С момента их первой коммерческой реализации примерно 15 лет назад светодиоды UV-C были объявлены возможностью для разработки новых систем очистки воды. В частности, за последние пять лет, когда светодиоды УФ-С увеличились в мощности и снизились в цене, они предложили, по крайней мере, что-то новое для изучения, критики и зацикливания. Предлагает ли эта новая технология светлое будущее с открытыми возможностями и простыми решениями или Дикий Запад с небольшим регулированием и пониманием ограничений? Этот вопрос рассматривает появляющуюся технологию светодиодов UV-C через две разные линзы. Оптимистичный вариант, в котором небольшие полупроводниковые устройства легко интегрируются и позволяют решать проблемы, которые раньше были невозможны при использовании обычных газоразрядных ламп. Или другой, более опасный взгляд, в котором отсутствие строгости дизайна и валидации сочетается с чрезмерными маркетинговыми заявлениями.

Почему это вообще вопрос? Что плохого в применении существующих правил УФ-технологии к светодиодной технологии УФ-С? Это не единственный случай. Как правило, применение существующих правил к новым технологиям ограничивает инновационный характер новой технологии, не позволяя ей реализовать свой потенциал. Учтите, что выхлопная труба должна выходить из задней части электромобиля. Противоположный случай также применяется, когда есть потенциал для использования эксплуататорских подходов. Рассмотрим электромобиль, утверждающий, что он не содержит вредных выбросов, но игнорирует потребность в выработке электроэнергии для подзарядки.

Например, применение норм, предназначенных для монохроматических источников света с длиной волны 254 нм, к светодиодам UV-C без поправочных коэффициентов длины волны является ошибочным. Так же игнорируются характеристики старения светодиодов UV-C при определении размеров системы. Слепое применение несоответствующих правил проблематично. Таким образом, также полностью игнорируются правила. Тем самым подрывается доверие к этой новой технологии, а внедрение серьезными профессионалами ограничено.

Рассмотрим систему Сами светодиодные устройства UV-C привлекают большое внимание из-за их конкретных характеристик - форм-фактора, спектров излучения, выходной мощности, эффективности и т. Д. Однако они представляют собой всего лишь один компонент в полном продукте для УФ-дезинфекции воды - аккумуляторы в электромобиле, Например. Необходимо учитывать всю УФ-систему. Конструкция корпуса реактора, стратегии управления температурой, возможности мониторинга и вопросы управления так же важны, как и светодиодное устройство.

В конечном итоге именно УФ-система должна обеспечить требуемое уменьшение бревна, и, хотя длина волны и мощность важны, также важны гидродинамика и распределение интенсивности. Рисунок 1. Применение светодиодов UV-C Рис. 1. Применение светодиодов UV-C Количество и разнообразие применений для дезинфекции воды для светодиодов UV-C велико, но их можно упростить до четырех категорий, показанных на Рисунке 1.

Конструкция и исполнение этих приложений сильно различаются, что означает, что их регулирование является сложной задачей. Например, если взять упрощенный случай приложения «активный поток, разгрузка партии», следующие факторы оказывают значительное влияние: Длина трубы «последней мили» между модулем и точкой выдачи, периоды застоя между облучением / дозированием, восходящая / нисходящая обработка и микробная нагрузка / повторное заражение в результате образования биопленки. Из-за сложной природы общего дизайна продукта неочевидно, какие аспекты архитектуры следует оптимизировать, какие следует учитывать с помощью факторов безопасности, а какие можно безопасно игнорировать. Любое из вышеперечисленных может повлиять на производительность системы, включающей светодиоды УФ-С, так что, пройдя микробиологическое исследование на уровне реактора УФ-дезинфекции, конечный интегрированный продукт не сможет обеспечить надежную дезинфекцию. Рис.

2. Распределение интенсивности УФ-излучения в статическом резервуаре. Рис. 2. Статическое распределение интенсивности УФ-излучения в резервуаре.

Другой пример можно увидеть с установкой «Статическая, в резервуаре», изображенной в модели распределения интенсивности на рисунке 2. Конкретное размещение одного УФ-С светодиода с очень низкой выходной мощностью в резервуаре показывает области с очень низкой или практически нулевой , УФ-интенсивность. Бактерицидная эффективность в такой установке будет во многом зависеть от того, как эта система используется: есть ли перемешивание? Как часто заполняется бак? Бачок когда-нибудь опорожняется? Поэтому рекомендуется провести тщательные микробиологические исследования как на уровне конечного продукта, так и на уровне УФ-реактора, в дополнение к тестированию самого устройства УФ-С LED. NSF 55 - хороший пример того, как выполняется это требование. Микробиологическая проверка Рисунок 3.

Варианты инактивации кишечной палочки Рисунок 3. Пример вариантов инактивации E. coli. Коммерчески доступные УФ-системы с парами ртути, доступные сегодня, продаются на основе микробиологически подтвержденного калибровочного размера и проверенного моделированием размеров. Для нового поколения светодиодных систем с низким расходом UV-C тенденция, по-видимому, в значительной степени ориентирована на микробиологически подтвержденный размер.

