Od objevu UV germicidní účinnosti v roce 1901 se ultrafialová dezinfekce většinou prováděla pomocí nízkotlakých rtuťových výbojek.
Rtuť je přítomna v nízkotlakých rtuťových výbojkách, což vyvolává obavy z kontaminace životního prostředí. Stejně jako u LED náhrady zářivek se předpokládá, že LED budou ekologicky nezávadnou alternativní technologií. Účinnost UV LED je nyní nižší než účinnost nízkotlakých rtuťových výbojek, nehledě na jejich rychlé každoroční zlepšování. Protože nebyla vyvinuta žádná náhradní technologie, jsou nízkotlaké rtuťové výbojky vyloučeny ze směrnice RoHS pro konkrétní použití do 24. února 2027 (bod 4(a)). Pokud se prokáže, že po roce 2027 není k dispozici žádná náhradní technologie, může být tato výjimka prodloužena. Je prodloužení opravdu nutné? Některé aplikace mohou podle Nichia přijmout LED právě teď a téměř všechny aplikace tak budou moci učinit do února 2027.
Zde Nichia představuje skutečný příklad, kdy jsou UV LED zkoumány jako dezinfekční alternativa k nízkotlakým rtuťovým výbojkám.
Dezinfekce povrchů pomocí nízkotlakých rtuťových výbojek → Případové studie zavádění LED
Do oblasti UV dezinfekce pomocí nízkotlakých rtuťových výbojek patří dezinfekce povrchů, dezinfekce vzduchu pomocí čističek a dezinfekce vody a kanalizace. Čištění zařízení a nádob potravinářského průmyslu je běžným příkladem povrchové dezinfekce. V zařízeních na zpracování potravin se nádoby plní potravinami poté, co byly vystaveny UV záření, aby se vnitřek dezinfikoval a zabránilo se růstu bakterií a kontaminaci potravin.
Ilustrace nádob na potraviny vystavených UV záření:
Nízkotlaké rtuťové výbojky vyzařují ultrafialové světlo nad nádobami, aby dezinfikovaly vnitřek mnoha nádob na potraviny najednou. K zakrytí nízkotlakých rtuťových výbojek je proto nutné použít tavený křemen, aby se zabránilo kontaminaci rtutí a rozbití skla v případě, že výbojka selže.
Ilustrace záření při pohledu shora:
Na rozdíl od nízkotlakých rtuťových výbojek lze LED diody použít k ozařování pouze cílového předmětu UV světlem, protože jejich konfigurace a polohy lze přesně vybrat a změnit, jak je znázorněno na obrázku ozařování výše. Nízkotlaké rtuťové výbojky naopak vyzařují světlo do všech směrů a vystavují tak prostor mezi jednotlivými nádobami a zády výbojek dodatečnému UV záření.
Kromě toho, protože nízkotlaké rtuťové výbojky trvá dlouho, než se zapínají a vypínají, musí být stále „rozsvícené“. LED diody na druhé straně poskytují okamžité zapnutí/vypnutí, což znamená, že je lze zapnout pouze v případě potřeby, což potenciálně snižuje spotřebu energie a emise CO2.
Ve světle výše uvedených informací jsou výsledky srovnání mezi LED a nízkotlakými rtuťovými výbojkami uvedeny v následující tabulce.
Výsledek studie
Vstupní výkon potřebný k dosažení stejného dezinfekčního účinku v reálných hodnotách v tomto příkladu výzkumu je 600W a 312W.
Nichia's UV LED 434C byla použita k testování vyzařování a účinnosti LED.
Podle společnosti Shikoku Electric Power CO., Inc. je emisní faktor CO2 pro FY2021 0,527 t/MWh.
Nízkotlaké rtuťové výbojky mají oproti LED, které mají účinnost 5,4 %, vyšší účinnost o 22 %. LED však mohou spotřebovat až 90 % UV záření, které vytvářejí, zatímco nízkotlaké rtuťové výbojky pouze 9 %. Ve srovnání s nízkotlakými rtuťovými výbojkami, které potřebují 60}0W elektřiny k zajištění stejného dezinfekčního účinku, LED diody vyžadují 312W. Kromě toho lze diody LED aktivovat pouze v případě potřeby. Pokud se například nízkotlaké rtuťové výbojky nechávají rozsvícené 18 hodin denně, lze diody LED rozsvítit na 14 hodin. Za předpokladu, že je každá lampa používána 300 dní, je spotřeba nízkotlakých rtuťových výbojek s příkonem 600 W 3,2 MWh ročně, zatímco LED s příkonem 312 W spotřebují 1,3 MWh ročně, což představuje 60% snížení. Emise CO2 jsou navíc vypočítány pomocí emisí CO2 0,527 tuny na 1 MWh energie. LED diody vyprodukují 0,69 tuny CO2 ročně oproti 1,7 tuny z nízkotlakých rtuťových výbojek, což je 60% pokles.
Cestovní mapa
Shrnutí
Charakteristiky LED, jako je jejich vysoké využití zářivého toku prostřednictvím selektivního osvětlení pouze požadovaných oblastí a jejich okamžité zapnutí/vypnutí, byly v této případové studii použity k dosažení pozoruhodných výhod. Nichia tedy může jednoznačně ukázat, že LED mohou sloužit jako náhradní technologie za rtuťové výbojky s nízkým tlakem.
Kromě výše uvedeného příkladu bude Nichia spolupracovat se svými klienty a partnery na vytvoření návrhů, které využívají LED charakteristiky v jiných dezinfekčních aplikacích, jako je dezinfekce vzduchu a vody. Nichia vynaloží veškeré úsilí, aby zajistila, že technologie LED nahradí nízkotlaké rtuťové výbojky.
Navíc, jak uvádí plán, výkon UV LED se v posledních letech výrazně zlepšil. Technologický pokrok je rychlý, protože synergický dopad vývojových očekávání pro LED plyne z environmentálních omezení az potřeby bojovat s infekčními nemocemi. V některých případech se použití LED namísto nízkotlakých rtuťových výbojek již dosahuje prostřednictvím vývoje designu, který využívá schopnosti LED. Podle Nichia to spolu s působivým zvýšením základního výkonu UV LED způsobí ještě větší trend a UV LED budou široce přijímány jako náhrada nízkotlakých rtuťových výbojek ve všech dezinfekčních aplikacích a oblastech. V důsledku toho nebude nutné prodlužovat výjimku RoHS po roce 2027.
Kromě práce na řešení společenských problémů, včetně vytvoření společnosti bez rtuti a uhlíku, bude Nichia nadále zvyšovat výkon LED.
