Unter dem Begriff „Optische Strahlung“ versteht man das sichtbare Licht (VIS=visible), die Infrarot-Strahlung (IR) und die UV(Ultraviolette)-Strahlung (UV-ABC).
Die Sonne ist eine natürliche Quelle der optischen Strahlung.
Optische Strahlung kann auch künstlich erzeugt werden zum Beispiel mit Lampen, Lasern, Heizstrahlern, Solarien oder Lichtbögen.
Den sichtbaren Teil (VIS) der optischen Strahlung können wir mit den Augen wahrnehmen.
Die Infrarot Strahlung (IR) empfinden wir als Wärme.
Die ultraviolette-Strahlung (UV) können wir dagegen nicht wahrnehmen. Aufgrund der deutlich höheren Strahlungsintensität kann sie auch stärkere schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit haben wie Sonnenbrand und Hautkrebs, aber bei kontrollierter Anwendung auch gesundheitsfördernd sein.
In diesem Blog gehen wir näher auf den energiereichsten Teil der optischen Strahlung ein:
Die ultraviolette Strahlung UV-A UV-B und UV-C
Aufgrund ihrer physikalischen und biologischen Eigenschaften wird die UV-Strahlung in drei Gruppen unterteilt
UV-A Strahlung (Wellenlänge 400 – 315 Nanometer nm)
UV-B Strahlung (Wellenlänge 315 – 280 nm) und
UV-C Strahlung (Wellenlänge 280 – 100 nm)
Je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher ist die Strahlung und umso schädigender kann sie wirken.
Auf der anderen Seite kann die UV-Strahlung in kontrollierter Form auch sehr hilfreich sein und wir informieren über verschiedene Einsatzgebiete, Produkte und zukünftige Entwicklungen.
Die UV-Strahlung der Sonne ist die natürliche oder solare UV-Strahlung im Gegensatz zur künstlich erzeugten UV-Strahlung.
In Abhängigkeit von der Wellenlänge dringt die UV-Strahlung der Sonne unterschiedlich weit bis zur Erdoberfläche vor.
UV-C: Die besonders energiereiche UV-C Strahlung wird von der Erdatmosphäre in den oberen Atmosphärenschichten ausgefiltert.
Natürliche UV-C Strahlung kann die Erdoberfläche daher NICHT mehr erreichen.
UV-B: Die ebenfalls energiereiche UV-B Strahlung wird abhängig vom Zustand der Ozonschicht auch durch die Atmosphäre ausgefiltert.
Aber nicht vollständig: etwa bis zu 10% der UV-B Strahlung erreichen noch die Erdoberfläche.
Bei Störungen der Ozonschicht vergrößert sich der auf die Erdoberfläche treffende UV-B Anteil.
UV-A: Die länger wellige UV-A Strahlung erreicht im Gegensatz zu UV-B und UV-C Strahlung weitgehend unbehindert die Erde. Sie wird umgangssprachlich auch Schwarzlicht genannt.
Die Höhe spielt zum Beispiel auch eine große Rolle und die UV-Strahlung nimmt um ca. 10% pro 1.000 Höhenmeter zu.
Wasser, Sand und Schnee reflektieren die UV-Strahlung und verstärken sie auf diese Weise.
Schatten verringert die UV-Strahlung – etwa 10-30% unter einem Sonnenschirm oder ca. 20% unter einem dichten großen Baum.
Bei kontrolliertem und vernünftigem Gebrauch kann UV-Strahlung sehr nützlich sein.
Sie ist seit Jahrzehnten erforscht und es gibt immer neue Entwicklungsmöglichkeiten.
Aber keine Wirkung ohne Nebenwirkung.
Deshalb hier auch einige Informationen zu möglichen Risiken, die durch entsprechend vernünftige Anwendung und Schutzmaßnamen minimiert werden können.
