Dal laboratorio alla vita quotidiana

Dimostratore di un modulo LED UVC per la disinfezione dell'acqua. © FBH/schurian.com / Demonstrator of a UVC LED module for water disinfection. © FBH/schurian.com

Distribuzione dell'intensità a angolo aperto di LED UVC di diversi produttori in vari tipi di contenitori. © FBH / Distribuzione dell'intensità angolare di LED UVC di diversi produttori in vari tipi di confezioni. © FBH

Con la luce ultravioletta (UV) è possibile disattivare agenti patogeni su superfici, nell'aria e nell'acqua. Le diodi a emissione luminosa (LED) nel spettro UVC con lunghezze d'onda inferiori a 280 nanometri stanno diventando sempre più importanti grazie ai rapidi progressi in efficienza e durata. A differenza delle lampade UV tradizionali, sono estremamente compatte, dimmerabili, rapidamente commutabili e soprattutto prive di mercurio. Ricercatori dell'Istituto Ferdinand-Braun di Berlino, dell'Istituto Leibniz per la tecnologia ad altissima frequenza (FBH) e di altre quattro istituzioni hanno studiato per oltre due anni LED UVC di 14 produttori con lunghezze d'onda tra 260 e 280 nanometri. La review open access di 41 pagine fornisce per la prima volta una panoramica completa sulle prestazioni attuali e sull'affidabilità, colmando così il divario tra la prospettiva del produttore e quella dell'utente. «I nostri dati aiutano i produttori e gli utenti a prendere decisioni informate nello sviluppo e nell'impiego di sistemi a LED UVC», spiega il dott. Jan Ruschel, uno degli autori principali e ricercatore presso il FBH.

Campi di applicazione dalla disinfezione dell'acqua alla purificazione dell'aria

I LED UVC aprono molte possibilità di impiego nelle applicazioni quotidiane: dalla purificazione ecologica dell'acqua potabile (Fig. 1) alla sanificazione dell'aria in scuole e ospedali, fino alla disinfezione di frigoriferi, lavastoviglie, touchscreen e impianti di produzione nell'industria alimentare. Nei paesi senza una rete elettrica stabile, grazie alla loro compattezza e al basso consumo energetico, consentono soluzioni mobili alimentate a energia solare. Diversamente dalle lampade UV a bassa pressione finora più usate, i LED UVC sono privi di mercurio tossico, le loro caratteristiche di emissione sono relativamente meno sensibili alle variazioni di temperatura e spesso durano più a lungo.

Una guida per produttori e utenti

Il documento pubblicato fornisce una panoramica delle caratteristiche dei LED UVC disponibili sul mercato, fondamentali per lo sviluppo di sistemi di disinfezione. La durata e l’efficienza variano significativamente — a seconda delle condizioni operative, della forma e del produttore. I ricercatori affrontano effetti termici, ottici ed elettrici e come questi possano essere influenzati dalla scelta dei materiali e dalle condizioni di funzionamento. Tra questi, il tipo di involucro riveste un ruolo importante (Fig. 2). Un focus particolare è posto sugli studi di durata, condotti attraverso test di stress a lungo termine in diverse condizioni. Gli utenti che intendono integrare LED UVC nei propri sistemi possono dedurre come progettare raffreddamento, regolazione della corrente, ottica e monitoraggio dei LED. «Colmiamo con successo il divario tra laboratorio e pratica», sottolinea Jan Ruschel. «Come istituto di ricerca orientato all’applicazione, ci impegniamo affinché le innovazioni trovino effettivamente applicazione.»

I partner della cooperazione di ricerca

– Istituto Ferdinand-Braun, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), Berlino, Germania
– Signify, Eindhoven, Paesi Bassi
– Università di Padova, Padova, Italia
– RTI International, Durham, NC, USA
– Delft University of Technology, Delft, Paesi Bassi