Siitä lähtien, kun UV-bakteerin tappava teho löydettiin vuonna 1901, ultravioletti-desinfiointi on suoritettu enimmäkseen matalapaineisilla elohopealampuilla.
Elohopeaa on matalapaineisissa elohopealampuissa, mikä lisää huolta ympäristön saastumisesta. Kuten loistelamppujen LED-korvaus, LEDien odotetaan olevan ekologisesti myönteinen vaihtoehtoinen tekniikka. UV-LED-valojen hyötysuhde on nyt alhaisempi kuin matalapaineisten elohopealamppujen, huolimatta niiden nopeasta vuosittaisesta paranemisesta. Koska korvaavaa teknologiaa ei ole kehitetty, matalapaineiset elohopealamput jätetään RoHS-direktiivin ulkopuolelle tietyissä käyttötarkoituksissa 24. helmikuuta 2027 asti (kohta 4(a)). Jos osoitetaan, ettei korvaavaa teknologiaa ole saatavilla vuoden 2027 jälkeen, tätä poikkeusta voidaan jatkaa. Onko pidennys todella tarpeen? Jotkin sovellukset saattavat ottaa käyttöön LEDejä nyt, Nichian mukaan, ja melkein kaikki sovellukset voivat tehdä niin helmikuuhun 2027 mennessä.
Tässä Nichia esittelee todellisen esimerkin, jossa UV-LED-valoja tutkitaan desinfiointivaihtoehtona matalapaineisille elohopealampuille.
Pintojen desinfiointi matalapaineisilla elohopealampuilla → LEDien käyttöönoton tapaustutkimukset
Pintojen desinfiointi, ilman desinfiointi puhdistimien kautta sekä vesi- ja viemäriverkoston desinfiointi sisältyvät UV-desinfiointiin matalapaineisilla elohopealampuilla. Elintarviketeollisuuden laitteiden ja säiliöiden puhdistus on yleinen pintadesinfiointitapa. Elintarviketeollisuudessa astiat täytetään elintarvikkeilla sen jälkeen, kun ne on altistettu UV-valolle, jotta ne desinfioivat sisältä ja estävät bakteereita kasvamasta ja saastuttamasta ruokaa.
Kuva UV-säteilylle alttiina olevista ruoka-astioista:
Matalapaineiset elohopealamput säteilevät ultraviolettivaloa astioiden yläpuolelta desinfioidakseen useiden ruoka-astioiden sisäpuolen kerralla. Siksi matalapaineisten elohopealamppujen peittämiseen on käytettävä sulatettua kvartsia, jotta vältetään elohopeakontaminaatio ja lasin rikkoutuminen lampun rikkoutuessa.
Kuva säteilystä ylhäältä katsottuna:
Toisin kuin matalapaineiset elohopealamput, LED-valoja voidaan käyttää vain kohdekohteen säteilyttämiseen UV-valolla, koska niiden kokoonpanot ja paikat voidaan valita ja muuttaa tarkasti, kuten yllä olevassa säteilytyskuvassa näkyy. Toisaalta matalapaineiset elohopealamput säteilevät valoa kaikkiin suuntiin ja altistavat yksittäisten säiliöiden ja lamppujen selkäosien väliset tilat ylimääräiselle UV-valolle.
Lisäksi, koska matalapaineisten elohopealamppujen syttyminen ja sammuminen kestää kauan, ne on pidettävä "päällä" koko ajan. LED-valot puolestaan tarjoavat välittömän päälle/pois, mikä tarkoittaa, että ne voidaan kytkeä päälle vain tarvittaessa, mikä saattaa vähentää energiankulutusta ja CO2-päästöjä.
Edellä mainittujen tietojen valossa LEDien ja matalapaineisten elohopealamppujen vertailun tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa.
Tutkimustulos
Tuloteho, joka tarvitaan saman desinfiointivaikutuksen saamiseksi todellisissa arvoissa tässä tutkimusesimerkissä on 600W ja 312W.
