Prototypen für LED-Anwendungen

Das EntwicklungsZentrum stellt Prototypen und Forschungsmuster her, die die UV-LEDs des FBH für spezifische Anwendungsgebiete nutzbar machen.

UV-B-Modul für die Pflanzenzucht

UV-B-LED-Modul zum Triggern der Biosynthese von gesundheitsfördernden Sekundärmetaboliten in Pflanzen
UV-B-LED-Modul zum Triggern der Biosynthese von gesundheitsfördernden Sekundärmetaboliten in Pflanzen

Dieses Modul ermöglicht die flächige Bestrahlung mit UV-B-Strahlung spezifischer Wellenlänge. UV-B-LEDs des FBH bieten ein schmalbandiges Emissionsspektrum, und ihre zentrale Wellenlänge kann exakt auf die im Anwendungsfall wirksamste abgestimmt werden. Dieses UV-B-Modul wird zum Beispiel genutzt, um die Biosynthese spezieller Pflanzenwirkstoffe in Gang zu bringen. Es kann mit roten und blauen LEDs ergänzt werden, deren Bestrahlungsstärke unabhängig voneinander eingestellt wird. Damit und durch softwaregesteuerte, automatisierte Bestrahlungszyklen ist ein optimaler Versuchsablauf in der Pflanzenbestrahlung möglich.

UV-C-LED-Modul zur Desinfektion in Durchflusszytometern

UV-C-LED-Modul
UV-C-LED-Modul zur Entkeimung von Zellträgerflüssigkeit bei Durchflusszytometern

Das UV-C-LED-Modul ermöglicht die Desinfektion geringer Flüssigkeitsmengen im Durchfluss und kann insbesondere in Durchflusszytometern zur Entkeimung von Zellträgerflüssigkeit eingesetzt werden. Die Wellenlänge der eingesetzten LEDs kann exakt gewählt werden, um die höchste keimabtötende Rate zu erreichen. Abhängig von der LED-Leistung ist die zu desinfizierende Wassermenge zurzeit auf 10-20 ml/min beschränkt.

Modul zur Wasserdesinfektion mit UV-C-LEDs

UV-C-LED-Stabmodul
Stabmodul zur Wasserdesinfektion – Demonstrator mit UV-C-LEDs aus dem FBH (mit Wasseranschlüssen oben und Kühlung links)

Für die Wasserdesinfektion hat das FBH ein Stabmodul mit 262 nm LEDs aus eigener Herstellung entwickelt, das auf den Ersatz bislang genutzter Niederdruck-Quecksilberdampflampen zielt. UV-LEDs können mit ihrer längeren Lebensdauer und Wartungsfreiheit punkten. Da sie ohne giftige Chemikalien wie Quecksilber auskommen, sind sie zugleich umweltfreundlich – Quecksilberlampen müssen nach wenigen 1.000 Stunden Betrieb sicher entsorgt werden. Bei den LEDs lassen sich zudem die Wellenlänge und Abstrahleigenschaften gezielt verändern und somit auf die gewünschte Anwendung optimieren. In dem FBH-Demonstrator wurden 40 LEDs mit optischen Leistungen von jeweils 1,7 mW verbaut – die mittlere Bestrahlungsstärke in einem Abstand von 2 cm liegt bei etwa 2,0 W/m2. Die Geometrie wurde an herkömmliche Durchfluss-Wasserentkeimungs-Reaktoren – etwa zur Trink- und Prozesswasser-Aufbereitung – angepasst. Der Aufbau ist modular erweiterbar und kann daher an verschiedene Reaktorgrößen angepasst werden. Zwei LEDs bilden je eine Baugruppe inklusive Konstantstromversorgung (max. 100 mA pro LED) und Sicherheitstemperaturabschaltung. Die entstehende Wärme wird über eine Heatpipe mit angeschlossenem Ventilator abgeführt.