Амальгамные УФ-лампы – безопасный источник ультрафиолета

В настоящий момент много внимания уделяется различным УФ-системам обеззараживания воздуха и воды, но сейчас хотелось бы затронуть тему источника ультрафиолета в таких установках. Наиболее часто используемым в практике источником УФ-излучения являются ультрафиолетовые лампы различных типов, но сейчас на горизонте появляются и УФ-светодиоды.

Базовым критерием, по которому можно разделить все источники ультрафиолета, является спектр их излучения. Конечно, все УФ-источники излучают в УФ-диапазоне (длина волны от 100 до 400 нм), но есть монохроматические источники, излучающие только на биоцидной длине волны 254 нм, и полихроматические источники, которые излучают на нескольких длинах волн или даже в сплошном УФ-спектре. К монохроматическим источникам относят традиционные ртутные лампы низкого давления и их современный аналог – амальгамные лампы. К полихроматическим источникам относят ртутные лампы среднего давления, эксимерные и импульсные ксеноновые лампы. Светодиоды обычно тоже изготавливаются с монохроматическим излучением.

Казалось бы, что излучение в широком спектре ультрафиолета является более предпочтительным вариантом, но это не совсем так. Для объяснения это факта нужно чуть-чуть углубиться в механизм воздействия ультрафиолета на любой микроорганизм (клетку бактерии, частичку вируса, колонию грибов). Обеззараживание ультрафиолетом происходит из-за того, что разрушаются молекулы ДНК и РНК, в которых находится весь геномный материал, и после этого микроорганизм не может размножаться. Но не всякий ультрафиолет разрушителен для ДНК и РНК. На рис. 1 белым цветом показана кривая чувствительности ДНК и РНК. Видно, что эффективными являются длины волн от 205 до 300 нм и пик приходится на 260-265 нм, а чем ближе излучаемый УФ-лампой свет к этому пику, тем более эффективно разрушаются молекулы ДНК и РНК. Именно поэтому, монохроматические ртутные и амальгамные УФ-лампы с длиной волны 254 нм так эффективны и широко используются: у них самый высокий КПД преобразования потребленной электроэнергии в биоцидное излучение – до 40%. Источники с широким спектром излучения расходуют потребленную электроэнергию на излучение во всем диапазоне, поэтому их биоцидный КПД невысок – не более 6-8%. Но самый низкий КПД у УФ-светодиодов – на настоящий момент у промышленных образцов он не достигает и 0,1%. А остальная энергия уходит в бесполезные длины волн, в том числе и в тепловое излучение, из-за этого такие источники с малым КПД невыгодно применять в помещениях с пониженной температурой воздуха – они слишком сильно его нагревают.

Низкий КПД означает низкую мощность УФ-излучения от источника, из-за которой время облучения, необходимое для набора эффективной УФ-дозы (см. статью в журнале «Переработка молока» №3 за 2023 г.), существенно возрастает. И вместо 10 минут облучения, характерных для амальгамных УФ-ламп, лампы с низким КПД должны облучать 30 минут и более.

Но у источников с широким спектром излучения есть ещё одна потенциальная проблема – образование озона в воздухе при работе. УФ-излучение с длинами волн менее 240 нм разрушает молекулы кислорода в воздухе и образует озон (на рис. 1 кривая генерации озона из кислорода воздуха показана синей линией). Именно поэтому они не находят широкого применения для обеззараживания воздуха и поверхностей: после них помещения приходится проветривать, а также озон разрушает пластик уплотнений и особенно оболочку электропроводки, что может приводить к пожарам и пробоям.

Компания НПО «ЛИТ» специализируется на производстве УФ-оборудования на базе амальгамных УФ-ламп низкого давления. НПО «ЛИТ» было второй в мире компанией, которой удалось еще в 1995 году освоить промышленное производство амальгамных УФ-ламп. Особенностью именно амальгамных ламп является то, что в них нет жидкой ртути (вся ртуть находится в твердом сплаве с другими металлами – амальгаме), по этой причине амальгамные УФ-лампы наиболее желательны в пищевых производствах – в случае боя лампы не происходит загрязнения помещения ртутью. А отработанные амальгамные УФ-лампы относятся к III классу опасности отходов и не требуют специальной утилизации.

УФ-лампы для наших УФ-установок производятся на новом заводе в г. Долгопрудном Московской области, который был запущен в 2021 году и позволяет производить до 100 тысяч УФ-ламп в год. Это производство полного цикла - оно начинается с простой кварцевой трубки, а заканчивается современной амальгамной УФ-лампой повышенной мощности. На внутренние поверхности кварцевых трубок наносится специальное нанопокрытие, которое увеличивает срок службы лампы почти в два раза; это покрытие впекается в кварц в специальных муфельных печах при температуре свыше 1000 °С. Специальные автоматические станки нашего производства позволяют сгибать кварцевые трубки и изготавливать гнутые УФ-лампы, что делает УФ-установки на 40% компактнее и создает поле высокой интенсивности в облучаемом объеме воздуха.

Каждая УФ-лампа имеет уникальный номер, нанесенный лазерной гравировкой на кварц колбы, по которому можно отследить весь путь лампы во время производства (это как VIN-номер для автомобиля). На финальном этапе производства каждая УФ-лампа проходит проверку своих технических характеристик на специальных световых стендах, и только после этого она передается на упаковку. Благодаря такому контролю мы гарантируем, что каждая УФ-лампа отработает заявленный ресурс с минимальным спадом, вызванным старением УФ-лампы.

Собственное производство УФ-ламп позволяет нам легко поддерживать складские запасы всех типов ламп, чтобы сократить срок поставки УФ-лампы до одного-двух дней после заказа, а также исключить зависимость от импортных поставщиков, что в современных экономических реалиях позволяет надежно обеспечивать плановые замены УФ-ламп у клиентов.

Используйте только безопасный и надежный ультрафиолет для своего бизнеса!