Τις τελευταίες δεκαετίες, η απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) έχει γίνει μια ελκυστική τεχνολογία στην παγκόσμια βιομηχανία επεξεργασίας νερού λόγω της μείωσης του κόστους εξοπλισμού με υπεριώδη ακτινοβολία και των αυξημένων ανησυχιών για τη χημική απολύμανση. Αν και η απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία χρησιμοποιεί συνήθως μια συμβατική λάμπα ατμών υδραργύρου, η σχετικά νέα τεχνολογία είναι έτοιμη να κάνει αυτή τη λάμπα παρελθόν: τη δίοδο εκπομπής φωτός UV-C (LED). Το UV-C LED λειτουργεί στη λεγόμενη περιοχή C του φάσματος UV, με μήκος κύματος από 100 έως 280 νανόμετρα. Σε αυτό το εύρος, το υπεριώδες φως έχει μικροβιοκτόνες ιδιότητες, καθιστώντας το ιδανικό για απολύμανση νερού.
Ρίχνοντας φως στα πλεονεκτήματα των UV-C LED
Τα LED, τα οποία είναι πηγές φωτός που βασίζονται σε ημιαγωγούς, ήταν εμπορικά διαθέσιμα από τη δεκαετία του 1960, αλλά μόλις το 2012 τα UV-C LED έγιναν ευρέως διαθέσιμα για απολύμανση νερού. Τα UV-C LED έχουν πολύ διαφορετική δομή υλικού από τα πιο γνωστά LED ορατού φωτός και είναι πολύ πιο δύσκολο να κατασκευαστούν σε μαζικές ποσότητες.
Σε σύγκριση με τους λαμπτήρες ατμού υδραργύρου, τα UV-C LED προσφέρουν μια σειρά από πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένων των χαμηλότερων απαιτήσεων ισχύος, που καθιστούν ασφαλέστερη τη χρήση τους. Ένα άλλο βασικό πλεονέκτημα είναι ότι τα UV-C LED μπορούν να κατασκευαστούν σε εξαιρετικά μικρά μεγέθη, επιτρέποντας την κατασκευή φορητών συστημάτων απολύμανσης – πιθανώς αρκετά συμπαγή ώστε να χωρούν σε οικιακό σωλήνα νερού ή βρύση, γεγονός που θα καθιστούσε αυτά τα φωτιστικά ουσιαστικά αυτοαπολυμανόμενα.
Επιπλέον, τα UV-C LED έχουν δυνατότητα άμεσης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης, ενώ οι λαμπτήρες ατμού υδραργύρου μπορεί να χρειαστούν έως και δέκα λεπτά για να ζεσταθούν στο απαραίτητο επίπεδο έντασης απολύμανσης. Προκειμένου να αποφευχθούν αυτές οι μεγάλες περιόδους προθέρμανσης, τα συστήματα απολύμανσης με βάση ατμούς υδραργύρου συχνά αφήνονται συνεχώς αναμμένα, γεγονός που οδηγεί σε συχνότερη αντικατάσταση λαμπτήρων. Τα UV-C LED δεν χρησιμοποιούν επίσης υδράργυρο, μια περιβαλλοντικά επικίνδυνη ουσία με υψηλό κόστος απόρριψης.
Μειονεκτήματα των UV-C LED
Παρά τα πολυάριθμα πλεονεκτήματά τους, τα UV-C LED έχουν αρκετά μειονεκτήματα, όπως το υψηλότερο αρχικό τους κόστος σε σχέση με τους λαμπτήρες ατμού υδραργύρου. Η θερμική διαχείριση είναι ένας άλλος σημαντικός τομέας προβλημάτων για τα UV-C LED. Δεδομένου ότι μόνο το 5% περίπου της ισχύος τους μετατρέπεται σε φως, το υπόλοιπο 95% μετατρέπεται σε θερμότητα που πρέπει να αφαιρεθεί γρήγορα από την πλακέτα κυκλώματος προτού αποτύχει η μήτρα LED που είναι ευαίσθητη στη θερμότητα. Σχετικά δαπανηρά υλικά, συμπεριλαμβανομένων των νανοκεραμικών και του νιτριδίου του αλουμινίου, πρέπει να χρησιμοποιούνται στην πλακέτα κυκλώματος για να παρέχουν την απαραίτητη θερμική αγωγιμότητα, και ακόμη και ορισμένα από αυτά τα υλικά έχουν περιορισμούς απόδοσης (όπως ευθραυστότητα).
