Spectrale absorptie en kiemdodende effectiviteit zijn twee verschillende begrippen. Spectrale absorptie beschrijft hoe sterk UV-straling door DNA en RNA wordt geabsorbeerd, terwijl kiemdodende effectiviteit aangeeft hoe effectief UV-straling micro-organismen inactiveert. Een hogere absorptie leidt niet noodzakelijk tot een grotere kiemdodende effectiviteit. Het biologische effect hangt ook af van de kwantumopbrengst (quantum yield), die de waarschijnlijkheid beschrijft dat een geabsorbeerd foton een specifieke fotochemische reactie veroorzaakt, en van andere biologische factoren. Daarom zijn het DNA-absorptiespectrum en het kiemdodende actiespectrum niet identiek, zoals de grafiek laat zien.

Golflengten rond 265 nm sluiten nauw aan bij het kiemdodende actiespectrum van veel micro-organismen. In de literatuur wordt 265 nm beschouwd als de optimale golflengte voor DNA/RNA-absorptie en desinfectie. Bij certificering, validatie en de bijbehorende Europese kaders wordt 254 nm echter nog steeds als standaard gebruikt. Europese validatienormen voor desinfectie (zoals DVGW W294 voor water of ÖNORM) schrijven chemische actinometrie of biodosimetrie voor die specifiek is gekalibreerd op de emissielijn van 254 nm. Dit hangt ook samen met het verschil in kiemdodende efficiëntie van UV-waterbehandelingssystemen.

Kiemdodende efficiëntie is de verhouding tussen de effectieve kiemdodende UV-output en het elektrische vermogen dat een UV-bron verbruikt. Het verschil wordt geïllustreerd in het onderstaande vergelijkingsvoorbeeld.

Wiskundig gezien biedt 265 nm, op basis van de kiemdodende effectiviteit, een zuiver energetisch voordeel van 15 tot 20% bij het beschadigen van DNA/RNA ten opzichte van een gelijke dosis straling van 254 nm. Dit is echter bij lange na niet voldoende — een factor 5 tot 10 — om het verschil in elektrische efficiëntie van de momenteel beschikbare UVC-LED bronnen te compenseren (op basis van huidige datasheets).

.

• Er bestaan aanzienlijke verschillen tussen micro-organismen en toepassingen. Toch is elke vorm van UV-C-desinfectie bedoeld als een complete oplossing voor desinfectie, en niet uitsluitend voor één specifiek organisme of één toepassing.
• Omdat Europese validatieprotocollen uitgaan van de fysieke fluëntie (toegediende mJ/cm² bij 254 nm), hanteren zij een dosis licht van 254 nm als uitgangspunt. Een systeem dat 265 nm gebruikt, moet volgens oudere meetsensoren een hogere ruwe fysieke dosis leveren. Daardoor blijft het biologische voordeel van 15–20% binnen de huidige, niet-gecorrigeerde kaders juridisch buiten beeld.
• Het wordt steeds moeilijker om efficiënte UV-C-leds te produceren naarmate de golflengte korter wordt. Leds rond 270–280 nm hebben momenteel daarom doorgaans een hogere elektrische efficiëntie (maximaal 8%) dan leds die dichter bij 265 nm werken.

Voor toepassingen die een hoge UV-C-output en bestralingssterkte vereisen, kan middendruktechnologie een aanzienlijk voordeel bieden. Een van de belangrijkste verschillen tussen middendruk-UV-lampen en UV-C-leds is de hoeveelheid UV-C-licht (UV-intensiteit) die vanuit een relatief compacte bron kan worden opgewekt.

Dankzij de hoge vermogensdichtheid kan een aanzienlijk UV-C-stralingsvermogen worden opgewekt met een relatief klein aantal lampen. Hierdoor is deze technologie bijzonder geschikt voor desinfectietoepassingen met hoge debieten.

De onderstaande vergelijking illustreert de typische relatie tussen elektrisch ingangsvermogen, UV-C-conversie-efficiëntie en de resulterende UV-C-output bij de drie technologieën.

