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--- led:uvb [2020/06/06 13:45] – sarina
+++ led:uvb [2023/12/20 08:54] (current) – sarina
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 ====== UVB LEDs ======
-Inzwischen werden es von zahlreichen asiatischen Händlern UVB-LED-Lampen für die Terraristik auf den typischen Internetplatformen, z.B. Amazon, angeboten. Die großen Zoohandelsmarken haben 2020 noch keine UVB-LEDs im Sortiment. Die aktuell verfügbaren Lampen sind nach meiner Einschätzung für Reptilien nicht geeignet.
+<html><img src="http://vg09.met.vgwort.de/na/ea9c00a0d58e4327aeece333aa549cb2" width="1" height="1" alt=""></html>
+^ Zusammenfassung ^
+| LEDs sind aktuell (10/2023) nicht zur UVB-Versorgung von Reptilien geeignet. Im Handel erhältliche Lampen sind potentiell stark gesundheitsgefährlich. |
+Siehe auch:
+Wunderlich, S., Griffiths, T., & Baines, F. UVB-emitting LEDsfor reptile lighting: Identifying the risks of nonsolar uv spectra. Zoo Biology, (2023). (read-only full-text link:
+https://onlinelibrary.wiley.com/share/author/S963PPA3CYXSTM2SEJC7?target=10.1002/zoo.21806 {{wkx>1380}}
+Wunderlich, S. (2022) UV-B-LEDs für die Terraristik. elaphe, 2022/01, 72–79. {{wkx>1330}}
+Wunderlich, S. 2022. LEDs and Reptiles. Unpublished paper read at BIAZA RAWG, July 1. [[http://literatur.licht-im-terrarium.de/index.php?action=attachments_ATTACHMENTS_CORE&method=downloadAttachment&id=1176&filename=ff2de3baff5d76d3c64146e1fdc912c13afd57df|pdf]] {{wkx>1304}}
+===== UVB-LED-Lampen für Reptilien =====
+Seit Anfang 2021 tauchten plötzlich immer mehr LED-basierte UVB-Lampen für Reptilien im Handel auf. Zuerst no-name Produkte auf den großen Handelsplattformen. Dann startete einer der Größten in der Reptilienbeleuchtung - ZooMed - mit großformatiger Werbung für die ZooMed [[https://zoomed.com/uvbled|ReptiSun® UVB/LED]].
+{{ :led:foto_leds.jpg?600 |}}
+Ich habe bisher über 10 Lampen selbst getestet (d.h. spektrale Beurteilung und Iso-UV-Index-Karte) und kann auch auf die Tests meiner "Reptile-Lighting"-Kollegen Frances Baines und Thomas Griffiths zurück greifen, und wir müssen bisher (Stand 09/2022) von allen UVB-LEDs abraten.
+Aktuell sind viele der Lampen Spotstrahler mit E27-Fassung. Wenige, wie die ZooMed, sind LED-Leisten mit E27-Fassung, die waagrecht betrieben werden. Relativ neu kommen gerade auch normale LED-Leisten mit UVB-LEDs auf den Markt. Die Lampen haben zunächst zwei riesige Vorteil gegenüber den anderen UVB-Lampen: Sie sind extrem einfach in der Anwendung weil sie leicht sind und kein externes Vorschaltgerät brauchen. Außerdem enthalten sie kein Quecksilber, es gibt also keine Gesundheitsgefahr, wenn die Lampen einmal herunter fallen, und auch für die Umwelt ist das besser. Langfristig werden alle quecksilberhaltigen Lampen durch EU-Verordnungen sowieso verboten werden - natürlich sobald es technische Alternativen gibt.
+Auch wenn man mit einem Solarmeter 6.5 den UV-Index misst, machen die Lampen zunächst einen guten Eindruck. Die Lampen haben meist einen sehr großen Strahlkegel, meist größer als bei UV-HQI-Strahlern.
+{{ :led:irradiance_chart_id_6.png?400 |}}
+Beim Spektrum kommt aber leider die große Enttäuschung.
+Grundsätzlich eröffnen LEDs im Gegensatz zu anderen Lampentechnologien eine sehr flexible Zusammensetzung des Spektrums. Es können verschiedene Einzel-LEDs in einer Lampe kombiniert werden um unterschiedliche Wellenlängenbereiche abzudecken. Die bisherigen Lampen haben meist drei Einzel-LED-Typen kombiniert: normale Weiße LEDs, UVA-LEDs und UVB-LEDs. Selten sind auch zusätzliche rote oder blaue LEDs verbaut.
