Progettazione, realizzazione e test sperimentali di un illuminatore a LED UV-C

Optical radiation with wavelengths between 200 and 280 nanometers, in the UV-C range, is particularly suitable for eradicating bacteria and viruses, as this radiation breaks protein bonds and can irreversibly damage DNA/RNA chains. Until recently, the commercial UV-C sources were gas lamps, typically based on deuterium, xenon, mercury vapor, or excimers. All of these lamps operate at quite high voltages, are fragile and require several minutes of warming up before working at full power. The availability of solid-state LEDs (Light Emitting Diodes) that emit radiation in the UV-C range allows a “lamp” to be made by assembling an array of such light sources, which uses a low-voltage power supply, can be designed in geometric configurations adaptable to any need, turns on/off instantly and is robust. This Technical Report illustrates the work done at ENEA Frascati on the design and assembly of a UVC LED lamp and of its power supply, its characterization and application to a phytosanitary experiment.

Le lunghezze d’onda comprese tra 200 e 280 nanometri, intervallo spettrale denominato UV-C, sono particolarmente adatte a debellare batteri e virus in quanto tale radiazione spezza i legami proteici e può danneggiare in modo irreversibile le catene del DNA/RNA. Sino a poco tempo fa, le sorgenti UV-C disponibili in commercio erano lampade a gas, basate tipicamente su deuterio, xenon, vapori di mercurio, o eccimeri. Queste lampade funzionano a tensioni piuttosto elevate, sono fragili e hanno tempi di accensione di diversi minuti prima di arrivare a regime ed emettere la potenza nominale. La disponibilità di LED (Light Emitting Diodes, dispositivi a stato solido) che emettono radiazione nell’intervallo dell’UV-C consente oggi di realizzare una “lampada”, basata su una matrice di tali sorgenti, che utilizza un alimentatore a bassa tensione, può essere disegnata in configurazioni geometriche adattabili ad ogni esigenza, si accende istantaneamente ed è meccanicamente molto robusta. In questo Rapporto Tecnico sono illustrati il progetto, la realizzazione e la caratterizzazione di una lampada a LED UV-C e del relativo alimentatore. È inoltre brevemente descritto un esperimento, a scopo fitosanitario, in cui tale lampada è stata utilizzata.