تقنية UV-C LED

ما هو UV-C بالضبط؟

يُقاس الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية (UV) ، والمعروف أيضًا باسم الضوء فوق البنفسجي ، بالنانومتر (نانومتر) ، وهو شكل من أشكال الإشعاع الذي يعد جزءًا من الطيف الكهرومغناطيسي. الأشعة فوق البنفسجية ، غير المرئية للعين المجردة ، لها كثافة في الطول الموجي تجعلها مطهرًا فعالاً.

يمكن تقسيم ضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى أربعة نطاقات مختلفة: UV-A و UV-B و UV-C و Vacuum-UV.

الطول الموجي لضوء UV-A ، المعروف أيضًا باسم "الضوء الأسود" ، هو الأطول من بين جميع الأطوال الموجية ، ويمتد من 315 إلى 400 نانومتر.
يشار إلى UV-B أيضًا باسم الطول الموجي المتوسط ​​، ويمتد مداها من 280 إلى 315 نانومتر.

الأشعة فوق البنفسجية - ج لها أقصر طول موجي ، حيث يتراوح مداها من 200 إلى 280 نانومتر.

يشير مبيد الجراثيم إلى قدرة الأشعة فوق البنفسجية على تدمير الكائنات الحية الدقيقة ، مثل البكتيريا والفيروسات ، مما يجعلها مكونًا مفيدًا في صياغة المطهرات.

إن امتصاص الحمض النووي للميكروبات للأشعة فوق البنفسجية يجعل تلك الكائنات غير قادرة على التكاثر ونسخ نفسها ، مما يعيق نموها في النهاية.

تقوم مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية بنفس وظائف مصابيح بخار الزئبق التقليدية ، ولكنها في المقابل توفر مجموعة واسعة من المزايا.

أكثر ملاءمة للبيئة من مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية ، والتي تحتوي على معادن ثقيلة مرهقة للعمل معها والتخلص منها بطريقة مسؤولة بيئيًا باهظة الثمن.

بصمة صغيرة من حيث التصميم: تعتبر الثنائيات الباعثة للضوء (LED) أكثر إحكاما بشكل ملحوظ من نظائرها من بخار الزئبق ، مما يعني أنه من الأسهل بكثير دمجها في تصميمات جديدة ومبتكرة.

نظرًا لأن مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية يمكن تشغيلها وإيقاف تشغيلها بسرعة ، فلا توجد متطلبات لوقت التسخين ، وهو قيد يرتبط عادةً بمصابيح بخار الزئبق.

دورة غير محدودة نظرًا لأن دورات التشغيل / الإيقاف المتكررة ليس لها تأثير سلبي على عمر مصابيح LED ، فلا يوجد حد لعدد المرات التي يمكن فيها تدوير المصباح.

يمكن لمصابيح LED أن تصدر فوتونات من سطح مختلف عن انبعاثاتها الحرارية ، مما يسمح لها بالاستقلال عن درجة الحرارة. في حالة استخدام مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية في عملية تنقية المياه ، يمكن تصميمها بطريقة لا تطلق الحرارة في الماء.

اختيار الطول الموجي من أهم المزايا التي توفرها مصابيح UV-C LEDs هي أنه يمكن للمستخدمين تكوينها لاختيار طول موجي معين يكون أكثر ملاءمة لأكبر امتصاص ممكن للضوء بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المستهدفة.

طريقة التطهير UV-C LED: كيف تعمل؟

من الممكن أن تكون أشكال التطهير المختلفة بالأشعة فوق البنفسجية - ج فعالة وفقًا لحجم المحلول الذي يتم تنفيذه. ومع ذلك ، فإن أساسيات طريقة عمل التطهير بالأشعة فوق البنفسجية لم تتغير بأي شكل من الأشكال.

يستخدم الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) الحد الأدنى من الكهرباء لتوليد ضوء بطول موجي معين. ينبعث LED بعد ذلك فوتونات UV-C عبر الماء ، والتي تكون قادرة على اختراق خلايا الحمض النووي للميكروب والتسبب في تلف الحمض النووي الموجود بداخله.

نظرًا لأن هذه الخلايا غير قادرة على الانقسام ، فإن البكتيريا التي يحتمل أن تكون قاتلة تصبح نائمة. نتيجة لذلك ، تتيح مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية UV-C للإشعاع عالي الكثافة قتل البكتيريا في غضون ثوانٍ ؛ يتم قياس فعالية هذا الإشعاع في LOGs.

تكنولوجيا التطهير بالأشعة فوق البنفسجية والصمامات الثنائية الباعثة للضوء

في صناعات معالجة المياه والهواء على مدى العقدين الماضيين ، كانت تقنية التطهير بالأشعة فوق البنفسجية هي المؤدي البارز. ويرجع ذلك جزئيًا إلى حقيقة أنه يمكن أن يوفر العلاج دون استخدام المواد الكيميائية التي يحتمل أن تكون خطرة.