+Bei den UVB-LEDs habe ich bisher folgende Spektren gesehen:
+{{ :led:uv2_584.png?400 |}}
+Die besseren Lampen setzten LED mit Maximum zwischen 305 und 312 nm ein. Die 310-nm-LED bildet das Sonnenspektrum im Bereich <310 nm recht gut nach. Bei den kürzeren Maximalwellenlängen ist etwas mehr kurzwellige, aggressive Strahlung vorhanden als im intensiven Sonnenlicht. Die LEDs werden voraussichtlich zu mehr Zellschädigung führen als das Sonnenlicht. Noch wichtiger aber: Es fehlt aber Strahlung im Bereich 315-335 nm, die enorm wichtig für das Gleichgewicht der Vitamin-D3-Bildung ist. Es ist davon auszugehen, dass diese Lampen alle evolutionär an das Sonnenlicht angepassten Schutzmechanismen vor einer Vitamin-D3-Überdosierung aushebeln und unkontrolliert zu viel Vitamin D3 bilden. Siehe dazu [[:vitamind:vitamin_d#bildung_von_vitamin_d3_durch_uv-strahlung]] und auch die Ausführliche Erklärung der Tierärztin Frances Baines {{wkx>1277}}.
+{{ :led:uv2_602.png?400 |}}
+Noch mal deutlich schlechtere Lampen nutzen eine 295-nm-LED. Hier ist zwar kein UVC (unterhalb von 280 nm) vorhanden, aber große Mengen an nicht-terrestrischem UVB (280 - 290 nm). Mit diesen Wellenlängen haben wir um 2007 herum bei einigen Leuchtstofflampen sehr schlechte Erfahrungen machen müssen. Die kurzen Wellenlängen verursachen starke Verbrennungen der Augen (Hornhaut und Bindehaut) und der Haut und haben zu einigen Todesfällen geführt (siehe auch [[:mess:uvb#verbrennungsschaeden_2007]].
+Und vereinzelt habe ich sogar Lampen mit UVC-LEDs gesehen.
+{{ :led:uv2_553.png?400 |}}
+Bei diesen drei Grafiken sieht man einen gefährlichen Punkt bei UVB-LEDs: Obwohl alle drei Lampenspektren auf UV-Index 40 skaliert sind, ist bei der ersten (sonnenähnlichsten) Lampe viel mehr Intensität vorhanden (der graue Hügel ist höher). Die kürzeren Wellenlängen tragen stärker zum UV-Index bei. Daher ist weniger Leistung notwendig, um den gleichen UV-Index zu erreichen. Es ist daher verlockend für die Hersteller, kurzwellige LEDs zu verwenden, die bei geringerem Stromverbrauch einen höheren UV-Index erzeugen. Gleichzeitig wird viel mehr elektrische Energie notwendig, um den UV-Index mit einem sonnenähnlichen Spektrum (bis 335nm) zu erzeugen.
+Das Solarmeter-Verhältnis warnt vor diesen Lampen. Ich hatte folgende Verhältnisse:
+  * 275-nm-LED: 7,6
+  * 279-nm-LED: 7,3
+  * 307-nm-LED: 11,5
+  * 310-nm-KED: 17,0
+Da die Solarmeter hier in ihrem Grenzbereich betrieben werden, für den sie nicht gedacht und nicht kalibriert sind, werden die Fertigungstoleranzen noch stärker sichtbar. Mit einem anderen Paar an Solarmetern sind auch andere Verhältnisse bei der gleichen Lampe möglich. Bisher habe ich aber nur Verhältnisse kleiner als 15 gesehen. Generell halte ich alles unter 25 für ein deutliches Warnsignal, das mit dem Spektrum etwas nicht in Ordnung ist. Die Lampen müssen mit einem guten Spektrometer überprüft werden.
+===== Wissenschaftliche Studien zur Vitamin-D3-Bildung durch UVB-LEDs =====
+==== Studien an Menschen und Säugetieren ====
+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 {{wkx>1252}} 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: [[mess/uvb#das_solarmeter_65_uv-index|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 ([[vitamind/vitamin_d#einfluss_des_uv-spektrums|Einfluss des Spektrums auf die Vitamin-D3-Bildung]]) und mehr Vitamin D3 gebildet.
