מאז גילוי היעילות של קוטל חיידקים UV בשנת 1901, חיטוי אולטרה סגול בוצע בעיקר באמצעות מנורות כספית בלחץ נמוך.
כספית קיימת במנורות כספית בלחץ נמוך, מה שמעורר דאגות לגבי זיהום הסביבה. כמו החלפת LED של נורות פלורסנט, נוריות LED צפויות להיות טכנולוגיה חלופית מיטיבה מבחינה אקולוגית. היעילות של נוריות UV נמוכה כעת מזו של מנורות כספית בלחץ נמוך, למרות השיפור השנתי המהיר שלהן. מכיוון שלא פותחה טכנולוגיה חלופית, מנורות כספית בלחץ נמוך אינן נכללות בהנחיית RoHS לשימושים מסוימים עד 24 בפברואר 2027 (פריט 4(א)). אם יוכח שאין טכנולוגיה חלופית זמינה מעבר לשנת 2027, ניתן להאריך פטור זה. האם באמת נדרשת הרחבה? חלק מהיישומים עשויים לאמץ נורות LED כבר עכשיו, לפי Nichia, וכמעט כל היישומים יוכלו לעשות זאת עד פברואר 2027.
כאן, Nichia מציגה דוגמה אמיתית שבה נוריות UV נבדקות כחלופה לחיטוי למנורות כספית בלחץ נמוך.
חיטוי פני השטח באמצעות מנורות כספית בלחץ נמוך → מקרי מקרה של אימוץ LED
חיטוי משטח, חיטוי אוויר באמצעות מטהרים וחיטוי מערכות מים וביוב כלולים כולם בתחום חיטוי UV תוך שימוש במנורות כספית בלחץ נמוך. ניקוי של ציוד ומיכלים לתעשיית המזון הוא מקרה נפוץ של חיטוי משטחים. במתקני עיבוד מזון ממלאים מיכלים במזון לאחר שנחשפו לאור UV כדי לחטא את החלק הפנימי ולעצור חיידקים מלצמוח ולזהם את המזון.
איור של מיכלי מזון שנחשפו לקרינת UV:
מנורות כספית בלחץ נמוך פולטות אור אולטרה סגול מעל המיכלים כדי לחטא את החלק הפנימי של מיכלי מזון רבים בבת אחת. לכן יש להשתמש בקוורץ מותך לכיסוי מנורות כספית בלחץ נמוך כדי למנוע זיהום כספית ושבירת זכוכית במקרה שהמנורה נכשלת.
איור של קרינה הנראית מלמעלה:
בניגוד למנורות כספית בלחץ נמוך, נוריות LED עשויות לשמש כדי להקרין רק את פריט המטרה באור UV מכיוון שניתן לבחור ולשנות במדויק את התצורות והמיקומים שלהן, כפי שמוצג בתמונת הקרינה למעלה. מצד שני, מנורות כספית בלחץ נמוך פולטות אור לכל הכיוונים, וחושפות את המרווחים בין מיכלים בודדים וגב המנורות לאור UV נוסף.
יתר על כן, מאחר שלמנורות כספית בלחץ נמוך לוקח זמן רב להדליק ולכבות, יש לשמור עליהן "דלוקה" כל הזמן. לעומת זאת, נוריות LED מספקות הפעלה/כיבוי מיידית, כלומר ניתן להפעיל אותן רק בעת הצורך, מה שעלול להפחית את צריכת האנרגיה ואת פליטת ה-CO2.
לאור המידע האמור לעיל, תוצאות השוואה בין נוריות לד ומנורות כספית בלחץ נמוך מוצגות בטבלה הבאה.
תוצאת המחקר
הספק הקלט הדרוש כדי לקבל את אותו אפקט חיטוי בערכים האמיתיים בדוגמה מחקרית זו הוא 600W ו-312W.
נעשה שימוש ב-UV LED 434C של Nichia כדי לבדוק את הקרינה והיעילות של ה-LED.
לפי Shikoku Electric Power CO., Inc., מקדם פליטת ה-CO2 עבור FY2021 הוא 0.527t/MWh.
בהשוואה לנורות לד, בעלות יעילות של 5.4%, מנורות כספית בלחץ נמוך בעלות יעילות גבוהה יותר של 22%. עם זאת, נוריות LED עשויות לנצל עד 90% מקרינת ה-UV שהן מייצרות, בעוד מנורות כספית בלחץ נמוך משתמשות רק ב-9%. לפיכך, בהשוואה לנורות כספית בלחץ נמוך, שצריכות 600W של חשמל כדי לספק את אותו אפקט חיטוי, נורות LED דורשות 312W. יתר על כן, ניתן להפעיל נוריות רק כאשר נדרש. לדוגמה, אם מנורות כספית בלחץ נמוך נשארות דולקות במשך 18 שעות ביממה, ניתן להדליק נוריות למשך 14 שעות. בהנחה שכל מנורה בשימוש במשך 300 ימים, צריכת החשמל של מנורות כספית בלחץ נמוך עם הספק קלט של 600W היא 3.2MWh בשנה, בעוד שנוריות LED עם הספק של 312W צורכות 1.3MWh בשנה, הפחתה של 60%. בנוסף, פליטת CO2 מחושבת באמצעות פליטת CO2 של 0.527 טון לכל 1 MWh של חשמל. נורות LED מייצרות 0.69 טון CO2 מדי שנה לעומת 1.7 טון מנורות כספית בלחץ נמוך, כלומר ירידה של 60%.
מפת דרכים
תַקצִיר
המאפיינים של נוריות LED, כגון ניצול שטף הקרינה הגבוה שלהן באמצעות תאורה סלקטיבית של האזורים הנדרשים בלבד ויכולות ההפעלה/כיבוי המיידיות שלהן, שימשו במחקר מקרה זה כדי להשיג יתרונות בולטים. לפיכך, Nichia יכולה להראות חד משמעית שנורות לד עשויות לשמש טכנולוגיה תחליף למנורות כספית בעלות לחץ נמוך.
מלבד הדוגמה הנ"ל, Nichia תשתף פעולה עם לקוחותיה ושותפיה כדי ליצור עיצובים המשתמשים במאפייני LED ביישומי חיטוי אחרים, כגון חיטוי אוויר ומים. Nichia תעשה כל מאמץ להבטיח שטכנולוגיית LED תחליף מנורות כספית בלחץ נמוך.
בנוסף, כפי שמציינת מפת הדרכים, ביצועי LED UV השתפרו משמעותית בשנים האחרונות. ההתקדמות הטכנולוגית מהירה בגלל ההשפעה הסינרגטית של ציפיות הפיתוח לנוריות הנובעות מהמגבלות סביבתיות ומהצורך להילחם במחלות זיהומיות. במקרים מסוימים, השימוש בנורות LED במקום מנורות כספית בלחץ נמוך כבר נעשה באמצעות פיתוח של עיצוב המנצל את יכולות LED. לדברי Nichia, זה, יחד עם השיפור המרשים של הביצועים הבסיסיים של נוריות ה-UV, יגרום למגמה גדולה עוד יותר, ונוריות ה-UV יתקבלו באופן נרחב כתחליף למנורות כספית בלחץ נמוך בכל יישומי החיטוי ותחומי החיטוי. כתוצאה מכך, לא יהיה צורך להאריך את הפטור RoHS מעבר ל-2027.
בנוסף לעבודה לטיפול בדאגות חברתיות לרבות הקמת חברה נטולת כספית וניטרלית פחמן, Nichia תמשיך לשפר את הביצועים של נוריות LED.
