Du laboratoire à la vie quotidienne

Démonstrateur d'un module LED UVC pour la désinfection de l'eau. © FBH/schurian.com / Demonstrateur d'un module LED UVC pour la désinfection de l'eau. © FBH/schurian.com

Répartition de l'intensité en angle des LED UVC de différents fabricants dans divers types de boîtiers. © FBH / Distribution de l'intensité angulaire des LED UVC de différents fabricants dans divers types de boîtiers. © FBH

Avec la lumière ultraviolette (UV), il est possible de désactiver les agents pathogènes sur les surfaces, dans l'air et dans l'eau. Les diodes électroluminescentes (LEDs) dans le spectre UVC, avec des longueurs d'onde inférieures à 280 nanomètres, gagnent en importance grâce à des progrès rapides en termes d'efficacité et de durée de vie. Contrairement aux lampes UV classiques, elles sont extrêmement compactes, dimmables, rapidement commutables et surtout sans mercure. Des chercheurs de l'Institut Ferdinand-Braun de Berlin, de l'Institut Leibniz pour la technique des hautes fréquences (FBH) et de quatre autres institutions ont étudié pendant plus de deux ans des LEDs UVC de 14 fabricants avec des longueurs d'onde comprises entre 260 et 280 nanomètres. La revue en accès libre de 41 pages offre pour la première fois un aperçu complet des performances actuelles et de la fiabilité, comblant ainsi le fossé entre la perspective des fabricants et celle des utilisateurs. « Nos données aident les fabricants et les utilisateurs à prendre des décisions éclairées lors du développement et de l'utilisation de systèmes LED UVC », explique le Dr Jan Ruschel, l'un des principaux auteurs et chercheur au FBH.

Domaines d'application, de l'assainissement de l'eau à la purification de l'air

Les LEDs UVC ouvrent une multitude de possibilités d'utilisation dans les applications quotidiennes : de la purification écologique de l'eau potable (Fig. 1) à la purification de l'air dans les écoles et les hôpitaux, en passant par la désinfection des réfrigérateurs, des lave-vaisselle, des écrans tactiles et des installations de production dans l'industrie alimentaire. Dans les pays sans approvisionnement électrique stable, elles permettent grâce à leur conception compacte et à leur faible consommation d'énergie des solutions mobiles alimentées par énergie solaire. Contrairement aux lampes UV à basse pression généralement utilisées, les LEDs UVC ne contiennent pas de mercure toxique, leurs propriétés d'émission sont relativement peu sensibles aux variations de température et elles sont souvent plus durables.

Un guide pour les fabricants et les utilisateurs

Le document publié offre un aperçu des caractéristiques des LEDs UVC disponibles sur le marché, essentielles pour le développement de systèmes de désinfection. La durée de vie et l'efficacité varient considérablement — en fonction des conditions de fonctionnement, de la conception et du fabricant. Les chercheurs abordent les effets thermiques, optiques et électriques, ainsi que la manière dont ceux-ci peuvent être influencés par le choix des matériaux et les conditions de fonctionnement. Parmi eux, le type de boîtier joue un rôle important (Fig. 2). Une attention particulière est portée aux études de durée de vie sous forme de tests de stress à long terme dans différentes conditions. Les utilisateurs souhaitant intégrer des LEDs UVC dans leurs systèmes peuvent en déduire comment concevoir le refroidissement, la régulation du courant, l'optique et la surveillance des LEDs. « Nous comblons ainsi avec succès le fossé entre le laboratoire et la pratique », souligne Jan Ruschel. « En tant qu'institut de recherche orienté vers l'application, il est pour nous particulièrement important que les innovations trouvent réellement leur chemin vers l'utilisation. »

Les partenaires de la coopération de recherche

– Institut Ferdinand-Braun, Institut Leibniz pour la technique des hautes fréquences (FBH), Berlin, Allemagne
– Signify, Eindhoven, Pays-Bas
– Université de Padoue, Padoue, Italie
– RTI International, Durham, Caroline du Nord, États-Unis
– Université de Delft, Delft, Pays-Bas