Vergelijkingsvoorbeeld

• Zoals de tabellen laten zien, vertelt de efficiëntie van de UV-bron op zichzelf niet het hele verhaal. Dankzij het aanzienlijk hogere elektrische vermogen en de hogere vermogensdichtheid van middendruklampen kan één lamp vanuit een relatief compacte bron honderden watts UV-C-output genereren.
• Door de relatief lage optische output van afzonderlijke leds moeten grote aantallen emitters in arrays worden gecombineerd om een bruikbare UV-C-output te bereiken.
• Middendruklampen produceren bovendien brede, polychromatische UV-emissie over een groot bereik aan kiemdodend relevante golflengten, waaronder het gebied rond 260–270 nm, waar veel micro-organismen een hoge UV-gevoeligheid vertonen.

1. LuxaLight Engineering & Technical Data Documentation
   • Toelichting: Deze technische publicatie beschrijft de wiskundige correctiefactoren die nodig zijn bij het berekenen van desinfectiedoses van kwikdamplampen (254 nm) en UV-C-leds (265 nm). De publicatie bevestigt dat de kiemdodende wegingsfactor bij 265 nm als referentie van 1,00 (100%) wordt gehanteerd, terwijl 253,7 nm een wegingsfactor van ongeveer 0,85 (85%) heeft.
   • Directe link: UV-C LED Disinfection Systems (255 & 265 nm)
2. De invloed van gebruiksduur en bedrijfstemperatuur op de eigenschappen van krachtige UV-C-leds en hun desinfectie-efficiëntie
   • Toelichting: TDeze peer-reviewed publicatie brengt de officiële, moderne curves voor kiemdodende effectiviteit in kaart die zijn gestandaardiseerd door de Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) en het Duitse normalisatie-instituut (DIN). Het artikel laat zien dat beide organisaties de maximale inactivatie-efficiëntie (gelijk aan 1,0) bij 265 nm plaatsen, terwijl de referentiecurve bij 254 nm 15 tot 20% lager ligt.
   • Directe link: (PDF) The Impact of Time and Temperature of Operation on the Characteristics of High-Power UVC LEDs and Their Disinfection Efficiency
3. The Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook (W. Kowalski)
   • Toelichting: Dit boek wordt algemeen beschouwd als een belangrijke technische referentie voor het ontwerpen van UV-C-desinfectiesystemen voor gebouwen, lucht en vloeistoffen. Het behandelt uitgebreid de exacte relatieve effectiviteitswaarden voor verschillende golflengten. In hoofdstuk 2 en 3 beschrijft het de oorsprong en expliciete wiskundige curves van de beschadiging van nucleïnezuren. Volgens Kowalski ligt de optimale golflengte voor de inactivatie van ziekteverwekkers zoals E. coli bij 265 nm. Het handboek vermeldt expliciet dat 265 nm ongeveer 15% effectiever is in het veroorzaken van dodelijke structurele DNA-schade dan de standaardpiek van lagedruk-UV-C-lampen bij 254 nm.
   • Directe link: (PDF) Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook

4. CIE 155:2003 – Ultraviolet Air Disinfection

   • Toelichting: Volgens CIE 155:2003 hangt de kiemdodende effectiviteit van UV-straling af van de golflengte. Op basis van het DIN-kiemdodende actiespectrum in tabel 2 heeft UV-straling bij 280 nm een relatieve kiemdodende effectiviteit van ongeveer 76%, wanneer deze wordt genormaliseerd op 265 nm (100%). CIE 155:2003 gaat specifiek over UV-desinfectie van lucht. Het is belangrijk op te merken dat de UV-gevoeligheid van bepaalde micro-organismen en virussen enigszins kan verschillen tussen lucht en water. De relatieve kiemdodende effectiviteit kan daarom variëren afhankelijk van het micro-organisme en de toepassing.

   • Directe link:  (PDF) International Commission on Illumination (CIE), Reference: Pages 13–14, Table 2.