Z laboratorium do codziennego życia

Demonstrator modułu LED UVC do dezynfekcji wody. © FBH/schurian.com / Demonstrator modułu LED UVC do dezynfekcji wody. © FBH/schurian.com

Rozkład intensywności rozproszonej UVC LED różnych producentów w różnych typach obudów. © FBH / Kątowy rozkład intensywności UVC LED od różnych producentów w różnych typach obudów. © FBH

Ultrafioletowe (UV) światło pozwala na dezaktywizację patogenów na powierzchniach, w powietrzu i w wodzie. Diody LED (LEDs) w zakresie spektralnym UVC, o długościach fal poniżej 280 nanometrów, zyskują na znaczeniu dzięki szybkim postępom w efektywności i trwałości. W przeciwieństwie do tradycyjnych lamp UV, są one niezwykle kompaktowe, ściemniaczne, szybko przełączalne i przede wszystkim wolne od rtęci. Naukowcy z berlińskiego Instytutu Ferdinanda Brauna, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) oraz czterech innych instytucji badali przez ponad dwa lata UVC-LED od 14 producentów o długościach fal między 260 a 280 nanometrów. Ten 41-stronicowy przegląd otwarty dostęp po raz pierwszy daje kompleksowy przegląd obecnie osiągniętej wydajności i niezawodności, wypełniając lukę między perspektywą producentów a użytkowników. „Nasze dane pomagają producentom i użytkownikom podejmować świadome decyzje w rozwoju i zastosowaniu systemów UVC-LED,” wyjaśnia dr Jan Ruschel, jeden z głównych autorów i badaczy z FBH.

Zastosowania od dezynfekcji wody po oczyszczanie powietrza

UVC-LED otwierają szerokie możliwości zastosowań w codziennych sytuacjach: od ekologicznej uzdatniania wody pitnej (rys. 1) po oczyszczanie powietrza w szkołach i szpitalach, aż po dezynfekcję lodówek, zmywarek, ekranów dotykowych i urządzeń produkcyjnych w przemyśle spożywczym. W krajach bez stabilnego zasilania elektrycznego umożliwiają dzięki kompaktowej budowie i niskim zużyciu energii mobilne rozwiązania solarne. W odróżnieniu od dotychczas używanych lamp UV niskociśnieniowych, UVC-LED nie zawierają toksycznego rtęci, ich właściwości emisji są mniej wrażliwe na zmiany temperatury, a często są już bardziej trwałe.

Przewodnik dla producentów i użytkowników

Opublikowany dokument przedstawia przegląd parametrów dostępnych na rynku UVC-LED, które są kluczowe dla rozwoju systemów dezynfekcji. Zarówno trwałość, jak i efektywność znacznie się różnią — w zależności od warunków pracy, konstrukcji i producenta. Naukowcy omawiają efekty termiczne, optyczne i elektryczne oraz jak można je wpływać poprzez wybór materiałów i warunki pracy. Szczególnie istotny jest rodzaj obudowy (rys. 2). Szczególny nacisk kładzie się na badania trwałości w formie długoterminowych testów obciążeniowych w różnych warunkach. Użytkownicy, którzy chcą zintegrować UVC-LED w swoich systemach, mogą wyciągnąć wnioski na temat projektowania chłodzenia, regulacji prądu, optyki i monitorowania LED. „Z powodzeniem zamykamy tym samym lukę między laboratorium a praktyką,” podkreśla Jan Ruschel. „Jako instytut badawczy skoncentrowany na zastosowaniach, szczególnie zależy nam na tym, aby innowacje faktycznie znalazły drogę do użytkowania.”

Partnerzy kooperacji badawczej

– Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), Berlin, Niemcy
– Signify, Eindhoven, Holandia
– Uniwersytet w Padwie, Padwa, Włochy
– RTI International, Durham, NC, USA
– Delft University of Technology, Delft, Holandia