UVC-LEDs substituindo lâmpadas de mercúrio de baixa pressão (LP-Hg) em sistemas de purificação/desinfecção

Atualização: 12 de agosto de 2023

No mercado de LED UVC, a corrida pelo WPE mais alto está em andamento – WPE sendo a fração de energia elétrica no LED que é convertida em energia óptica fora do dispositivo. Nesta corrida, Bolb Inc. está rugindo à frente.

Após o surto de COVID-19, a ams OSRAM já está se posicionando como líder com um dos melhores LEDs UVC do mercado.

Usados ​​por mais de 40 anos por seus efeitos germicidas, os sistemas baseados em lâmpadas de mercúrio de baixa pressão (lâmpadas LP-Hg) para desinfecção de superfícies, ar e água desaparecerão gradualmente em favor dos LEDs UVC.

A Convenção de Minamata sobre Mercúrio (um tratado global que visa proteger a saúde humana e o meio ambiente dos efeitos nocivos do mercúrio), regulamentações futuras e falta de concorrentes tecnologia deverá permitir que os LED UVC conquistem o mercado, tal como os LED de luz branca fizeram alguns anos antes no segmento de iluminação geral.

A adoção dessa tecnologia para esse fim não é mais uma questão de “se”, mas de “quando”.

Tal como acontece com os LEDs de luz branca, a eficiência da tomada de parede é considerada o parâmetro campeão que, em um nível específico, ajudará a acabar com as lâmpadas LP-Hg.

No entanto, por enquanto, a maioria dos UVC LED WPEs está na faixa de 1 a 4%, muito baixo para competir com as lâmpadas LP-Hg, que têm uma eficiência de cerca de 30%.

“Isso cria um efeito cascata com, como resultado final, uma consequência no custo: quanto menor a eficiência, maior a quantidade de calor a ser dissipado, mais difícil a integração e maior o custo”, diz o analista Matthieu Verstraete , “ainda, algumas empresas começam a se destacar com WPEs promissores”.

Nichia fornece um LED com WPE > 5%, embora para um comprimento de onda de 280 nm que tenha um efeito germicida menor. A Bolb Inc. e a ams OSRAM se saem bem com uma eficiência > 5.5% a 265 nm, o comprimento de onda ideal para esta aplicação.

O interessante é que a líder mundial em soluções óticas apresentou seu produto, que tem uma semelhança incrível com o design de Bolb, poucos meses depois de adquirir 20% da Bolb Inc., sem deixar dúvidas quanto à origem do dispositivo. Ainda assim, com sua estrutura UVC LED de chip transparente patenteada, a Bolb Inc., a recém-chegada, está à frente da concorrência com quatro produtos apresentando entre 5.5 e 6.4% de eficiência.
Custo

Apesar de uma queda significativa entre 2016 e 2021 (fator de 200), o custo dos LEDs UVC permanece alto em comparação com as lâmpadas LP-Hg (US$ 0.05/mW versus ~US$ 0.002/mW). No entanto, está se aproximando de um patamar suficientemente alto para intensificar o interesse em trazer o produto ao mercado.
Lifetime

Embora já superior às lâmpadas LP-Hg (12,000 h contra 8,000 h), a vida útil continua sendo um parâmetro a ser melhorado para compensar o custo de aquisição por um maior tempo de operação e, portanto, um menor custo de manutenção.
De posse de todas as cartas, o PISÉO considera que os LEDs UVC poderão apresentar um WPE equivalente ao das lâmpadas LP-Hg e uma vida útil igual à dos LEDs de luz branca (50,000 h) até 2028.

O desafio é combinar todos os melhores parâmetros – alto WPE, baixo custo, alta vida útil, no comprimento de onda ideal – em um único dispositivo – com diferentes estratégias, as soluções desenvolvidas pelos principais players devem eventualmente convergir para o LED UVC ideal. A análise determina o ponto de inflexão em que é mais econômico investir em LEDs UVC do que em lâmpadas LP-Hg. Esta análise do custo total de propriedade leva em consideração a evolução do consumo de energia e a amortização da fonte UVC de acordo com seu preço e vida útil.

Depois de alguns anos de conquistas tímidas, a pandemia do COVID-19 tirou os players ópticos de seus esconderijos.

Muitos anúncios foram feitos recentemente. No mês passado, a Bolb Inc. exibiu um WPE de 8.3% em protótipos de LED UVC, enquanto a Crystal IS reivindicou um valor de vida L70 projetado de mais de 25,000 horas para seu produto de última geração.

A Samsung, que entrou recentemente no mercado, pode mostrar algumas conquistas emocionantes este ano. Mais anúncios são esperados, confirmando a intensa atividade no campo.

 

Veja mais : Módulos IGBT | Ecrãs LCD | Componentes Eletrônicos