از زمان کشف اثر میکروب کشی اشعه ماوراء بنفش در سال 1901، ضد عفونی اشعه ماوراء بنفش عمدتاً با استفاده از لامپ های جیوه ای کم فشار انجام شده است.
جیوه در لامپ های جیوه ای کم فشار وجود دارد که باعث نگرانی در مورد آلودگی محیط زیست می شود. مانند جایگزینی LED لامپ های فلورسنت، ال ای دی ها نیز به عنوان یک فناوری جایگزین بی خطر برای محیط زیست پیش بینی می شوند. با وجود بهبود سریع سالانه، راندمان LED های UV اکنون کمتر از لامپ های جیوه ای کم فشار است. از آنجایی که هیچ فناوری جایگزینی توسعه نیافته است، بنابراین لامپ های جیوه کم فشار برای استفاده های خاص تا 24 فوریه 2027 از دستورالعمل RoHS مستثنی هستند (مورد 4 (الف)). اگر نشان داده شود که هیچ فناوری جایگزینی پس از سال 2027 در دسترس نیست، این معافیت ممکن است تمدید شود. آیا واقعاً پسوند مورد نیاز است؟ طبق گفته Nichia، برخی از برنامه ها ممکن است در حال حاضر از LED استفاده کنند و تقریباً همه برنامه ها تا فوریه 2027 می توانند این کار را انجام دهند.
در اینجا، Nichia یک مثال واقعی را ارائه می دهد که در آن LED های UV به عنوان جایگزین ضد عفونی برای لامپ های جیوه کم فشار مورد بررسی قرار می گیرند.
ضد عفونی سطح با استفاده از لامپ های جیوه ای کم فشار → مطالعات موردی پذیرش LED
گندزدایی سطح، ضدعفونی هوا از طریق تصفیه کننده ها، و ضد عفونی سیستم آب و فاضلاب همگی در حوزه ضدعفونی UV با استفاده از لامپ های جیوه کم فشار گنجانده شده اند. تمیز کردن تجهیزات و ظروف صنایع غذایی یکی از موارد رایج ضدعفونی سطحی است. در تأسیسات فرآوری مواد غذایی، ظروف پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش با مواد غذایی پر می شوند تا داخل آن ضد عفونی شود و از رشد میکروب ها و آلودگی غذا جلوگیری شود.
تصویری از ظروف غذا در معرض اشعه ماوراء بنفش:
لامپ های جیوه ای کم فشار، نور ماوراء بنفش را از بالای ظروف ساطع می کنند تا داخل بسیاری از ظروف غذا را به طور همزمان ضد عفونی کنند. بنابراین باید از کوارتز ذوب شده برای پوشاندن لامپ های جیوه ای کم فشار استفاده شود تا در صورت از کار افتادن لامپ از آلودگی جیوه و شکستن شیشه جلوگیری شود.
تصویری از تشعشع که از بالا دیده می شود:
برخلاف لامپ های جیوه ای کم فشار، LED ها ممکن است برای تابش نور فرابنفش فقط به آیتم مورد نظر استفاده شوند، زیرا تنظیمات و موقعیت آنها را می توان به دقت انتخاب و تغییر داد، همانطور که در تصویر تابش بالا نشان داده شده است. از سوی دیگر، لامپ های جیوه ای کم فشار، نور را در همه جهات ساطع می کنند و فضاهای بین ظروف جداگانه و پشت لامپ ها را در معرض نور ماوراء بنفش اضافی قرار می دهند.
علاوه بر این، از آنجایی که روشن و خاموش شدن لامپ های جیوه ای کم فشار زمان زیادی طول می کشد، آنها باید همیشه "روشن" نگه داشته شوند. از سوی دیگر، LED ها روشن/خاموش آنی را فراهم می کنند، به این معنی که ممکن است تنها در صورت نیاز روشن شوند و به طور بالقوه مصرف انرژی و انتشار CO2 را کاهش دهند.
با توجه به اطلاعات فوق، نتایج مقایسه بین ال ای دی و لامپ های جیوه ای کم فشار در جدول زیر نشان داده شده است.