+In {{wkx>1251}} 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 {{wkx>1262}} 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 {{wkx>1256}}. In Schweinehautproben dagegen waren verschiedene LEDs mit 280 nm bis 340 nm Maximalwellenlänge stark unterschiedlich effektiv {{wkx>1255}}, 296 nm am effektivsten und ab 318 nm Maximalwellenlänge wurde kein Vitamin D3 mehr gebildet.
+{{wkx>1277;1278}}
+==== Studien an Reptilien ====
+Eine einzige Studie mit Reptilien existiert bisher: Juvenile Bartagamen wurden mit einem Prototypen einer UVB-LED-Lampe von ZooMed bestrahlt {{wkx>1074}}. Als Vergleich diente eine Gruppe von Tieren ganz ohne UVB und eine Gruppe mit einer UVB-Leuchtstofflampe. Die LED-Lampe bestand aus mehreren UVB-LEDs mit unterschiedlicher Wellenlänge (300, 310, 320, 355 nm), so dass die Ergebnisse sicherlich nicht auf die aktuell typischen UVB-Terrarienlampen übertragbar sind. In der LED-Gruppe war der UV-Index im Mittel 0,24, in der Leuchtstofflampen-Gruppe 0,92. In beiden Fällen also ein extrem geringer UV-Index, obwohl Bartagamen in Ferguson-Zone 3 sonst ein UV-Index zwischen 3 und 7 empfohlen wird. Wenig überraschend blieben die Vitamin-D3-Blutwerte der Gruppe ohne UV konstant niedrig (um 120 nmol/l) und auch die Blutwerte der Tiere mit der Leuchtstoffröhre mit viel zu geringem UV-Index stiegen nur minimal auf 130 nmol/l. Völlig überraschend hatten die Tiere der LED Gruppe, trotz fast nicht messbarem UV-Index (0,24) sehr hohe Blutwerte von fast 200 nmol/l, die während der gesamten Studiendauer von 11 Monaten auch kontinuierlich stiegen. Diese Studie stützt die Sorge vor einer Vitamin-D3-Überdosierung durch das Spektrum.
+Es wäre sehr interessant gewesen, wie sich der 25(OH)D3-Spiegel nach den 11 Monaten Studiendauer weiterentwickelt hätte und was passiert wäre, wenn die Intensität der Lampe passend zur Ferguson-Zone mehr als verzehnfacht worden wäre.
+==== Weitere Sorgen bei 310-nm-LEDs ohne nicht-terrestrisches UV ====
+Es gibt bisher keine Messung in Glasampullen oder Hautproben, wie sich bei 310-nm-LEDs das Gleichgewicht der 4 Substanzen des Vitamin-D-Gleichgewichts ausbilden. Aber nach allem, was man weiß, kann es nur so sein, dass mehr preD3 und Tachysterol und weniger Lumisterol und 7DHC im Gleichgewicht vorhanden ist. Das mehr an preD3 könnte wie oben erklärt zu einer Vitamin-D3-Überdosierung führen. Zu den Symptomen einer Vitamin-D3-Überdosierung siehe: [[:vitamind:vitamin_d#folgen_einer_vitamin-d3-ueberdosierung]]
+Aber es ist auch denkbar, dass die geänderte Menge an Lumisterol und Tachysterol gesundheitliche Auswirkungen haben {{wkx>1055}}. Bei Lumisterol wird diskutiert, ob es vor Krebserkrankungen schützt {{wkx>1341}}. In {{wkx>1338}} wird unter anderem die Hypothese aufgestellt, Lumisterol könnte von Reptilien genutzt werden, um die UVB-Intensität zu erkennen. Nach ersten Versuchen scheinen Reptilien sehr gut in der Lage zu sein, sich der korrekten Menge an UV auszusetzen. Welche Methode sie nutzen, um die UV-Stärke zu erkennen, ist noch ungeklärt. Falls Lumisterol hierbei eine Rolle spielt, würden sich Reptilien unter 310-nm-LEDs deutlich länger sonnen, da weniger Lumisterol gebildet wird. Und dass wo wegen der stärkeren Vitamin-D3-Bildung eigentlich eine deutlich geringere Sonnendauer notwendig ist.