UV-Strahlung ist für Menschen potentiell krebserregend und kann Ursache für sofortige und langfristige Wirkungen insbesondere auf der Haut und an den Augen sein.
Am gefährlichsten sind UV-C Strahlen, aber auch UV-B Strahlen und in vermindertem Masse UV-A Strahlen können bei längerer Bestrahlung unter Umständen gesundheitsschädigend sein.
Die Wellen der UV-A Strahlen gelangen bis zur Lederhaut und können möglicherweise die Kollagene schädigen. In diesem Fall kann die Haut an Spannkraft verlieren und altert frühzeitig.
UV-A Strahlen erzeugen kaum Sonnenbrand, jedoch kann durch die Bildung freier Radikale ein erhöhtes Melanom Risiko bestehen und sie sollten daher nicht zur Bräunung verwendet werden.
UV-B Strahlen bewirken eine langfristige Bräunung der Oberhaut.
UV-B Strahlung führt zur Bildung des wichtigen Vitamins D3 in der Haut.
Sie kann jedoch auch in tiefere Schichten eindringen und einen Sonnenbrand auslösen.
Künstlich erzeugte UV-Strahlung
Alle Arten der UV-Strahlung können auch künstlich und kontrolliert erzeugt werden.
Dabei unterscheidet sich die künstlich erzeugte UV-Strahlung nicht von der natürlichen UV-Strahlung der Sonne.
Es war schon immer faszinierend, die Stärke und Wirkung der UV-Strahlen für Anwendungen im Alltag, in der Technik, der Medizin oder im Wellnessbereich nutzbar zu machen.
Im Zusammenhang mit Corona werden derzeit insbesondere die energiereichen aber deshalb auch potentiell gefährlicheren UV-C Strahlen untersucht, da diese ideal im Bereich der Vernichtung von Bakterien und zur Desinfektion eingesetzt werden können.
Gelingt es die Kraft der UV-C Strahlen sicher zu nutzen, wird auf diesem Gebiet garantiert noch mit vielen innovativen Produkte zur Desinfektion von Luft und Wasser zu rechnen sein.
Schon jetzt gibt es viele Einsatzgebiete und praktische Produkte, die die UV-Strahlen Technologie nutzen.
UV-A Strahlung
Produkte mit UV-A Strahlen, auch Schwarzlicht genannt, gibt es schon lange.
UV-A Strahlung hat eine Wellenlänge von 315-400 nm und die schwächste Strahlenleistung.
Ein allen bekannter Einsatz sind die sogenannten Insektenkiller, bei denen das UV-A Licht die Insekten anzieht und die Berührung mit den Stromdrähten dann zum Tod der Insekten führt.
UV-A Strahlung kann bestimmte Substanzen zum Fluoreszieren = Leuchten bringen und deshalb werden UV-A Lampen schon seit Langem für den Haus- und Unterhaltungsbereich produziert.
Auch bei der Verbrechensbekämpfung und der Sicherheitsüberprüfung helfen UV-A Lampen schon seit langer Zeit.
Durch sie werden für das menschliche Auge unsichtbare Blutspuren genauso sichtbar wie Sicherheitsmerkmale zum Beispiel bei Geldscheinen.
Ein weiteres bekanntes Anwendungsgebiet ist die Härtungsfunktion von UV-A Strahlen. Ob als Nagelhärter oder bei Härtung von Harzen sind sie vielfältig im Einsatz.
UV-A Strahlen – eine ausgereifte Technik mit wenig Gefährdungspotential.
UV-B Strahlung
UV-B Strahlung weist eine Wellenlänge von 280 bis 315 nm auf.
Natürliche UV-B Strahlung kennt jeder, denn sie ist die Hauptursache für die Hautbräunung.
Die UV-B Strahlung ist deutlich energiereicher als die UV-A Strahlung und daher auch mit gewisser Vorsicht zu nutzen.
Haupteinsatzgebiet für künstliche UV-B Strahlen sind Lampen für Solarien.
