Od otkrića baktericidne učinkovitosti UV zračenja 1901. godine, dezinfekcija ultraljubičastim zračenjem uglavnom se provodi pomoću živinih lampi niskog pritiska.
Živa je prisutna u niskotlačnim živinim žaruljama, što izaziva zabrinutost zbog onečišćenja okoliša. Kao i LED zamjena fluorescentnih žarulja, očekuje se da će LED biti ekološki benigna alternativna tehnologija. Učinkovitost UV LED dioda sada je niža od učinkovitosti niskotlačnih živinih lampi, unatoč njihovom brzom godišnjem poboljšanju. Budući da nije razvijena zamjenska tehnologija, niskotlačne živine žarulje isključene su iz RoHS direktive za posebne namjene do 24. veljače 2027. (stavka 4(a)). Ako se pokaže da nijedna zamjenska tehnologija nije dostupna nakon 2027., ovo se izuzeće može produžiti. Je li produženje stvarno potrebno? Neke bi aplikacije mogle usvojiti LED diode upravo sada, prema Nichiji, a gotovo sve aplikacije će to moći učiniti do veljače 2027.
Ovdje Nichia predstavlja primjer iz stvarnog svijeta gdje se UV LED diode istražuju kao alternativa za dezinfekciju niskotlačnim živinim svjetiljkama.
Dezinfekcija površina pomoću niskotlačnih živinih lampi → Studije slučaja usvajanja LED-a
Dezinfekcija površina, dezinfekcija zraka putem pročistača te dezinfekcija vode i kanalizacije uključeni su u područje UV dezinfekcije niskotlačnim živinim lampama. Čišćenje opreme i spremnika prehrambene industrije čest je slučaj dezinfekcije površina. U postrojenjima za preradu hrane spremnici se pune hranom nakon što su bili izloženi UV svjetlu kako bi se dezinficirala unutrašnjost i spriječilo razmnožavanje klica i kontaminacija hrane.
Ilustracija spremnika za hranu izloženih UV zračenju:
Niskotlačne živine lampe emitiraju ultraljubičasto svjetlo iznad spremnika kako bi dezinficirali unutrašnjost mnogih spremnika za hranu odjednom. Taljeni kvarc se stoga mora koristiti za pokrivanje niskotlačnih živinih žarulja kako bi se spriječilo onečišćenje živom i lomljenje stakla u slučaju kvara žarulje.
Ilustracija zračenja gledana odozgo:
Za razliku od niskotlačnih živinih žarulja, LED diode se mogu koristiti za zračenje samo ciljnog predmeta UV svjetlom budući da se njihove konfiguracije i položaji mogu točno odabrati i mijenjati, kao što je prikazano na gornjoj slici zračenja. S druge strane, niskotlačne živine lampe emitiraju svjetlost u svim smjerovima, izlažući prostore između pojedinačnih posuda i poleđine lampi dodatnom UV svjetlu.
Nadalje, budući da je niskotlačnim živinim žaruljama potrebno dosta vremena da se uključe i isključe, moraju biti stalno uključene. LED diode, s druge strane, omogućuju trenutno uključivanje/isključivanje, što znači da se mogu uključiti samo kada je potrebno, potencijalno smanjujući potrošnju energije i emisije CO2.
U svjetlu prethodno navedenih informacija, rezultati usporedbe LED i niskotlačnih živinih žarulja prikazani su u sljedećoj tablici.
Rezultat studije
Ulazna snaga potrebna za postizanje istog učinka dezinfekcije u stvarnim vrijednostima u ovom primjeru istraživanja je 600 W i 312 W.
Nichia UV LED 434C korišten je za testiranje zračenja i učinkovitosti LED-a.
Prema Shikoku Electric Power CO., Inc., faktor emisije CO2 za FY2021 je 0,527t/MWh.
U usporedbi s LED diodama koje imaju učinkovitost od 5,4%, niskotlačne živine žarulje imaju veću učinkovitost od 22%. Međutim, LED diode mogu koristiti do 90% UV zračenja koje generiraju, dok niskotlačne živine lampe koriste samo 9%. Stoga, u usporedbi s niskotlačnim živinim žaruljama, kojima je potrebno 600W električne energije da bi osigurale isti učinak dezinfekcije, LED diode zahtijevaju 312W. Nadalje, LED diode se mogu aktivirati samo kada je potrebno. Na primjer, ako se niskotlačne živine lampe ostave uključene 18 sati dnevno, LED diode mogu biti uključene 14 sati. Uz pretpostavku da se svaka žarulja koristi 300 dana, potrošnja energije niskotlačnih živinih žarulja s 600W ulazne snage iznosi 3,2MWh godišnje, dok LED s 312W ulazne snage godišnje troše 1,3MWh, što je smanjenje od 60%. Dodatno, emisije CO2 izračunate su korištenjem emisije CO2 od 0,527 tona po 1 MWh snage. LED diode proizvode 0,69 tona CO2 godišnje u usporedbi s 1,7 tona iz niskotlačnih živinih žarulja, što je smanjenje od 60%.
Putokaz
Sažetak
Karakteristike LED dioda, kao što je njihova visoka iskoristivost toka zračenja putem selektivnog osvjetljenja samo potrebnih područja i njihove trenutne mogućnosti uključivanja/isključivanja, korištene su u ovoj studiji slučaja kako bi se postigle značajne prednosti. Nichia stoga može nedvosmisleno pokazati da LED diode mogu poslužiti kao zamjenska tehnologija za živine žarulje s niskim tlakom.
Osim gore navedenog primjera, Nichia će surađivati sa svojim klijentima i partnerima na stvaranju dizajna koji koriste LED karakteristike u drugim aplikacijama dezinfekcije, kao što je dezinfekcija zraka i vode. Nichia će učiniti sve kako bi osigurala da LED tehnologija zamijeni niskotlačne živine žarulje.
Osim toga, kao što se navodi u planu, učinak UV LED-a značajno se poboljšao posljednjih godina. Tehnološki napredak je brz zbog sinergijskog učinka razvojnih očekivanja za LED diode koje proizlaze iz ekoloških ograničenja i potrebe za borbom protiv zaraznih bolesti. U nekim slučajevima, korištenje LED dioda umjesto niskotlačnih živinih žarulja već se postiže razvojem dizajna koji iskorištava mogućnosti LED dioda. Prema Nichiji, ovo će, zajedno s impresivnim poboljšanjem osnovnih performansi UV LED dioda, uzrokovati još veći trend, a UV LED diode bit će široko prihvaćene kao zamjena za niskotlačne živine lampe u svim primjenama i domenama dezinfekcije. Posljedično, neće biti potrebe za produljenjem RoHS izuzeća nakon 2027. godine.
Uz rad na rješavanju društvenih problema, uključujući uspostavu društva bez žive i neutralnog ugljika, Nichia će nastaviti poboljšavati učinkovitost LED dioda.
