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led:uvb

UVB LEDs

Zusammenfassung
LEDs sind aktuell (04/2021) nicht zur UVB-Versorgung von Reptilien geeignet. Im Handel erhältliche Lampen sind potentiell stark gesundheitsgefährlich.

UVB-LED-Lampen für Reptilien

In den letzten Monaten (Stand 2021) tauchen immer mehr LED-basierte UVB-LEDs für Reptilien auf. ZooMed ist die erste große Terrarienmarke mit einer UVB-LED (ReptiSun® UVB/LED), aber es gibt auch zahlreiche asiatische no-name Produkte in den großen Internet-Shopping-Portalen.

Die Lampen sind grundsätzlich aus verschiedenen Einzel-LEDs aufgebaut, dabei werden in den meisten Fälle handelsübliche weiße LEDs (blaue primär-LED + Leuchtstoff) kombiniert mit UVA-LEDs und UVB-LEDs. Teilweise können auch zusätzliche rote oder blaue LEDs verbaut sein.

Bei den no-name Produkten muss man deutlich vor dem Einsatz warnen. Aus zwei Gründen:

  1. UV-Qualität / Spektrum: Bisher getestete Lampen haben entweder kein UVB abgestrahlt oder aber extrem kurzwelliges UVB und sogar UVC. Diese Lampen können für Reptilien lebensgefährlich sein. Allein mit einem UV-Index-Solarmeter lässt sich nicht herausfinden, ob die Lampen gefährliches kurwelliges UVB oder langwelliges UVC abstrahlt. Auch die meisten UVC-Messgeräte erkennen das langwellige UVC um 270-280 nm nicht.
    Spektrum einer E27-UVB-LED-Lampe. In grün zum Vergleich das Sonnenspektrum am frühen Morgen und Mittags.
    Spektrum einer E27-UVB-LED-Lampe. In grün zum Vergleich das Sonnenspektrum am frühen Morgen und Mittags.
  2. UV-Quantität / räumliche Verteilung: Die no-name Lämpchen waren bisher meist E27 Spotstrahler mit wenigen Watt Leistung. Es ist rechnerisch völlig einleuchtend, dass da nicht viel UVB erzeugt werden kann 1). Nicht umsonst haben andere UV-Lampen deutlich mehr Watt. Oft wird nur auf einem sehr kleinen “Brennpunkt” eine hohe UV-Intensität erreicht.

Aber auch bei Terrarienmarken, die ein verlässlicheres Spektrum ohne UVC sicherstellen und etwas leistungsstärker sind, bin ich nicht überzeugt.

  1. UV-Qualität / Spektrum: Die UVB-LEDs sind sehr schmalbandig. Das UVB-Spektrum der ZooMed UVB/LED reicht von etwa 290 nm bis 340 nm wobei die meiste Intensität zwischen 305 und 320 nm konzentriert ist. Der Bereich zwischen 310 nm und 335 nm, der für die Regulation der Vitamin-D3-Gleichgewichtsreaktion enorm wichtig ist, fehlt. Hier fehlen bisher Lampen, die mehrere UVB und UVA LEDs kombinieren, um ein sonnenähnliches Spektrum im Bereich 290 - 335 nm zu erzeugen.
  2. Sicherheit: Es ist bei LEDs nicht ungewöhnlich, dass sie plötzlich komplett ausfallen. Da in der Lampe die LEDs für sichtbares Licht und für UVB getrennt sind, fällt es nicht auf, wenn einige oder alle UVB-LEDs plötzlich nicht mehr leuchten. Bei anderen Lampentechnologien ist es nicht möglich, dass die Lampe plötzlich nach kurzer Zeit kein UVB mehr abstrahlt aber weiter leuchtet.

Wissenschaftliche Studien zur Vitamin-D3-Bildung durch UVB-LEDs

In der humanmedizinischen Forschung werden LEDs zur Vitamin D3-Bildung untersucht. Dabei hat man besonders die Menschen im Blick, die Vitamin-D3 z.B. wegen einer Darmerkrankung nicht über Supplemente aufnehmen können. Ein Sonnenstudio ist in diesem Fall sehr aufwändig und man hofft, mit intensiven LEDs die Vitamin-D3-Versorgung mit nur wenigen Minuten Bestrahlung pro Woche sicherzustellen. Mir sind bisher nur Versuche an Tieren oder menschlichen Hautproben bekannt. Es wird mit sehr hoher UV-Intensität (UV-Index 100-200) für wenige Minuten bestrahlt.