في الطيف الكهرومغناطيسي ، تشير الأشعة فوق البنفسجية إلى أطوال موجية تقع بين تلك الخاصة بالضوء المرئي والأشعة السينية. يمكن تقسيم الطيف فوق البنفسجي بشكل أكبر إلى الأجزاء المكونة له: UV-A و UV-B و UV-C و Vacuum-UV. يشير مكون UV-C إلى أطوال موجية تتراوح من 200 إلى 280 نانومتر ، وهو ما يتوافق مع الطول الموجي الذي يتم تنفيذه في أجهزة تطهير LED الخاصة بنا.

يمكن لفوتونات الأشعة فوق البنفسجية C أن تدخل الخلايا وتسبب تلفًا لأحماضها النووية ، مما يجعل الخلايا غير قادرة على التكاثر ويجعلها خاملة ميكروبيولوجيًا. تحدث هذه العملية في الطبيعة ؛ أشعة الشمس فوق البنفسجية (UV) هي المسؤولة عن الأداء بهذه الطريقة.

للمصابيح LED التي تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية العديد من التطبيقات.

في العديد من التطبيقات المختلفة ، تتم دراسة الثنائيات الباعثة للأشعة فوق البنفسجية (UV-C LEDs) لمعرفة ما إذا كانت لديها القدرة على توفير حل ليس فقط لمشاكل التطهير الحالية لدينا ، ولكن أيضًا تلك التي ستظهر في المستقبل.

نظرًا لأن المحلول خالٍ من المواد الكيميائية ، فلا توجد فرصة لتطوير منتجات ثانوية ضارة ، فهو ناجح في تعطيل العوامل الممرضة ، ويتطلب القليل جدًا من الصيانة ، وتطهير مياه الشرب ، وتنقية المياه ، والمعالجة حيث تكتسب التقنية قوة دفع.

بالإضافة إلى تطهير المياه ، فإن مصابيح LED UV-C فعالة أيضًا في تطهير الهواء والأسطح. في عالم العقارات التجارية ، أصبحت أجهزة تنقية الهواء UV-C LED لأنظمة HAVC (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء) مشهدًا مألوفًا بشكل متزايد.

تكتشف مصابيح LED UV-C استخدامًا جديدًا في مجموعة متنوعة من السياقات ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر البيئات السكنية والتجارية والرعاية الصحية والنقل وعلوم الحياة والدفاع وعمليات الاستجابة للطوارئ.

الثورة الصناعية القادمة هي تقنية UV-C LED

تم تعيين تقنية UV-C LED لتقديم حلول جديدة ومحسّنة وموسعة في كل من صناعات معالجة الهواء والماء ، بنفس الطريقة التي أحدثت بها مصابيح LED ثورة في صناعات العرض والإضاءة. توجد الآن خيارات للحاجز المزدوج والحماية بعد الترشيح في البيئات التي لم تكن فيها الأنظمة القائمة على الزئبق في السابق ممكنة حتى من الناحية النظرية.

تستخدم مصابيح LED الحد الأدنى من الطاقة لتوليد ضوء بطول موجة معين. يمكن لمصابيح LED ، اعتمادًا على تركيبتها ، أن تبعث ضوءًا بأطوال موجية متفاوتة ، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء والمرئية وحتى الأشعة فوق البنفسجية.

تكشف صورة المقطع العرضي لمصباح LED أن الطول الموجي المناسب يتم تنشيطه عندما تنتقل الكهرباء عبر طبقات مختلفة من LED.

خالية من الزئبق ، من بين مزايا أخرى لمصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية

على الرغم من أن التطهير بالأشعة فوق البنفسجية يعتبر عمومًا أكثر أمانًا من التطهير الكيميائي ، تتطلب مصابيح الأشعة فوق البنفسجية القياسية غالبًا أي شيء يتراوح من خمسة مليغرام إلى مائتي مليغرام من الزئبق في كل مصباح.

تتميز مصابيح الأشعة فوق البنفسجية هذه بعمر افتراضي محدود ويجب استبدالها على أساس منتظم لأنها عرضة للكسر عند نقلها والتعامل معها واستخدامها. لا تستخدم مصابيح LED فوق البنفسجية الزئبق ، لذا فهي خيار أفضل وأكثر أمانًا. وقد أدى ذلك إلى إنشاء أسواق جديدة للتطهير بالأشعة فوق البنفسجية في المناطق التي تم فيها حظر استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية المحتوية على الزئبق لأسباب تتعلق بالسلامة (على سبيل المثال ، في الأجهزة الطبية والصناعات الفضائية).

يمكن تخزين الزئبق في مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية إما كسائل (وهو أكثر شيوعًا في المصابيح التي تعمل بضغط متوسط) أو كملغم (وهو أكثر شيوعًا في المصابيح التي تعمل بضغط منخفض ومخرجات عالية). يتم دمج الزئبق مع عنصر آخر ، مثل الإنديوم أو الغاليوم ، لتشكيل سبيكة توجد داخل "البقع" الصلبة الموجودة في مصابيح الملغم فوق البنفسجية. تعرض مصابيح الزئبق السائل ، عند تشغيلها وإيقاف تشغيلها ، إمكانية أن تشكل خطرًا على المستخدمين. يتحول الزئبق إلى بخار أثناء عمل المصباح ، وفي حالة تلف المصباح بأي شكل من الأشكال ، يمكن بسهولة إذابة بخار الزئبق في المنتج الذي تتم معالجته. تزيد الحوادث والإجراءات غير الفعالة من احتمالية التلوث لكل من السكان المحليين والبيئة المحيطة.

