der UV-C Strahlung, die besonders wirksam gegen Krankheitserreger wie Viren (auch SARS-CoV-2), Bakterien oder andere Mikroben ist. Da die Wirkung auf einer Schädigung des Erbguts (DNS) beruht, dürfen Augen und Haut der Strahlung auf keinen Fall direkt ausgesetzt werden.

UV-C-Quecksilberlampe: Technisch eng verwandt mit der bekannten Leuchtstofflampe, allerdings ohne die Umwandlung der UV-Strahlung in sichtbares Licht durch eine Leuchtstoffschicht in der Glasröhre. Aufgrund des großen gesundheitlichen Nutzens eine der letzten erlaubten technischen Anwendungen von Quecksilber.

UV-C-LED: Durch eine besondere Zusammensetzung ihrer Halbleiter können diese LEDs UV-C-Licht in einem definierten, schmalen Wellenlängenbereich erzeugen. Gehäuse- und Optikmaterialien müssen entsprechend UV-beständig sein. Werden (wie in der Raumbeleuchtung) die giftigen Quecksilberlampen langfristig ablösen.

Oberflächendesinfektion: Durch eine direkte Bestrahlung mit UV-C Licht können Krankheitserreger auf den Oberflächen von Räumen und Gegenständen abgetötet werden. Dabei muß einerseits eine möglichst verschattungsfreie Bestrahlung erreicht werden, andererseits der Kontakt von Menschen oder Tieren mit dem UV-C-Licht vermieden werden.

Luftdesinfektion: Krankheitserreger in der Raumluft, auch in Tröpfchen oder Aerosolen, können ebenfalls durch UV-C Bestrahlung unschädlich gemacht werden. Für eine kontinuierliche Luftreinigung strömt die Raumluft durch Konvektion oder mittels mechanischer Lüfter an den abgeschirmten UV-C-Lichtquellen vorbei.

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