In [1252KALAJIAN, ALDOUKHI, VERONIKIS, KELLY S PERSONS & MICHAEL F. HOLICK. 2017. Ultraviolet B Light Emitting Diodes (LEDs) Are More Efficient and Effective in Producing Vitamin D3 in Human Skin Compared to Natural Sunlight. Scientific Reports 7. 11489. . https://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-11362-2.] wurden menschliche Hautproben mit LEDs mit Maximalwellenlänge 293nm, 295nm 298 nmn 305 nm bestrahlt. Trotz einiger Ungereimtheiten sieht es danach aus, dass die UVB-LEDs bei gleichem UV-Index und gleicher Bestrahlungsdauer etwa 2,5 mal so viel Vitamin D3 in menschlicher Haut bilden wie Sonnenlicht. Grundsätzlich sagt das Solarmeter 6.5 (UV-Index) die Vitamin-D3-Bildung sehr gut voraus (siehe auch: Solarmeter 6.5), da bei den UVB-LEDs aber der Bereich bis 315 nm bis 330 nm nicht oder kaum abgestrahlt wird, wird der natürliche Schutzeffekt vor einer Vitamin-D3-Überdosierung ausgehebelt (Einfluss des Spektrums auf die Vitamin-D3-Bildung) und mehr Vitamin D3 gebildet.

In [1251ANGELINE J VERONIKIS, MUHAMMET B CEVIK, RACHEL H ALLEN, ARASH SHIRVAN, AUDREY SUN, KELLY S PERSONS & MICHAEL F. HOLICK. 2020. Evaluation of a Ultraviolet B Light Emitting Diode (LED) for Producing Vitamin D3 in Human Skin. Anticancer Research 2. 719–722. . https://dx.doi.org/10.21873/anticanres.14002.] wurden Hautproben und Glasampullen mit einer LED mit 295 nm Maximalwellenlänge bestrahlt und die gebildete Vitamin-D3-Menge gemessen. Im Vergleich zu einer anderen Studie mit intensiver Sonnenstrahlung [1262TAI C. CHEN, FARHAD CHIMEH, ZHIREN LU, JEFFREY MATHIEU, KELLY S. PERSON, ANQI ZHANG, NATHAN KOHN, STEPHEN MARTINELLO, ROGER BERKOWITZ & MICHAEL F. HOLICK. 2007. Factors that influence the cutaneous synthesis and dietary sources of vitamin D. Archives of Biochemistry and Biophysics 460.2. 213–217. 0003-9861. https://dx.doi.org/http ... .1016/j.abb.2006.12.017.] erscheint die gebildete Vitamin D3 durch Sonne und 295-nm-LED aber sehr ähnlich.

Mäuse haben unter verschiedenen UV-LEDs mit 268 nm, 282 nm, 290 nm, 305 nm Maximalwellenlänge gleichermaßen sehr gut Vitamin D3 gebildet. Auch die LED mit 316 nm Maximalwellenlänge war noch mehr als halb so effektiv wie die anderen LEDs [1256DAIGO MORITA, YOSHIHIRO NISHIDA, YOSHITOSHI HIGUCHI, TAISUKE SEKI, KUNIHIRO IKUTA, HIDEKI ASANO & NAOKI ISHIGURO. 2016. Short-range ultraviolet irradiation with LED device effectively increases serum levels of 25(OH)D. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 164. 256–263. 1011-1344. https://dx.doi.org/http ... .jphotobiol.2016.09.036.]. In Schweinehautproben dagegen waren verschiedene LEDs mit 280 nm bis 340 nm Maximalwellenlänge stark unterschiedlich effektiv [1255LINE LUNDBÆK BARNKOB, AIKATERINI ARGYRAKI, PAUL MICHAEL PETERSEN & JETTE JAKOBSEN. 2016. Investigation of the effect of UV-LED exposure conditions on the production of vitamin D in pig skin. Food Chemistry 212. 386–391. 0308-8146. https://dx.doi.org/http ... /j.foodchem.2016.05.155.], 296 nm am effektivsten und ab 318 nm Maximalwellenlänge wurde kein Vitamin D3 mehr gebildet.