Die Sicherheit bei der Anwendung wird von den Herstellern laufend verbessert und Risiken möglichst minimiert.
Trotzdem ist Vorsicht geboten genau wie bei den natürlichen UV-B Strahlen der Sonne, wobei die künstlichen UV-Strahlen oft in noch konzentrierter Form vorkommen.
UV-B Strahlung wird aber nicht nur für die Hautbräunung eingesetzt, sondern auch bei verschiedenen medizinischen Anwendungen.
Dabei werden je nach Art der Krankheit einzelne Körperteile bestrahlt auch an schwer zugänglichen Stellen oder die Kopfhaut.
Interessant ist die UV-B Bestrahlung bei Problemen wie Neurodermitis, Akne, Psoriasis (Schuppenflechte) und weiteren Hautbehandlungen.
UV-B Strahlung – ein gut erforschte und dokumentierte energiereiche Strahlung, die bei richtiger Anwendung sicher ist und helfen kann.
UV-C Strahlung
Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 100 und 280 nm wird als UV-C bezeichnet.
Wenn Menschen UV-C Strahlung ausgesetzt sind, stammt diese aus künstlichen Quellen.
Die UV-C Strahlung der Sonne wird von der Erdatmosphäre herausgefiltert und gelangt nicht auf die Erdoberfläche.
Und das ist auch gut so, denn die energiereiche UV-C Strahlung kann sofort auftretende und erst im späteren Leben ersichtliche (chronische) gesundheitliche Folgen haben.
Als akute Reaktionen sind schmerzhafte Entzündungen der Hornhaut oder der Bindehaut des Auges sowie der Haut bekannt.
UV-C Strahlung hat aber auch eine besonders positive Eigenschaft:
Sie ist sehr energiereich und dadurch in der Lage, Bakterien und Viren abzutöten, wobei die stärkste Wirkung gegen Krankheitserreger (Panthogene) bei mindestens 254 nm auftritt bei entsprechend hoher Strahlendosis.
Dabei verursacht UV-C Strahlung erhebliche DNA-Schäden an Mikroorganismen und Viren, die letztlich zu einer Deaktivierung entsprechender Krankheitserreger führen.
Haupteinsatzgebiete sind bereits jetzt in einigen spezifischen Branchen wie der Medizin und Produktion die Oberflächenentkeimung und die Raumluftdesinfektion.
Auch bei der Wasseraufbereitung kommt sie häufig zum Einsatz.
Derzeit werden noch meist UV-C Lampen auf Basis von Quecksilberatomen verwendet.
Durch das Einschalten der Lampe wird das beschichtete Bariumoxid zu Barium wobei Elektronen frei werden. Die durch die elektrische Spannung beschleunigten Elektronen lösen eine Ionisierungswelle aus, die zur Freisetzung der UV-C Strahlung führt.
Allerdings ist die Herstellung aufwändig und relativ teuer, die Lampen benötigen einige Energie und sollten bei Dauerbetrieb jedes Jahr gewechselt werden.
Mit Ausbruch der COVID-19-Pandemie ist das Interesse an Virenvernichtung explosionsartig und weltweit angestiegen.
Und dabei kann UV-C Strahlung, sicher angewendet, gegenüber anderen Möglichkeiten der Desinfektion eine Reihe von Vorteilen aufweisen:
UV-C Strahlung kommt ohne Chemie und toxische Verbindungen aus.
Die Krankheitserreger sind unfähig, Resistenzen gegen UV-C zu bilden.
Die Strahlung kann Krankheitserreger in Sekundenschnelle unschädlich machen.
Die kurzzeitige Bestrahlung verändert die Eigenschaften eines Produkts nicht.
UV-C Strahlung hinterlässt keine Rückstände oder Verfärbungen auf Flächen.
Im entsprechenden Bereich oberhalb von 240 mn wird kein Ozon produziert.
