UVC LED水消毒のシステム方法

发布时间：2021-09-23 14:30 来源：萤光创新

紫外線はすでに消毒界のスターとなっています。消毒オプションの代替が必要なキーアプリケーションに多く使われています。紫外線消毒にはいくつかの長所があります。

1.化学品を含まない 紫外線は有害化学物質を使用しないで物理治療を提供することができます。DBPがなく、化学処理によって有害な消毒副産物が発生するリスクがありません。

2.有効な病原体の滅生 紫外線は多種類の水源性病原体に対して非常に有効で、塩素の生物に耐えることを含んで、例えば隠れて胞子虫と賈第鞭毛虫。

3.低メンテナンス 堅固な技術は使いやすく、メンテナンスも容易です。歴史的に、伝統的なガス放電（水銀）ランプは水処理システムに使用され、紫外線を発射します。

最近，殺菌波長範囲（250〜285 nm）内で放射される新しい光源（UV LED）が急速に開発され，小流量水処理システムに適用されている。上記の紫外線消毒技術の核心優勢以外に、UVC LEDは他の利点を持っています。

1.水銀を含まない 伝統的な紫外線ランプには水銀が含まれていますが、紫外線LEDには有害物質が含まれておらず、ランプの破損により水銀があふれ出るリスクがなくなりました。

2.敷地面積が小さい 従来のUVシステムに比べて、高出力密度UVC LEDと高級な制御により、より小さな敷地面積を実現することができます。

3.即時オン/オフシステムは間欠流量に対して友好的で、すぐに開けて閉鎖することができて、いかなる予熱時間の要求がいらないで、これも省エネルギーの効果を強めてそして明かりの寿命を延長しました。

4.無限ループ ランプの寿命はオン/オフの周期に影響されず、無限のサイクルが可能です。

5.温度に関係なく LEDは熱を水中に届けないので、水温に関係なくランプの汚染を制限し、一定の紫外線出力を確保することができます。

より高いレベルでは、LEDは水銀灯と同じ物理消毒の安全性を提供します。しかし、重要なのはUVC LEDと水銀灯の根本的な違いを調べることであり、このような興奮させる新しい光源の潜在力を十分に利用するためには、全体的なシステム方法が必要であり、UVC LEDの提供する大きな潜在力を十分に利用する。以下はUVC LEDシステムの開発に関するキープロジェクトの問題です。

光源の性質、ロバスト性と信頼性

主な設計課題は全く異なる光源を理解することであり、殺菌波長は僅かに異なる。そのロバスト性と信頼性を十分に特性化することに注意しなければならない。このような設計転移に基礎を定めた一つの鍵は、この2つのランプの間の放射線の差（図1）である。この図だけから、UV反応器の設計を変更する幾何学的形状が見られます。水銀灯は円筒形の設計が必要であるが、UVC LEDは光源放射曲線を有しており、円筒形の輪郭は不要である。根本的に異なる発光曲線の他に、UVC LEDのスペクトル出力も確認しなければならない。低圧水銀灯の普及に伴い、254 nmは理想的な波長と考えられているが、ピーク殺菌効率は260 nmと270 nmの間にあるが、具体的には特定の病原体に依存する。UVC LEDは準単色であるが、特定の病原体や一般的なピーク病原体に対する紫外線感度のために、殺菌範囲内の様々な波長に設計できる。（例えば、255、265、275 nmなど）。設計者の波長に対する選択は通常コスト、寿命、目標病原体と紫外線強度出力の組み合わせに依存します。また、このような新しい革新的な光源を使用する経験が足りないため、メーカーはUVC LEDに対して広範な予測テストを行わなければならず、これらの設備の耐久性と発光時間に自信を持っています。