Juvenile Bartagamen wurden mit einem Prototypen einer UVB-LED-Lampe von ZooMed bestrahlt [1074LARA CUSACK, SAM RIVERA, BRAD LOCK, DANIEL BENBOE, DAVID BROTHERS & STEPHEN DIVERS. 2017. Effects of a light-emitting diode on the production of cholecalciferol and associated blood parameters in the bearded dragon (pogona vitticeps). Journal of zoo and wildlife medicine 48.4. 1120–1126. . https://dx.doi.org/10.1638/2016-0222.1.]. Die LED-Lampe war bestand aus mehreren UVB-LEDs mit unterschiedlicher Wellenlänge (300,310,3203,355 nm), so dass die Ergebnisse sicherlich nicht auf die aktuell typischen UVB-Terrarienlampen übertragbar sind. Trotz der extrem geringen UVB-Intensität (maximal UV-Index 0,6, meist deutlich weniger bis nicht nachweisbar) hatten die Tiere etwas höhere Vitamin-D3-Blutwerte als ohne UVB-Bestrahlung oder unter UVB-Leuchtstofflampen (mit allerdings ebenfalls sehr geringem UV-Index).

Wegen der Sorge um einen Eingriff in das Vitamin-D3-Gleichgewicht fehlen mir weitere Studien, insbesondere solche, wo Blutwerte über einen längeren Zeitraum von mindestens einem Jahr im optimalen Bereich gehalten werden können.

Literatur

[1252] KALAJIAN, ALDOUKHI, VERONIKIS, KELLY S PERSONS & MICHAEL F. HOLICK. 2017. Ultraviolet B Light Emitting Diodes (LEDs) Are More Efficient and Effective in Producing Vitamin D3 in Human Skin Compared to Natural Sunlight. Scientific Reports 7. 11489. . https://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-11362-2.
[1251] ANGELINE J VERONIKIS, MUHAMMET B CEVIK, RACHEL H ALLEN, ARASH SHIRVAN, AUDREY SUN, KELLY S PERSONS & MICHAEL F. HOLICK. 2020. Evaluation of a Ultraviolet B Light Emitting Diode (LED) for Producing Vitamin D3 in Human Skin. Anticancer Research 2. 719–722. . https://dx.doi.org/10.21873/anticanres.14002.
[1262] TAI C. CHEN, FARHAD CHIMEH, ZHIREN LU, JEFFREY MATHIEU, KELLY S. PERSON, ANQI ZHANG, NATHAN KOHN, STEPHEN MARTINELLO, ROGER BERKOWITZ & MICHAEL F. HOLICK. 2007. Factors that influence the cutaneous synthesis and dietary sources of vitamin D. Archives of Biochemistry and Biophysics 460.2. 213–217. 0003-9861. https://dx.doi.org/http ... .1016/j.abb.2006.12.017.
[1256] DAIGO MORITA, YOSHIHIRO NISHIDA, YOSHITOSHI HIGUCHI, TAISUKE SEKI, KUNIHIRO IKUTA, HIDEKI ASANO & NAOKI ISHIGURO. 2016. Short-range ultraviolet irradiation with LED device effectively increases serum levels of 25(OH)D. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 164. 256–263. 1011-1344. https://dx.doi.org/http ... .jphotobiol.2016.09.036.
[1255] LINE LUNDBÆK BARNKOB, AIKATERINI ARGYRAKI, PAUL MICHAEL PETERSEN & JETTE JAKOBSEN. 2016. Investigation of the effect of UV-LED exposure conditions on the production of vitamin D in pig skin. Food Chemistry 212. 386–391. 0308-8146. https://dx.doi.org/http ... /j.foodchem.2016.05.155.
[1074] LARA CUSACK, SAM RIVERA, BRAD LOCK, DANIEL BENBOE, DAVID BROTHERS & STEPHEN DIVERS. 2017. Effects of a light-emitting diode on the production of cholecalciferol and associated blood parameters in the bearded dragon (pogona vitticeps). Journal of zoo and wildlife medicine 48.4. 1120–1126. . https://dx.doi.org/10.1638/2016-0222.1.

1)
Das Sonnenlicht hat etwa 150 µW/cm² UVB, 4000 µW/cm² UVA und 43'000 µW/cm² sichtbares Licht. Wenn wir 150 µW/cm² UVB, 1000 µW/cm² UVA und 5000 µW/cm² sichtbares Licht auf einer Kreisfläche von 30 cm Durchmesser erreichen wollen, sind dazu (30 cm/2)^2 * π * (150 + 1000 + 5000) µW/cm² = 43,5 W nötig. Da Lampen oft eine typische Effizienz von 50%-70% haben, ist an der Steckdose eine Leistungsaufnahme von mindestens 65 W nötig.
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led/uvb.txt · Last modified: 2021/09/07 10:20 by sarina