Nichian UV-LED 434C:llä testattiin LEDin säteilyvoimakkuutta ja tehokkuutta.
Shikoku Electric Power CO., Inc:n mukaan CO2-päästökerroin FY2021:lle on 0,527 t/MWh.
Verrattuna LEDeihin, joiden hyötysuhde on 5,4 %, matalapaineisten elohopealamppujen hyötysuhde on 22 %. LEDit voivat kuitenkin käyttää jopa 9 0 % niiden tuottamasta UV-säteilystä, kun taas matalapaineiset elohopealamput käyttävät vain 9 %. Näin ollen verrattuna matalapaineisiin elohopealamppuihin, jotka tarvitsevat 600 W sähköä saman desinfioivan vaikutuksen aikaansaamiseksi, LEDit tarvitsevat 312 W. Lisäksi LED-valot voidaan aktivoida vain tarvittaessa. Jos esimerkiksi matalapaineiset elohopealamput jätetään päälle 18 tunniksi vuorokaudessa, LEDit voidaan sytyttää 14 tunniksi. Olettaen, että kutakin lamppua käytetään 300 päivää, 600 W:n syöttötehon matalapaineisten elohopealamppujen virrankulutus on 3,2 MWh vuodessa, kun taas 312 W:n syöttöteholla olevat LEDit kuluttavat 1,3 MWh vuodessa, mikä on 60 % vähennys. Lisäksi CO2-päästöt lasketaan käyttämällä 0,527 tonnia hiilidioksidipäästöjä 1 MWh tehoa kohden. LEDit tuottavat 0,69 tonnia hiilidioksidia vuodessa verrattuna 1,7 tonniin matalapaineisten elohopealamppujen osalta, mikä on 60 % vähemmän.
Tiekartta
Yhteenveto
Tässä tapaustutkimuksessa hyödynnettiin LEDien ominaisuuksia, kuten niiden suurta säteilyvuon hyödyntämistä vain vaadittujen alueiden selektiivisen valaistuksen kautta ja niiden hetkellistä päälle/pois-toimintoa, jotta saavutettiin merkittäviä etuja. Nichia voi näin ollen yksiselitteisesti osoittaa, että LEDit voivat toimia korviketeknologiana matalapaineisille elohopealampuille.
Edellä mainitun esimerkin lisäksi Nichia tekee yhteistyötä asiakkaidensa ja kumppaneidensa kanssa luodakseen malleja, jotka käyttävät LED-ominaisuuksia muissa desinfiointisovelluksissa, kuten ilman ja veden desinfioinnissa. Nichia tekee kaikkensa varmistaakseen, että LED-tekniikka korvaa matalapaineiset elohopealamput.
Lisäksi, kuten tiekartassa todetaan, UV-LED-suorituskyky on parantunut merkittävästi viime vuosina. Teknologinen kehitys on nopeaa johtuen ympäristörajoituksista ja tartuntatautien torjunnan tarpeesta johtuvien LEDien kehitysodotusten synergiavaikutuksista. Joissakin tapauksissa LEDien käyttö matalapaineisten elohopealamppujen sijasta on jo toteutettu kehittämällä LED-ominaisuuksia hyödyntävää suunnittelua. Nichian mukaan tämä yhdessä UV-LED-valojen perussuorituskyvyn vaikuttavan parantumisen kanssa saa aikaan entistä suuremman trendin, ja UV-LEDit hyväksytään laajalti matalapaineisten elohopealamppujen korvikkeena kaikissa desinfiointisovelluksissa ja -alueilla. Näin ollen RoHS-poikkeusta ei tarvitse jatkaa vuoden 2027 jälkeen.
Sen lisäksi, että Nichia pyrkii käsittelemään yhteiskunnallisia huolenaiheita, kuten elohopeattoman ja hiilineutraalin yhteiskunnan perustamista, se jatkaa LEDien suorituskyvyn parantamista.