反応器の設計

主な設計課題は効率的な紫外線反応器を設計することによって全体のシステム効率を高めることである。ランプの発光曲線の違いにより、LEDを採用する処理室は従来の水銀灯を使用する処理室とは大きく異なる可能性がある。設計者は反応室内でこの新しい光源を効率的に分配する方法を見つけなければならない。現在、商用UVC LEDの出力は100 mWを下回っています。 2）17ワットの低圧水銀灯（約350 mmx 15 mm）と比較して、単一のUVC LEDは単一の水銀灯より強いが、それらのUVC出力と出力密度（単位面積当たりの出力）過去数年間で指数的に増加しています。そのため、水処理システムの全体的な効率を補償し維持するために、より効率的な紫外線反応器の設計に努力しなければなりません。いくつかの設計は、例えば、配管の内部にLEDを配置するように優雅かもしれません。（図2に示すように）しかし、全体の効率は駆動の前提である必要があります。一度UVC LED技術が成熟したら、可視光LED技術のレベルになり、非常に効率的になります。それらはほとんど任意の構成に置くことができます。しかし、現在では、UVC LEDシステムは極めて効率的な反応器設計の周りに構築された時にのみ有効になります。現在は少数のUVC LED処理システムだけが利用可能です。各システムには異なる逆効果があります。開発チームは数年間をかけて水銀ランプに基づくシステムよりも効率的な新型反応器構成を設計し検証し、先進的なモデル化ツール、例えば流体力学と有限要素分析を計算し、物理測定技術（例えば生物線量学と光度計）と共に展開しています。

熱管理

主な設計課題は、UVC LEDからの熱を管理して、ランプの長寿命を確保することです。LEDベースのシステムの主な利点の一つは、熱を水中に逃がさないことです。（図3）LEDは設備の前の面ですべての光を放出し、後の面で熱量を放出し、水銀灯は同じ表面を通じて光と熱を放出します。UVC LEDは水銀に基づくランプより多くの熱量を放出します。後者は正しく管理しなければなりません。これは様々な方法で完成できます。また、長いシステムの使用寿命に役立ちます。新しい技能や専門家が効果的にこの任務を完成することができます。LEDが高温になると、LEDの紫外線出力が減少し、システムの消毒効率が時間とともに低下します。熱減熱技術と熱測定を実施することは、長効率のUV LEDを維持するための重要なポイントです。使用状況によって、従来の水銀灯の年間交換要求に比べて、これらのランプの交換間隔は数年間で可能です。

システムモニタ/トラブルシューティング

主な設計課題はUVC LEDの寿命と性能に影響を与える重要なパラメータを理解し、効果的にそれらを監視することです。消毒性能と警報指示をリアルタイムで監視することは、有効なUVC LEDシステムにとって重要であり、どの指標を追跡するかだけでなく、どのようにそれらを実施するかを知ることがシステムの信頼を確保するために重要です。スマート設計には、監視灯の健康状態と健康状態が含まれます。どのチェックポイントがエラーインジケータ、アラーム、システムクローズプロトコルを必要としますか？この追跡は最終ユーザーに適切な指標を満たすために必要なツールを提供します。そして、彼らのシステムは必要な非アクティブレベルと予想寿命にあります。

UVC LED光源を水消毒業界に導入し、設計者やユーザーに挑戦し、紫外線消毒に対する見方を変えました。水銀灯に使われていたいくつかの設計原則を結び付けましたが、多くの場合、アナログ消毒からデジタル消毒に移行するために転換する必要があります。ランプの効率に注目するより、全体のシステム効率に関心を持つことが重要です。ランプの効率と反応器の効率によって、世界中がUVC LEDがより効率的になるのを待っています。反応器の設計はシステム効率の決定的な要素になります。水銀灯の効率がいいです。管状幾何反応器の効率もいいです。現在、UVC LED光源の効率が低いので、効率の高い反応器と組み合わせて使う必要があります。過水銀基水処理システムの効率化。

結論

多くの設計者は、水銀灯用の従来のUV反応器はLED駆動システムには適用されていないことを素早く知っています。流体力学は、効率的な効果を得るために高度な反応器が必要です。UVC LEDの急速な発展に伴って、LEDの効率が上がり、価格が下がります。そのため、UVC LEDは最終的に広く応用され、反応器の効率に注目する必要はありません。予見可能な未来においては、UVC LED設備の配置を選択するには、全体的なシステム設計が重要であり、ユーザー、管理監督者、水システム設計者はこの点を認識し、高効率殺菌器の建設と評価に必要なものを理解する必要があります。

青島蛍光クリエイティブテクノロジー有限公司は専門的な博士後チームを持ち、紫外殺菌応用の研究に専念し、長年にわたって紫外線業界を深く耕し、多くの国家発明と実用新案特許を獲得しました。現在は多種類の殺菌モジュール類の製品がすでに市場に投入されました。更に多くの詳しい内容は会社のウェブサイトを閲覧することができます。公衆番号