Dazu kommt die Entwicklung neuartiger UV-C LED Strahlung, die durch kleine Bauweise und hohe Effizienz bei geringem Stromverbrauch ganz neue Perspektiven eröffnet auch im privaten Bereich.
Die UV-C LEDs sind sehr klein, langlebig und ohne Quecksilber.
Aufgrund der hohen Nachfrage und der neuen Möglichkeiten von UV-C LED investieren viele Firmen zur Zeit in die Entwicklung neuer Produkte für die Desinfektion und Sterilisation auch im privaten Bereich.
Erste Produkte werden gerade auf den Markt gebracht:
Die UV-C LED Desinfektionsbox nutzt die stark desinfizierende Wirkung von UV-C Licht im Wellenlängenbereich von 270 – 280 Nanometern.
Produkte für den täglichen Gebrauch werden in die Desinfektionsbox gelegt und in kurzer Zeit desinfiziert.
Bei glatten Oberflächen, wie z.B. Handys beträgt die Desinfektionszeit nur 6 Minuten, für poröse Oberflächen wie bei Masken 9 Minuten bis Viren und Bakterien inaktiviert wurden.
Ein weitaus größeres Feld ist die Raum- und Wasserdesinfektion.
Bei der Raumdesinfektion sind bereits erste Roboter zum Beispiel im Krankenhaus im Einsatz, die komplette Räume automatisch desinfizieren.
Und auch für den Hausgebrauch kommen erste UV-C LED Geräte auf den Markt.
Hier ist noch viel Entwicklungsarbeit zu leisten, aber vielleicht wird dann bald in jedem Wasserhahn eine UV-C LED eingebaut sein.
Bei der Raumdesinfektion zu Hause müssen die Hersteller besonders darauf achten, dass die gefährliche UV-C Strahlung nicht auf Haut und Augen der Anwender gelangt und eine sichere Anwendung gewährleistet ist.
Aber auch hier sind bereits erste Produkte auf den Markt gekommen.
Dabei sollte unbedingt auf Qualitätsware geachtet werden:
Kaufen Sie UV-C LED Produkte nur von seriösen Herstellern, denn Sie als Anwender können nicht feststellen, welche Art von LEDs verwendet wird, ob wirklich Qualität, Wellenlänge und Intensität korrekt sind.
Und das kann unter Umständen gefährlich werden:
Sind die UV-C Geräte zu stark oder schützen den Anwender nicht ausreichend vor den Strahlen, kann es zu gesundheitlichen Schäden kommen.
Sind die UV-C Geräte zu schwach oder haben gar falsche LEDs eingebaut und desinfizieren nicht richtig, wiegen Sie sich in falscher Sicherheit.
Daher sollte man auf jeden Fall auf Sicherheitssymbole achten und keine Billigware aus Fernost benutzen.
Hier noch einige Hinweise zu Ihrer Sicherheit:
Schützen Sie sich selbst und Dritte vor schädlicher UV-C Strahlung.
Setzen Sie UV-C Strahlung nicht am Körper ein. Bestrahlen Sie weder die Augen noch die Haut.
Nutzen Sie offene Geräte, also Geräte, die UV-C Strahlung ungeschützt in den Raum abgeben vorsorglich nur dann, wenn sich keine Personen im Raum befinden.
Richten Sie bei der Desinfektion von Oberflächen frei bewegliche Geräte nur auf die zu desinfizierende Fläche und nicht auf sich selbst oder andere,
UV-C Bestrahlungsgeräte sind kein Spielzeug! Sie gehören nicht in Kinderhände!
Die UV-Strahlung und ihre Zukunftsperspektiven:
Wir bleiben auf jeden Fall dran und berichten über die Fortschritte auf diesem interessanten Gebiet.
Auf Protecteria bei Pinterest werden wir hier beispielhaft Links zu UV-ABC Produkten zusammenstellen.
Und hier noch ein ganz interessantes Video über UV-Strahlung