日亞化學先前短暫停更「日亞化學對邁向無汞社會的貢獻」系列的部落格文章，但近日有消息指出，日本製造商三浦工業（同時也是日亞化學的客戶）推出了全新UV LED水殺菌裝置，已成功取代傳統汞燈系統。以該產品的特性為例，以下將說明三浦工業得以用LED取代汞燈的原因，以及採用LED所帶來的各項優勢。

市面上有各類含汞燈具，而本文聚焦於低壓汞燈，即所謂的殺菌燈。在食品及製藥工廠中，殺菌燈常用於消毒清潔劑用水及與產品接觸的設備。

單就光源（而非整體系統）來說，低壓汞燈的能量轉換效率約為20%至30%，而UV-C LED在僅做為光源時的轉換效率還要更低，導致有些廠商不願採用UV LED殺菌燈。歐盟RoHS（針對電子電器設備中有害物質的禁限令法規）甚至還特地排除汞燈，原因為「缺乏可以取代的技術」。然而，僅以光源的轉換效率來選擇燈具其實不是合理的做法，而是要同時考量LED本身的優勢。以目前的效能而言，LED已具備成為替代技術的條件。全球已有許多工廠開始使用UV LED水殺菌設備。

圖1 輻射照射處理示意圖

如圖1所示，在傳統水殺菌裝置中，低壓汞燈會向四周發出紫外線，而汞燈周圍有許多管線圍繞。這種設計會讓紫外光線馬上碰到裝置的內管，平白消耗紫外輻射能量，最終降低紫外線的利用率。

反之，UV LED的體積小巧，讓裝置設計更加自由，形狀也不受侷限。設計上也能將紫外線的利用率極大化，藉此達到近似低壓汞燈的殺菌效果。

將直立低壓汞燈改為UV LED光源的另一個好處是可以實現裝置微型化，節省替換光源所需空間，減少約75%的安裝空間。此外，汞燈在替換時可能會損壞，造成玻璃破碎或汞外洩等風險。相較之下，UV LED光源沒有這樣的風險，因此得減少安裝限制並提升使用自由度。

圖2 改用UV LED使維修更簡易並節省安裝空間

由於汞燈的重啟時間很長，汞燈必須保持常開，而LED就沒有這個困擾，可以快速開關。LED裝置的電源可以在水流暫時不用或不需要殺菌的時候關閉即可。

此外，當流速較低時，所需的紫外輻射量也可隨之減少，而LED的調光功能也能進一步調整輻射通量輸出。這些UV LED特性可以減少能耗，進而降低二氧化碳排放量。

表1 低壓汞燈與UV LED比較圖

總結：
本案例分析可以看出，儘管LED光源的能量轉換效率比汞燈低，UV LED的獨特功能可以讓LED裝置成為水殺菌應用的另類選項。改用UV LED也帶來諸多好處，不僅可以節省安裝空間，更能利用其快速開關的特性縮短機器運作時間。
 
日亞化學計畫持續提升UV LED技術，讓UV LED不僅在水殺菌市場替代低壓汞燈，更將應用擴展到各殺菌領域。日亞化學也希望隨著UV LED技術發展，可以讓RoHS在2027年將低壓汞燈納入禁限用名單，進而減少相關應用造成的環境汙染。

日亞化學將繼續努力，幫助整個社會達成無汞與碳中和的目標。

（圖片來源：NICHIA）

TrendForce 2024 深紫外線 LED 市場趨勢與產品分析
出刊日期: 2024年03月31日 / 2024年09月30日
語系: 中文 / 英文
格式: PDF / EXCEL
頁數: 50-60 / 半年