miniatura|direita|Uma lâmpada germicida de 9 W no formato de uma lâmpada fluorescente compacta moderna miniatura|direita|150px|Brilho de uma lâmpada germicida excitada por uma sonda de alta tensão miniatura|direita|150px|Detalhe dos eletrodos e do aviso de segurança
Uma lâmpada germicida, também chamada de lâmpada de desinfecção ou lâmpada esterilizadora, é uma lâmpada elétrica que produz radiação ultravioleta C (UVC). Essa radiação ultravioleta de onda curta interfere no pareamento de bases do DNA, provoca a formação de dímeros de pirimidina e leva à inativação de bactérias, vírus e protozoários. Também pode ser usada para produzir ozônio destinado à desinfecção da água. Essas lâmpadas são usadas na irradiação germicida ultravioleta (UVGI).
Há quatro tipos comuns: lâmpadas de mercúrio de baixa pressão; lâmpadas de mercúrio de alta pressão; lâmpadas de excímero; LEDs.
Lâmpadas de mercúrio de baixa pressão As lâmpadas de mercúrio de baixa pressão são muito parecidas com uma lâmpada fluorescente e emitem principalmente no comprimento de onda de 253,7 nm (1.182,5 THz).
A forma mais comum de lâmpada germicida se parece com uma lâmpada fluorescente comum, mas o tubo não contém fósforo fluorescente. Em vez de vidro borossilicato, o tubo é feito de quartzo fundido ou vidro Vycor 7913. Essas duas diferenças permitem que a radiação ultravioleta de 253,7 nm produzida pelo arco de mercúrio atravesse o tubo sem ser convertida. Nas lâmpadas fluorescentes comuns, essa radiação excita o fósforo, que fluoresce e produz luz visível. As lâmpadas germicidas ainda emitem uma pequena quantidade de luz visível por causa de outras linhas de emissão do mercúrio.
Um projeto mais antigo se parece com uma lâmpada incandescente, mas o bulbo contém algumas gotas de mercúrio. Nesse projeto, o filamento incandescente aquece o mercúrio e produz vapor. Quando o arco elétrico se estabelece, ele provoca um curto-circuito no filamento incandescente.
Como outras lâmpadas de descarga a gás, as lâmpadas de mercúrio de baixa e alta pressão apresentam resistência negativa e precisam de um reator externo para regular a corrente elétrica. As lâmpadas antigas que lembravam uma incandescente eram muitas vezes ligadas em série com uma lâmpada incandescente comum de 40 W usada em eletrodomésticos. A lâmpada incandescente funcionava como reator da lâmpada germicida.
Lâmpadas de mercúrio de alta pressão As lâmpadas de alta pressão se parecem muito mais com lâmpadas de descarga de alta intensidade (HID) do que com lâmpadas fluorescentes.
Essas lâmpadas emitem radiação UVC de banda larga, em vez de uma única linha espectral. São muito usadas no tratamento industrial de água porque produzem radiação de alta intensidade. As lâmpadas de alta pressão também produzem uma luz branco-azulada muito intensa.
Lâmpadas de excímero As lâmpadas de excímero emitem UVC de banda estreita e radiação ultravioleta de vácuo em comprimentos de onda que variam conforme o meio usado. Não contêm mercúrio, atingem a potência total mais rapidamente do que as lâmpadas de mercúrio e geram menos calor. Emissões de excímero a 207 e 222 nm parecem ser mais seguras do que a radiação germicida tradicional de 254 nm porque esses comprimentos de onda penetram muito menos na pele humana.
Diodos emissores de luz (LEDs) miniatura|Lâmpada UVC de LED com dissipador de calor e cabo de alimentação
Avanços na tecnologia de diodos emissores de luz (LEDs) levaram à disponibilidade comercial de fontes UVC baseadas em LEDs.
Os LEDs UVC usam materiais semicondutores para produzir luz em um dispositivo de estado sólido. O comprimento de onda de emissão pode ser ajustado pela composição química do material semicondutor, permitindo selecionar o perfil de emissão dentro e além da faixa germicida. Avanços no estudo e na síntese do sistema de materiais AlGaN elevaram a potência de saída, a vida útil e a eficiência dos LEDs UVC no início da década de 2010.
O tamanho reduzido dos LEDs permite construir reatores menores, adequados a aplicações no ponto de uso e à integração em dispositivos médicos. O baixo consumo de energia dos semicondutores também permite sistemas de desinfecção UV alimentados por pequenas células solares em regiões remotas ou países em desenvolvimento.
Em 2019, os LEDs respondiam por 41,4% das vendas de luz UV, contra 19,2% em 2014. Naquele ano, previa-se que o mercado mundial de LEDs UVC passasse de US$ 223 milhões em 2017 para US$ 991 milhões em 2023.
Usos
As lâmpadas germicidas são usadas para esterilizar áreas de trabalho e instrumentos em laboratórios de biologia e instalações médicas. Se o invólucro de quartzo transmitir comprimentos de onda menores, como a linha de emissão de mercúrio de 185 nm, elas também podem ser usadas quando a produção de ozônio é desejada, por exemplo em sistemas de sanitização de banheiras de hidromassagem e aquários. Geólogos também as usam para provocar fluorescência em amostras de mineral, auxiliando na identificação. A scheelita, por exemplo, emite uma fluorescência azul intensa sob radiação ultravioleta de onda curta. Nessa aplicação, a luz produzida pela lâmpada costuma ser filtrada para remover o máximo possível de luz visível, deixando apenas a radiação UV. Lâmpadas germicidas também são usadas no tratamento de águas residuais para inativar microrganismos.
A luz produzida por lâmpadas germicidas também é usada para apagar EPROMs. Os fótons ultravioleta têm energia suficiente para fazer com que os elétrons presos nas portas flutuantes dos transistores atravessem o isolamento da porta, removendo a carga armazenada que representa zeros e uns binários.
Produção de ozônio Na maioria das aplicações, a produção de ozônio é um efeito colateral indesejável da operação da lâmpada. Para evitá-la, a maioria das lâmpadas germicidas é fabricada de modo a absorver a linha de emissão de mercúrio de 185 nm. Essa radiação pode dissociar moléculas de oxigênio e iniciar a formação de ozônio.
Em alguns casos, como na sanitização da água, produzir ozônio é justamente o objetivo. Para isso, são usadas lâmpadas especiais que permitem a transmissão da radiação de 185 nm.
Segurança
A radiação UV de onda curta é prejudicial aos seres humanos. Além de causar queimaduras na pele e danos ao DNA, a UVC pode causar uma inflamação extremamente dolorosa da córnea, podendo comprometer temporária ou permanentemente a visão. Algumas lâmpadas UVC também emitem pequenas quantidades de UVB, de modo que exposições elevadas ou prolongadas podem contribuir para efeitos cumulativos, como catarata ou câncer de pele. Por esse motivo, a luz produzida por uma lâmpada germicida deve ser cuidadosamente blindada contra a visualização direta, levando também em conta reflexos e radiação dispersa. Uma avaliação de risco publicada em fevereiro de 2017 concluiu que a radiação UVC dessas lâmpadas pode causar problemas na pele e nos olhos.
Ver também Radiação ultravioleta, faixa do espectro eletromagnético que contém a radiação UVC emitida pelas lâmpadas germicidas Lâmpada fluorescente, lâmpada de descarga cuja construção se aproxima da das lâmpadas germicidas de baixa pressão Ozônio, gás produzido deliberadamente por alguns tipos de lâmpada germicida EPROM, tipo de memória que pode ser apagado por exposição à radiação ultravioleta
Ligações externas
Categoria:Lâmpadas