نتیجه مطالعه
توان ورودی مورد نیاز برای بدست آوردن همان اثر ضد عفونی در مقادیر واقعی در این مثال تحقیقاتی 600 وات و 312 وات است.
برای تست تابش و کارایی LED از UV LED 434C نیچیا استفاده شد.
بر اساس گزارش Shikoku Electric Power Co., Inc.، ضریب انتشار CO2 برای سال مالی 2021 0.527 تن در مگاوات ساعت است.
در مقایسه با ال ای دی ها که بازدهی 5.4 درصدی دارند، لامپ های جیوه ای کم فشار بازدهی 22 درصدی بیشتری دارند. با این حال، LED ها ممکن است تا 90٪ از تابش UV را که تولید می کنند استفاده کنند، در حالی که لامپ های جیوه کم فشار فقط از 9٪ استفاده می کنند. بنابراین، در مقایسه با لامپهای جیوهای کمفشار، که برای ارائه همان اثر ضدعفونیکننده به 6{27}}0W برق نیاز دارند، LEDها به 312 وات نیاز دارند. علاوه بر این، LED ها فقط در صورت لزوم می توانند فعال شوند. به عنوان مثال، اگر لامپ های جیوه ای کم فشار به مدت 18 ساعت در روز روشن بمانند، می توان LED ها را به مدت 14 ساعت روشن کرد. با فرض اینکه هر لامپ به مدت 300 روز استفاده می شود، مصرف برق لامپ های جیوه ای کم فشار با 600 وات توان ورودی سالانه 3.2 مگاوات ساعت است، در حالی که ال ای دی ها با توان ورودی 312 وات سالانه 1.3 مگاوات ساعت مصرف می کنند که 60 درصد کاهش می یابد. علاوه بر این، انتشار CO2 با استفاده از انتشار CO2 0.527 تن در هر 1 مگاوات ساعت قدرت محاسبه می شود. LED ها سالانه 0.69 تن CO2 تولید می کنند در مقایسه با 1.7 تن لامپ های جیوه ای کم فشار که 60 درصد کاهش دارد.
نقشه راه
خلاصه
ویژگی های LED ها، مانند استفاده از شار تابشی زیاد آنها از طریق روشنایی انتخابی فقط در مناطق مورد نیاز و قابلیت روشن/خاموش آنی آنها، در این مطالعه موردی برای دستیابی به مزایای قابل توجه استفاده شد. بنابراین Nichia می تواند به صراحت نشان دهد که LED ها ممکن است به عنوان یک فناوری جایگزین برای لامپ های جیوه ای با فشار کم عمل کنند.
جدا از مثال فوق، Nichia با مشتریان و شرکای خود برای ایجاد طرح هایی که از ویژگی های LED در سایر کاربردهای ضد عفونی مانند ضد عفونی هوا و آب استفاده می کند، همکاری خواهد کرد. Nichia تمام تلاش خود را می کند تا اطمینان حاصل کند که فناوری LED جایگزین لامپ های جیوه کم فشار شود.
علاوه بر این، همانطور که نقشه راه بیان می کند، عملکرد LED UV در سال های اخیر به طور قابل توجهی بهبود یافته است. پیشرفت تکنولوژی سریع است زیرا به دلیل تاثیر هم افزایی انتظارات توسعه برای LED ها ناشی از محدودیت های محیطی و نیاز به مبارزه با بیماری های عفونی است. در برخی موارد، استفاده از الایدیها به جای لامپهای جیوهای کمفشار از طریق توسعه طرحی که از قابلیتهای LED بهره میبرد، انجام میشود. به گفته نیچیا، این امر، همراه با بهبود چشمگیر عملکرد اساسی LED های UV، روندی بزرگ تر را ایجاد می کند و LED های UV به طور گسترده به عنوان جایگزینی برای لامپ های جیوه کم فشار در همه کاربردها و حوزه های ضد عفونی پذیرفته می شوند. در نتیجه، نیازی به تمدید معافیت RoHS بیش از سال 2027 نخواهد بود.
علاوه بر تلاش برای رسیدگی به نگرانیهای اجتماعی از جمله ایجاد جامعهای بدون جیوه و کربن خنثی، Nichia به بهبود عملکرد LEDها ادامه خواهد داد.
