Van het laboratorium naar het dagelijks leven

Demonstrator eines UVC-LED-Moduls zur Wasserdesinfektion. © FBH/schurian.com / Demonstrator van een UVC-LED-module voor waterdesinfectie. © FBH/schurian.com

Winkelopgeloste intensiteitsverdeling van UVC-LEDs van verschillende fabrikanten in diverse behuistypes. © FBH / Angular intensity distribution of UVC LEDs from different manufacturers in various package types. © FBH

Met ultraviolette (UV) licht kunnen ziekteverwekkers op oppervlakken, in de lucht en in het water worden gedeactiveerd. Lichtdiodes (LEDs) in het UVC-spectrum met golflengten onder 280 nanometer winnen dankzij snelle vooruitgang in efficiëntie en levensduur steeds meer aan belang. In tegenstelling tot traditionele UV-lampen zijn ze uiterst compact, dimbaar, snel schakelbaar en vooral kwikvrij. Onderzoekers van het Ferdinand-Braun-Institut in Berlijn, het Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) en vier andere instellingen hebben gedurende meer dan twee jaar UVC-LEDs van 14 fabrikanten onderzocht met golflengten tussen 260 en 280 nanometer. De 41 pagina's tellende open-access review biedt voor het eerst een uitgebreid overzicht van de momenteel behaalde prestaties en betrouwbaarheid, en vult zo de kloof tussen fabrikant- en gebruikerperspectief. "Onze gegevens helpen fabrikanten en gebruikers om weloverwogen beslissingen te nemen bij de ontwikkeling en het gebruik van UVC-LED-systemen," legt Dr. Jan Ruschel uit, een van de hoofdauteurs en onderzoeker bij het FBH.

Toepassingsgebieden van waterdesinfectie tot luchtzuivering

UVC-LEDs openen een breed scala aan toepassingen in het dagelijks leven: van milieuvriendelijke drinkwaterbehandeling (Fig. 1) tot luchtzuivering in scholen en ziekenhuizen, en tot desinfectie van koelkasten, vaatwassers, touchscreens en productielijnen in de voedingsindustrie. In landen zonder stabiele stroomvoorziening maken ze dankzij hun compacte ontwerp en laag energieverbruik mobiele, zonne-energie aangedreven oplossingen mogelijk. In tegenstelling tot de tot nu toe meest gebruikte UV-lagedruklampen bevatten UVC-LEDs geen giftig kwik, hebben ze emissie-eigenschappen die relatief weinig gevoelig zijn voor temperatuursveranderingen en zijn ze vaak al duurzamer.

Een gids voor fabrikanten en gebruikers

Het nu gepubliceerde rapport geeft een overzicht van de kenmerken van beschikbare UVC-LEDs op de markt, die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van desinfectiesystemen. Zo variëren zowel levensduur als efficiëntie aanzienlijk – afhankelijk van bedrijfsomstandigheden, bouwvorm en fabrikant. De onderzoekers behandelen thermische, optische en elektrische effecten en hoe deze kunnen worden beïnvloed door materiaalkeuze en bedrijfsomstandigheden. Onder andere speelt het behuizingstype een belangrijke rol (Fig. 2). Een bijzondere focus ligt op levensduuronderzoeken in de vorm van langdurige stresstests onder verschillende omstandigheden. Gebruikers die UVC-LEDs in hun systemen willen integreren, kunnen hieruit afleiden hoe koeling, stroomregeling, optiek en LED-bewaking moeten worden ontworpen. "We sluiten hiermee succesvol de kloof tussen laboratorium en praktijk," benadrukt Jan Ruschel. "Als praktijkgericht onderzoeksinstituut vinden wij het bijzonder belangrijk dat innovaties daadwerkelijk hun weg vinden naar gebruik."

De partners van de onderzoekscoöperatie

– Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), Berlijn, Duitsland
– Signify, Eindhoven, Nederland
– Universiteit van Padova, Padova, Italië
– RTI International, Durham, NC, VS
– Technische Universiteit Delft, Delft, Nederland