Od objavu UV germicídnej účinnosti v roku 1901 sa ultrafialová dezinfekcia väčšinou vykonávala pomocou nízkotlakových ortuťových lámp.
Ortuť je prítomná v nízkotlakových ortuťových výbojkách, čo vyvoláva obavy z kontaminácie životného prostredia. Rovnako ako pri náhrade žiariviek LED, aj od LED sa očakáva, že budú ekologicky nezávadnou alternatívnou technológiou. Účinnosť UV LED je teraz nižšia ako účinnosť nízkotlakových ortuťových výbojok, napriek ich rýchlemu každoročnému zlepšovaniu. Pretože nebola vyvinutá žiadna náhradná technológia, nízkotlakové ortuťové výbojky sú preto vylúčené zo smernice RoHS na konkrétne použitie do 24. februára 2027 (položka 4(a)). Ak sa preukáže, že po roku 2027 nebude dostupná žiadna náhradná technológia, táto výnimka sa môže predĺžiť. Je naozaj potrebné rozšírenie? Niektoré aplikácie môžu podľa Nichia prijať LED práve teraz a takmer všetky aplikácie to budú môcť urobiť do februára 2027.
Tu Nichia predstavuje skutočný príklad, kde sa skúmajú UV LED ako alternatíva dezinfekcie k nízkotlakovým ortuťovým výbojkám.
Dezinfekcia povrchov pomocou nízkotlakových ortuťových výbojok → Prípadové štúdie o adopcii LED
Dezinfekcia povrchov, dezinfekcia vzduchu pomocou čističiek a dezinfekcia vody a kanalizácie sú zahrnuté v oblasti UV dezinfekcie pomocou nízkotlakových ortuťových výbojok. Čistenie zariadení a nádob potravinárskeho priemyslu je bežným príkladom povrchovej dezinfekcie. V zariadeniach na spracovanie potravín sa nádoby plnia potravinami po vystavení UV žiareniu, aby sa dezinfikovalo vnútro a zabránilo sa množeniu baktérií a kontaminácii potravín.
Ilustrácia nádob na potraviny vystavených UV žiareniu:
Nízkotlakové ortuťové výbojky vyžarujú ultrafialové svetlo zhora nad nádobami na dezinfekciu vnútra mnohých nádob na potraviny naraz. Na zakrytie nízkotlakových ortuťových výbojok sa preto musí použiť tavený kremeň, aby sa zabránilo kontaminácii ortuťou a rozbitiu skla v prípade zlyhania výbojky.
Ilustrácia žiarenia pri pohľade zhora:
Na rozdiel od nízkotlakových ortuťových výbojok možno LED diódy použiť na ožarovanie iba cieľového predmetu UV svetlom, pretože ich konfigurácie a polohy možno presne zvoliť a zmeniť, ako je znázornené na obrázku ožarovania vyššie. Na druhej strane nízkotlakové ortuťové výbojky vyžarujú svetlo všetkými smermi, čím vystavujú priestory medzi jednotlivými nádobami a chrbtom výbojok dodatočnému UV svetlu.
Okrem toho, keďže nízkotlakové ortuťové výbojky trvajú dlho, kým sa zapínajú a vypínajú, musia byť stále „zapnuté“. Na druhej strane LED diódy poskytujú okamžité zapnutie/vypnutie, čo znamená, že ich možno zapnúť iba vtedy, keď je to potrebné, čo potenciálne znižuje spotrebu energie a emisie CO2.
Vo svetle vyššie uvedených informácií sú výsledky porovnania medzi LED diódami a nízkotlakovými ortuťovými výbojkami uvedené v nasledujúcej tabuľke.
Výsledok štúdie
Vstupný výkon potrebný na dosiahnutie rovnakého dezinfekčného účinku v reálnych hodnotách v tomto príklade výskumu je 600 W a 312 W.
Nichia's UV LED 434C bola použitá na testovanie vyžarovania a účinnosti LED.
Podľa Shikoku Electric Power CO., Inc. je emisný faktor CO2 pre FY2021 0,527 t/MWh.
V porovnaní s LED diódami, ktoré majú účinnosť 5,4 %, majú nízkotlakové ortuťové výbojky vyššiu účinnosť o 22 %. LED diódy však môžu využiť až 90 % UV žiarenia, ktoré vytvárajú, kým nízkotlakové ortuťové výbojky iba 9 %. V porovnaní s nízkotlakovými ortuťovými výbojkami, ktoré na zabezpečenie rovnakého dezinfekčného účinku potrebujú 600W elektriny, LED diódy vyžadujú 312W. Okrem toho sa LED diódy môžu aktivovať iba v prípade potreby. Napríklad, ak sú nízkotlakové ortuťové výbojky ponechané zapnuté 18 hodín denne, LED diódy môžu byť zapnuté na 14 hodín. Za predpokladu, že každá lampa sa používa 300 dní, spotreba energie nízkotlakových ortuťových výbojok s príkonom 600 W je 3,2 MWh ročne, zatiaľ čo LED s príkonom 312 W spotrebujú ročne 1,3 MWh, čo predstavuje 60 % zníženie. Okrem toho sa emisie CO2 počítajú pomocou emisií CO2 0,527 tony na 1 MWh energie. LED diódy vyprodukujú 0,69 tony CO2 ročne v porovnaní s 1,7 tonami z nízkotlakových ortuťových výbojok, čo je 60 % pokles.
Cestovná mapa
Zhrnutie
Charakteristiky LED diód, ako je ich vysoké využitie žiarivého toku prostredníctvom selektívneho osvetlenia len požadovaných oblastí a ich okamžité zapnutie/vypnutie, boli použité v tejto prípadovej štúdii na dosiahnutie pozoruhodných výhod. Nichia teda môže jednoznačne ukázať, že LED diódy môžu slúžiť ako náhradná technológia za ortuťové výbojky s nízkym tlakom.
Okrem vyššie uvedeného príkladu bude Nichia spolupracovať so svojimi klientmi a partnermi na vytváraní návrhov, ktoré využívajú LED charakteristiky v iných dezinfekčných aplikáciách, ako je dezinfekcia vzduchu a vody. Nichia vynaloží maximálne úsilie, aby zabezpečila, že technológia LED nahradí nízkotlakové ortuťové výbojky.
Okrem toho, ako uvádza plán, výkon UV LED sa v posledných rokoch výrazne zlepšil. Technologický pokrok je rýchly kvôli synergickému vplyvu očakávaní vývoja LED, ktoré vyplývajú z environmentálnych obmedzení a potreby bojovať proti infekčným chorobám. V niektorých prípadoch sa používanie LED namiesto nízkotlakových ortuťových výbojok už uskutočňuje vývojom dizajnu, ktorý využíva možnosti LED. Podľa Nichia to spolu s pôsobivým zvýšením základného výkonu UV LED spôsobí ešte väčší trend a UV LED budú široko akceptované ako náhrada za nízkotlakové ortuťové lampy vo všetkých dezinfekčných aplikáciách a oblastiach. V dôsledku toho nebude potrebné predĺžiť výnimku zo smernice RoHS po roku 2027.
Okrem práce na riešení spoločenských problémov vrátane vytvorenia spoločnosti bez ortuti a uhlíka neutrálnej bude Nichia naďalej zvyšovať výkon LED.