+==== Forderungen für zukünftige LEDs ====
+-nm-LEDs strahlen keine nicht-terrestrische UV-Strahlung ab und haben daher kein erhöhtes Risiko von Zellschäden. Für Wellenlängen < 310 nm stimmt das Spektrum sehr gut mit dem Sonnenspektrum überein. Allerdings fehlt der Wellenlängenbereich 320-335, der wichtig zur Regulierung der Vitamin-D3-Bildung ist. Welche gesundheitlichen Auswirkungen diese Abweichung von Sonnenspektrum hat, muss dringend vor einem Einsatz der Lampen untersucht werden. Dabei müssen realistische Intensitäten verwendet werden und alle Blutparameter des Vitamin-D3-Kalizium-Komplexes gemessen werden (Parathormon, 1,25(OH)D3, Vitamin D3, Serum-Kalzium, Ionisiertes Kalzium). [[:vitamind:vitamin_d#messung_der_blutwerte_bei_reptilien|Wichtige Hinweise zur Bestimmung der 25-OHD3-Blutwerte bei Reptilien]]
+Oder noch besser: Diese Lampen müssen sonnenähnlich gemacht werden. Technisch ist das durch weitere LEDs mit Maximalwellenlängen im Bereich 320-340 nm möglich. Ob es sich von den Kosten her gegenüber Leuchtstofflampen lohnt und wie die unterschiedliche Lebensdauer der LEDs ist, muss sich noch zeigen.
+=== Wie müsste ein gutes LED-Spektrum aussehen und welche Leistung ist dafür notwendig ===
+Ich beziehe mich als Referenz auf das Sonnenspektrum mit UV-Index 7,6 gemessen von Bernhard {{wkx>10}}, hier in der [[http://lamps.licht-im-terrarium.de/spectrummeasurements/view/17|Lampendatenbank]]. Bei dieser Form des Spektrums entsprechen UV-Index 7.6
+  * 1,6 W/m² UVB 290 - 315 nm
+  * 1,0 W/m² UVB 315 - 320 nm
+  * 14,1 W/m² UVA2 320 - 350 nm
+Sofern man also das Spektrum der Sonne im bereich < 350 nm nachbilden will, sind 16,7 W/m² Strahlungsleistung notwendig. Will man das auf einer Fläche mit 30cm Durchmesser erreichen, sind 16,7 W/m² * (0,15m)² * π = 1.18 W Strahlungsleistung notwendig. Bei einer angenommenen Effizienz der UVB-LEDs von 10% sind das 12 W elektrische Leistung. Wenn zusätzlich sichtbare LEDs und UVA-LEDs (mit ca. 390 nm Maximalwellenlänge) verwendet werden, wird die Lampe mindestens etwa 20 W elektrische Leistungsaufnahme benötigen.
+===== Literatur =====
-Frances Baines (uvguide.co.uk) hat eine Lampe getestet(([[https://www.facebook.com/groups/ReptileLighting/permalink/1617377645063492/|Link zur Diskussion in der Facebook-Gruppe "Reptile Lighting"]])). Das Spektrum ist im UVB-Bereich konzentriert auf 310 nm, die Lampe wird also wohl grundsätzlich Vitamin D3 bilden. Allerdings ist der Bereich 320 nm - 350 nm im Spektrum fast nicht vertreten, so dass der natürliche Schutz vor Vitamin-D3-Überdosierung nicht gegeben ist und das Gleichgewicht zwischen den VitaminD3-Photoprodukten massiv gestört werden dürfte (mehr: [[:vitamind:spektrum]]). Das sichtbare Licht besteht fast ausschließlich aus blauem Licht, was für Reptilien ein sehr negativen Farbeindruck erzeugen dürfte. ([[ http://lamps.licht-im-terrarium.de/spectrummeasurements/view/546|Spektrum in der Lampendatenbank]])
-[{{ :led:uvb_led_aollan_full_spectrum.jpg?600 |Spektrum der [[https://www.amazon.com/dp/B07RKSCL2K|AOLLAN Full Spectrum LED UVA + UVB Sonnenlampe / Birne / Licht für Reptilien und Amphibien (Amazon)]]}}]
-Auch die räumliche Verteilung der Strahlung ist auf einen winzigen Bereich konzentriert, so dass die UVB-Strahlung praktisch nicht nutzbar aber gleichzeitig gefährlich ist (mehr: [[:vitamind:ferguson]])
+{{wkxbib}}