Однако нередко можно увидеть продукты, зараженные с помощью E. coli, а эффективность указывается в виде процента инактивации. В основном это происходит из-за азиатского рынка, где в национальных стандартах качества воды указаны ограничения на загрязнение кишечной палочкой, хотя в этих статьях УФ часто не рассматривается напрямую. Использование кишечной палочкиособенно беспокоит УФ-системы, главным образом из-за его относительной простоты инактивации - что дает плохую переносимость для других, более устойчивых видов микробов - и, во-вторых, из-за значительной вариабельности чувствительности к УФ между штаммами E. coli .

См. Рисунок 3. Этот метод тестирования обычно рассматривает инактивацию E. coli чистым, новым модулем в краткосрочном тесте; в этом подходе часто не учитываются даже простые соображения, такие как учет мощности лампы по истечении срока службы. Кроме того, тесты неизменно рассматривают образцы воды с очень высоким УФ-Т, нюанс производительности устройства, который часто не транскрибируется с многочисленными приложениями конечного пользователя.

Обновление NSF 55 Рисунок 4. ANSI / NSF 55 Рисунок 4. Обзор ANSI / NSF 55 ANSI / NSF 55 уже давно является эталоном сертификации для УФ-систем с низким расходом. Стандарт разделен на две части: класс A и класс B, в зависимости от источника воды и с соответствующими различающимися параметрами микробиологического тестирования и характеристиками продукта. См.

Рисунок 4. Следуя хорошо зарекомендовавшему себя согласованному процессу на основе ANSI, NSF активно управляет объединенным комитетом по обновлению стандарта класса B. Согласно NSF, он близок к этапу голосования, до официального принятия, вероятно, в конце 2019 или начале 2020 года. Ключевыми проблемами, которые решаются, является возможность использования источников света, которые излучают длины волн, отличных от 254 нм (т. Е.

УФ- C светодиоды), переход от минимальной дозы к логарифмическому снижению и изменение типа исследуемого организма / химического вещества, поглощающего УФ. Этот обновленный стандарт будет приветствоваться производителями продукции для водоподготовки на основе светодиодов UV-C, так как рынок пользуется большой популярностью для такой сертификации. Однако потребность в характеристиках класса A, даже для источников воды класса B, является явной тенденцией. От валидации до производства Рисунок 5. Варианты серийного производства светодиодов Рисунок 5.

Пример вариаций партии светодиодов с минимальным пределом разбиения и показанными средними значениями. В рамках любого производственного процесса ожидается некоторая изменчивость качества, и для светодиодов UV-C это не исключение. Однако в этом случае изменчивость влияет как на выходную оптическую мощность, так и на максимальную длину волны - две ключевые характеристики, которые влияют на эффективность дезинфекции. Когда маркетинговые заявления делаются относительно производительности небольшого количества устройств или даже одного устройства, об этой врожденной вариативности производительности не сообщается. На рис.

5 показано изменение относительной бактерицидной силы и длины волны 13000 светодиодов УФ-С от одного производителя. Последние мысли Это захватывающее время, чтобы увидеть развитие и новое применение светодиодной технологии в процессах очистки воды. Десятки тысяч продуктов на основе светодиодов UV-C были произведены за последний год, и их объемы растут в геометрической прогрессии. Однако по мере того, как список этих продуктов растет, необходимо решать вопрос о безопасном внедрении. Ответственность за качество проектирования, производства и эксплуатации в значительной степени лежит на производителе, в отсутствие соответствующих нормативных требований или отраслевых указаний.

В настоящее время производители уверены, что их продукция соответствует их маркетинговым требованиям. Системные интеграторы (OEM) должны - а в случае ответственных сторон и требуют - требовать от производителей проверки своих заявлений в масштабируемом производстве. Однако в нынешнем вакууме регулирования пирамида доверия выстраивается от производителя светодиодов до производителя УФ-модулей, OEM и, наконец, до конечного пользователя - без строгих рамок для надзора или подотчетности. Поддельные заявления о продукте ставят под угрозу здоровье непритязательных конечных пользователей по всему миру, что может подорвать доверие к УФ-системам и создать ненужный барьер на пути широкого внедрения технологии, имеющей столь большие перспективы. Совершенно очевидно, что определение минимальных стандартов необходимо, и необходимо обеспечить, чтобы следующие шаги были в правильном направлении.

Неуместно рассматривать подход «формочки для печенья» или простое применение стандартных стандартов УФ-технологий и «приспособление их» к светодиодам. В лучшем случае это может закончиться системой, в которой сложно ориентироваться. В худшем случае существует возможность использования или подавления инноваций. На данном этапе наиболее важным является то, чтобы эти разработки не игнорировались и были предприняты позитивные шаги в направлении создания строгой, ориентированной на будущее отраслевой среды.