على الرغم من أنها ليست مكونًا أساسيًا ، إلا أن مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية تحتوي على كميات ضئيلة من المواد مثل معادن الغاليوم والمغنيسيوم وكذلك أشباه الفلزات السيليكون والبورون. ومع ذلك ، لا يستخدم البورون كثيرًا. يتم احتجاز هذه المعادن و / أو أشباه الفلزات داخل بنية بلورية مستقرة ، مما يمنعها من الارتشاح إلى البيئة المحيطة.

تتمتع مصابيح LED UV-C بهيكل بلوري مستقر للغاية يجعلها مقاومة للغاية للتلف الناجم عن الاضطرابات الميكانيكية أو البيئية. هذا يجعلها دائمة بشكل استثنائي.

اتفاقية ميناماتا التابعة لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة

كان برنامج الأمم المتحدة للبيئة القوة الدافعة وراء إنشاء اتفاقية ميناماتا بشأن الزئبق من أجل حماية صحة الإنسان والبيئة من انبعاثات الزئبق والإطلاقات الناتجة عن النشاط البشري. حدد برنامج الأمم المتحدة للبيئة (اليونيب) الموعد المستهدف لعام 2020 للقضاء التام على إنتاج الزئبق في جميع أنحاء العالم.

على الرغم من أن اتفاقية ميناماتا لا تحظر بشكل مباشر تصنيع وبيع مصابيح بخار الزئبق بالأشعة فوق البنفسجية ، فإنها ستعطي تأثيرًا مفيدًا بشكل عام لاعتماد التكنولوجيات البديلة على نطاق أوسع. وذلك لأن اتفاقية ميناماتا تحد من كمية الزئبق التي يمكن إطلاقها في البيئة. يمكن اعتبار الإجراءات مثل تلك المذكورة أدناه ردودًا محتملة:

قد تختار الشركات التي تستخدم أنظمة الأشعة فوق البنفسجية (UV) في منتجاتها أو عمليات التصنيع (على سبيل المثال ، تلك الموجودة في صناعات السلع البيضاء والمشروبات والإلكترونيات الدقيقة ، وكذلك تلك الموجودة في علوم الحياة) تطبيق أفضل الممارسات عن طريق اختيار خيار LED بسبب تأثير اتفاقية ميناماتا ، وليس بسبب إنفاذ الاتفاقية نفسها.

المعدات الأصلية من الممكن أن يجد المصنعون الذين يستخدمون مصابيح الزئبق التقليدية حاليًا تناقضًا بين استخدام المنتجات القائمة على الزئبق وسياساتهم البيئية الخاصة. قد يقرر هؤلاء المصنّعون البدء في الانتقال إلى تطوير منتجات جديدة باستخدام مصادر الضوء الخالية من الزئبق من أجل الامتثال لقوانين ميناماتا.

ومن الممكن أن تحذو البلديات حذوها في اعتماد مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية ؛ ومع ذلك ، فمن المرجح أن تتطلب هذه المؤسسات وقتًا إضافيًا لتنفيذ التكنولوجيا الجديدة.

سيكون هناك دائمًا شريحة معينة من السكان تهتم ببدائل المنتجات "الخضراء" أو "الصديقة للبيئة". بدون حظر شراء أو إنتاج المصابيح التي تحتوي على الزئبق أو حتى المطالبة بتسميتها على هذا النحو ، فإن اتفاقية ميناماتا لها نتيجة غير مقصودة تتمثل في جعل الناس أكثر وعيًا بالمخاطر التي يشكلها الزئبق.

من المتوقع أن يكون الانتقال من مصابيح الزئبق إلى مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية بطيئة بالنسبة للمنظمين. نظرًا لأن من مسؤولية المنظمين دفع التكنولوجيا في اتجاه الإجابة الأكثر شمولية ، فلن يتوقفوا أبدًا عن البحث عن بدائل قابلة للتطبيق للزئبق.
 

عالية الطاقة أدى ضوء الأشعة فوق البنفسجية

سمات:

● يتشابه ضوء LED للأشعة فوق البنفسجية ذو القوة العالية في الحجم والشكل مع مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية المبيدة للجراثيم ولكنها قادرة على العمل عند ناتج أعلى من الأشعة فوق البنفسجية.

يستخدم مصباح LED للأشعة فوق البنفسجية عالية القوة على نطاق واسع في أنظمة مجاري الهواء القسرية وتطبيقات تطهير المياه.

غالبًا ما توجد مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية عالية القوة في التحكم في الرائحة والتطبيقات الكيميائية الضوئية.

● متوفر في إصدارات منخفضة الأوزون وإنتاج الأوزون.

تخصيص: