Wasseraufbereitung mit UV LEDs

Transcription

Wasseraufbereitung mit UV LEDs
Wasseraufbereitung mit UV
LEDs
Seminarvortrag SS 2008
Katrin Sedlmeier
Betreuer: Joachim Stellmach
Inhaltsverzeichnis
1 Motivation
2
2 Wasserdesinfektion mit UV Strahlung
2.1 Wieso UV Strahlung? . . . . . . . . .
2.2 Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . .
2.3 Erzeugung von UVC Licht . . . . . . .
2.3.1 Quecksilberniederdrucklampe .
2.3.2 Laser . . . . . . . . . . . . . .
3 UV
3.1
3.2
3.3
LEDs
Oxide und II-VI Halbleiter .
Diamant . . . . . . . . . . .
Gruppe-III-Nitride . . . . .
3.3.1 AlGaN LED . . . .
3.3.2 AlN LED . . . . . .
3.3.3 BN LED . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
3
5
5
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7
7
8
8
10
11
12
4 Vergleich UV LED zu Quecksilberniederdrucklampe
13
5 Anwendung
13
6 Zusammenfassung
14
1
1
Motivation
Abbildung 1: Anteil der Weltbevölkerung ohne “vernünftigen“ Zugang zu Trinkwasser in Prozent (vernünftig = 20l/d im Umkreis von 1km) [1]
Effiziente Trinkwasseraufbereitung wird in Zukunft ein wichtiges Thema darstellen. Schon heutzutage gibt es Teile der Erde, in denen mehr als 50% der
Bevölkerung keinen ausreichenden Zugang zu sauberem Trinkwasser hat. In einigen Gebieten ist aufgrund klimatischer Bedingungen nicht viel Wasser vorhanden, es gibt allerdings auch Länder mit einer hohen Niederschlagsrate, in
denen wegen Verunreinigung trotzdem nicht genug Trinkwasser zur Verfügung
steht. Dort kann Wasserdesinfektion einen wichtigen Beitrag leisten. Weitere
Interessenten von effizienter und kostengünstiger Trinkwasseraufbereitung sind
die Fluggesellschaften, da dies eine Aufarbeitung an Bord ermöglichen würde
und sie so nicht mehr wie bisher ihr Trinkwasser abgefüllt an Bord mitführen
müssten. In dieser Ausarbeitung soll näher auf die Wasserdesinfektion mittels
UV Strahlung und auf die dafür benötigten Strahlungsquellen, insbesondere die
Leuchtdioden die im ultravioletten Bereich emittieren (UV LEDs), eingegangen
werden. Diese bieten sich wegen ihrer geringen Größe, ihrer langen Lebensdauer und der Möglichkeit sie mit Photovoltaikzellen zu betreiben besonders als
Strahlungquelle an.
2
2.1
Wasserdesinfektion mit UV Strahlung
Wieso UV Strahlung?
UV Strahlung ist Licht mit kürzeren Wellenlängen als das sichtbare Licht, in
einem Spektralbereich zwischen 100 und 400 nm. Es lässt sich in mehrere Unterbereiche unterteilen, UVA (315-400 nm), UVB (280-315 nm),UVC(200-280 nm)
und VUV(100-200 nm). UVC Strahlung wird im Gegensatz zu UVA und UVB
Strahlung in der Atmosphäre absorbiert sodass Bakterien und Viren dagegen
keine Resistenzen entwickeln konnten. Somit eignet sich Licht dieses Spektralbereichs besonders zur Desinfektion von Wasser wie in der folgenden Abb. 2
gezeigt wird.
2
Abbildung 2: Deaktivierungsspektrum von Bakterien, Deaktivierung erfolgt bei
Wellenlängen im UVC Bereich und ist bei 270 nm am effektivsten [2]
Zu sehen ist ein Wirkspektrum zur Deaktivierung von Bakterien. Aufgetragen
ist die UV-Leistung in Prozent über der Wellenlänge. Man erkennt, dass Wellenlängen zwischen 200 und 280 nm, also die des UVC Bereichs zur Deaktivierung
erforderlich sind, um 270 nm und 220 nm ist diese am effektivsten.
2.2
Wirkungsweise
Im folgenden Abschnitt soll der Mechanismus der Deaktivierung von Bakterien
erklärt werden. Die UV Strahlung greift die DNS (Desoxyribonukleinsäure) der
Bakterien an und hindert diese an der Replikation. Um diesen Mechanismus zu
verstehen, werden zunächst die Grundlagen der DNS Replikation wiederholt,
bevor auf die UVC Schädigung eingegangen wird.
Die DNS besteht aus einer Verknüpfung von Nukleotiden, sie ist ein Polynucleotid. Jedes Nucleotid besteht aus einer der vier Basen (Adenin, Guanin, Cytosin
und Thymin), einem Zucker (der Desoxyribose) und einer Phosphorsäure. Insgesamt besteht die DNS aus zwei gegenläufigen Polynucleotidsträngen, die über
die Basen zu einem Doppelstrang verknüpft sind. Die Basen bilden jeweils zu ihren komplementären Basen (Adenin zu Thymin, Guanin zu Cytosin) Bindungen
aus.
Abbildung 3: Bestandteile der DNS
Bei der Replikation wird dieser Doppelstrang durch das Enzym Helicase in zwei
Einzelstränge gespalten. Die freien Basen der Einzelstränge binden komplementäre Nucleotide (Adenin+Thymin, Cytosin + Guanin) und bilden neue Doppel3
stränge, die durch das Enzym Polymerase zu neuen Strängen verknüpft werden.
So enstehen zwei zum Elternstrang identische Tochterstränge, die die Erbinformation der Bakterien weitergeben. Um die Vermehrung der Bakterien zu
verhindern, muss also die Replikation der DNS verhindert werden.
Abbildung 4: Schematische Darstellung der DNS Replikation
Bestrahlt man die DNS mit UVC Licht, wirkt dieses hauptsächlich auf die Thyminbasen. Die Doppelbindungen zwischen den C5- und C6-Atomen werden aufgebrochen und können mit Kohlenstoffatomen einer benachbarten Thyminbase
Bindungen eingehen. Eine Möglichkeit ist die Entstehung von Thymin-Dimeren,
die beiden C5- und C6-Atome benachbarter Basen werden verbunden. Eine weitere Möglichkeit ist die Bindung an einem C4-Atom einer benachbarten Thyminbase unter der Entstehung von 4-6 Photoprodukten.
Abbildung 5: DNS Schäden durch UV Licht. Thymin Dymere und 4-6 Photoprodukte [3]
Durch diese Bindung zwischen zwei benachbarten Thyminmolekülen kann die
DNS nicht mehr gespalten werden und die Replikation wird verhindert.
Bei Schädigung der DNS setzt ein Reperaturmechanismen ein, bei starker Strahl-
4
ung ist dieser aber nicht mehr wirksam.
Die UV Desinfektion von Wasser hat den Nachteil, dass das Wasser nicht dauerhaft keimfrei bleibt, sondern bei Kontakt mit Unreinheiten schnell wieder verschmutzt wird. Die Leitungen und Gefäße, in denen es aufbewart wird, sollten
also nach Möglichkeit sauber gehalten werden. Ein grosser Vorteil gegenüber
der chemischen Desinfektion ist allerdings, dass keine Chemikalien im Wasser
zurückbleiben, Mineralstoffe erhalten bleiben und die Kosten gering gehalten
werden können.
2.3
2.3.1
Erzeugung von UVC Licht
Quecksilberniederdrucklampe
UVC Strahlung wird für Desinfektionszwecke heutzutage hauptsächlich durch
Quecksilberniederdrucklampen erzeugt. Es gibt eine Vielzahl von Produkten, die
speziell auf die Desinfektion abgestimmt sind. Die Quecksilberniederdrucklampe hat eine charakteristische Emission bei etwa 254 nm(Abb. 6), was im UVC
Bereich liegt.
Abbildung 6: Emissionsspektrum einer Quecksilberniederdrucklampe, Emission
bei 254n m [2]
Die Nachteile der Quecksilberlampen sind die begrenzte Lebenszeit und eine Bindung ans Stromnetz, da sie mit Wechselstron betrieben werden müssen. Quecksilber ist ausserdem giftig, womit hohe Entsorgungskosten verbunden
sind. Des Weiteren emittieren sie nur in einem sehr beschränkten Spektralbereich.
2.3.2
Laser
Eine weitere Quelle zur Erzeugung von UVC Strahlung sind Laser. Zum einen
eignen sich Festkörperlaser wie z.B. der Ti:Saphir Laser mit einem Emissions spektrum zwischen 700 nm und 110 nm was bei Frequenzverdreifachung(λ/3)
bzw. Vervierfachung (λ/4) einer Emission im Bereich von 233-366 nm (λ/3),
bzw. 175-275 nm (λ/4) entspricht. Des Weiteren gibt es Excimer-Laser die im
UVC Bereich emittieren wie beispielsweise der KrF-Laser bei 248 nm oder der
KrCl-Laser bei 222 nm. Auch der Nd:YAG Laser (1064 nm) emittiert bei Frequenzvervierfachung (λ/4) bei einer Wellenlänge von 266 nm, was im UVC Bereich liegt.
5
Abbildung 7: Nd:Yag Laser und Excimer Laser, große Aufbauten, ungeeignet
für kostengünstige Wasserdesinfektion
Wie man schon anhand der Fotos des Nd:YAG und des Excimer Lasers sehen
kann, sind Laser für die Desinfektion von Trinkwasser viel zu groß, aufwendig
und damit auch zu teuer.
Eine vielversprechende Alternative sind UV Leuchtdioden auf die im nächsten
Kapitel näher eingegangen werden soll.
6
3
UV LEDs
Wie schon in den vorangegangenen Abschnitten erläutert, ist Licht mit Wellenlängen zwischen 200-280 nm (UVC Bereich) zur Wasserdesinfektion geeignet.
Dies entspricht Energien von etwa 4,4-6,2 eV. In Abb. 8 sieht man Materialien,
die eine Bandlücke in diesem Bereich besitzen, somit also auch Strahlung der
gewünschten Wellenlänge emittieren können.
Abbildung 8: Energielücke über der Gitterkonstante einiger Materialien mit
Energielücken im UVC Bereich, II-VI Halbleiter, Diamant,Gruppe-III-Nitride
[4, 5, 6, 7]
Zum einen könnte sich MgO als Material eignen, des Weiteren II-VI Halbleiter
wie BeSe und MgS, Diamant und die Gruppe- III-Nitride. In den folgenden
Kapiteln wird auf die Eigenschaften und die Anwendbarkeit dieser Materialien
für LED Bauelemente ausführlicher eingegangen.
Zunächst soll aber noch der Begriff der Quanteneffizienz eingeführt werden. Bei
Leuchtdioden ist dies das gängige Vergleichskriterium und wird wie folgt definiert:
innere Effizienz:
ηint =
Anzahl emittierte P hotonen aktive Zone
Anzahl injezierte Elektronen
Auskoppeleffizienz: ηout =
Anzahl emittierte P hotonen LED
Anzahl emittierte P hotonen aktive Zone
externe Effizienz: ηext =
Anzahl emittierte P hotonen LED
Anzahl injezierte Elektronen
Die externe Quanteneffizienz gibt also das Verhältnis der optischen Ausgangsleistung zur elektrischen Eingangsleistung an.
3.1
Oxide und II-VI Halbleiter
Obgleich die Bandlücken einiger Oxide in etwa in der richtigen Grössenordnung
für UV Dioden liegen, eignen sie sich dennoch nicht als Diodenmaterial, da sie
nicht dotierbar und nicht elektrisch leitend sind.
7
Die II-VI Halbleiter BeSe und MgS haben Bandlücken im UVC Bereich von
5,9 eV (BeSe) und 4,5 eV (MgS). Das Problem dieser Verbindungen ist, dass die
Gitterenergie etwa der Emissionsenergie entspricht. Das Material degradiert bei
Emission und hat folglich eine kurze Lebensdauer.
3.2
Diamant
Diamant ist ein indirekter Halbleiter mit einer Bandlücke von 5,5 eV. In Abb.
9 sieht man eine aus Diamant realisierte pin (p-dotiert, intrinsisch, n-dotiert)
Diode und deren Emissionsspektrum. Die p-Dotierung erfolgte mit Bor und die
n-Doteriung mit Phosphor.
Abbildung 9: Schematischer Aufbau einer Diamant pin LED und Emissionsspektrum. Exzitonenemission bei etwa 235 nm [7]
Auffallend ist, dass die emittierte Wellenlänge von ungefähr 235 nm etwas über
der liegt, die man bei einer Bandlücke von 5,5 eV erwarten würde. Der Grund
dafür ist die bei Diamant dominierende Exzitonen-Phononen Emission. Dadurch
lassen sich auch bei der Diamant-LED trotz der indirekten Bandlücke ähnliche
Wirkungsgrade wie bei LEDs aus direkten Halbleitermaterialien mit vergleichbarer Emissionswellenlänge erreichen.
3.3
Gruppe-III-Nitride
Die Gruppe-III-Nitride liegen in der Wurtzit-, Zinkblende- und NaCl-Struktur
vor, wobei die Wurtzitstruktur die stabilste ist und auch die, deren Bandlücke in
dem für UVC LEDs interessanten Bereich liegt. Hexagonales BN und AlN liegen
direkt im Emissionsbereich, durch Verbindungen von AlN und GaN (AlGaN)
und AlN und InN (AlInN) erreicht man aber auch Emission bei Wellenlängen im UVC Bereich. AlGaN ist durchaus die verbreitetere Verbindung da die
Gitterkonstanten sehr nahe beieinanderliegen. Dies bewirkt eine sehr geringe
Gitterfehlanpassung und ermöglicht damit das Wachstum qualitativ hochwertiger kristalliner Strukturen. Durch die geringe Defektdichte erreicht man eine
bessere Effizienz der Leuchtdioden.
8
Abbildung 10: Energielücke über Gitterkonstante, Abstimmung der Bandlücke
durch Komposition von AlGaN und AlInN möglich
Eigenschaften wie eine hohe Elektronenbeweglichkeit, hohe thermische Leitfähigkeit und hohe thermische und chemische Stabilitäten machen die GruppeIII-Nitride zu interessanten Materialien für Leuchtdioden. Problematisch ist das
Wachstum. Die Gitterfehlanpassung zu den häufig benutzen Substraten SiC und
Saphir ist sehr hoch, GaN/Saphir hat z.B. eine Gitterfehlanpassung von 16%
in der c-Achse. Durch die, aufgrund der guten thermischen Stabilität notwendigen, hohen Wachstumstemperaturen wird die Qualität des Kristalls weiter
beeinträchtigt. Beim Abkühlen kann es nämlich wegen unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der Nitride und des Substrats zu Rissen und Brüchen des Kristalls kommen, was eine hohe Defektdichte mit sich führt und die
Effizienz mindert. Auch ist die Dotierung bei hohen Wachstumstemperaturen
durch Vibrationseffekte der Moleküle schwierig. Die p-Dotierung wird zusätzlich erschwert durch Selbstkompensation bei zu hoher Dotierung. Des Weiteren
bilden sich Mg:H Komplexe, die elektrisch isolierend sind und eine Passivierung
der Akzeptoren bewirken. Durch Ausglühen können diese wieder aktiviert werden.
Einige für den Bau optoelektronischer Bauelemente wichtige Eigenschaften, sind
in Tabelle 1 zusammengefasst.
Energielücke [eV]
p:Störstellentiefe Mg
n:Störstellentiefe Si
Elektronenbeweglichkeit
Löcherbeweglichkeit
GaN
3,45
170 meV
12-17 meV
ca.600 cm2 /V s
ca.80 cm2 /V s
AlN
6,1
0,5 eV
26 meV
ca.450 cm2 /V s
10 cm2 /V s
BN
5,8
?
?
?
?
Tabelle 1: Eigenschaften der Gruppe-III-Nitride,[6, 8, 9, 10, 11]
9
Man erkennt, dass die Störstellentiefe sehr hoch ist und von GaN zu AlN deutlich zunimmt. Somit ist eine hohe elektrische Anregung nötig. Die Elektronenbeweglichkeiten sowie die Löcherbeweglichkeiten nehmen von GaN zu AlN ab,
die Löcherbeweglichkeit ist aufgrund der grösseren Masse der Löcher kleiner.
Gerade hohe Beweglichkeiten wären für verstärkte Rekombination sehr günstig
da man bei möglichst geringem Strom eine hohe Lichtausbeute erreichen will.
Hexagonales Bornitrid ist Gegenstand der aktuellen Forschung. Der Wert der
Energielücke stammt von Watanabe et al. [6], Informationen über weitere Eigenschaften wurden nicht gefunden.
3.3.1
AlGaN LED
Abbildung 11: Schematischer Aufbau einer AlGaN LED und Elektrolumineszenzspektren für aktive Zonen mit verschiedenem Aluminiumgehalt [12]
In Abb. 11 ist der schematische Aufbau einer AlGaN LED zu sehen. Auf das
Substrat wurde ein AlGaN/AlN Übergitter aufgewachsen, um die Gitterfehlanpassung zu minimieren. Danach folgt eine n-dotierte AlGaN Schicht zur Verbesserung der lateralen elektrischen Leitfähigkeit und eine Confinementstruktur
aus einer n-dotierten AlGaN Schicht, der aktiven Zone, und einer p-dotierte
AlGaN Schicht. Zuletzt folgt eine weiter Schicht zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit. Die aktive Zone besteht aus einer Quantentopfstruktur aus
Alx Ga1−x N . Je nach Aluminiumgehalt kann die Emissionswellenlänge variiert
werden und verschiebt sich bei steigendem Aluminiumanteil zu niedrigeren Wellenlängen.
Wie in Abbildung 12 gezeigt, liegt die externe Quanteneffizienz dieser AlGaN
LEDs noch unter 2 %. Im Vergleich zu Effizienzen der LEDs im sichbaren Bereich (InGaN), die bis zu 99 % erreichen, ist dies noch sehr niedrig. Die externe
Quanteneffizienz nimmt zu kleineren Wellenlängen, also mit steigendem Aluminium gehalt in der aktiven Zone, ab. Dennoch wurden auch AlN LEDs realisiert.
10
Abbildung 12: Externe Quanteneffizienz GaN basierter LEDs mit Emission im
sichtbaren und UV Spektralbereich nimmt mit steigendem Aluminiumgehalt ab
[13]
3.3.2
AlN LED
Abbildung 13: Schematischer Aufbau einer AlN pin LED und Elektrolumineszensspektrum. Emission bei 210 nm[11]
Taniyasu et. al haben 2006 eine LED mit der bisher niedrigsten erreichten
Wellenlänge von 210 nm veröffentlicht [11]. Die AlN-LED besteht aus einem
SiC-Substrat, einer undotierten AlN Schicht, um die Gitterfehlanpassung zu
vermindern, einem n-dotierten AlN/AlGaN Übergitter zur Verbesserung der lateralen elektrischen Leitfähigkeit, einer pin Struktur (p-dotiert, intrinsisch,
n-dotiert) und einem p-dotierten AlN/AlGaN Übergitter zur Verbesserung der
elektrischen Leitfähigkeit. Die aktive Zone besteht also aus einer undotierten
11
AlN Schicht.
Die Leistung dieser LED ist allerdings sehr niedrig, sie liegt bei 0,02 µW bei
einem Strom von 40mA. Zum Betrieb der LED braucht man 40V bei 20mA.
Gewünscht sind Spannungen von weniger als 5V. Dementsprechend niedrig ist
auch die externe Quanteneffizienz mit 10−6 %.
Es gibt einige Möglichkeiten zur Verbesserung der externen Quanteneffizienz.
Wie am Anfang des Kapitels erläutert, setzt sich diese aus der inneren Effizienz
und der Auskoppeleffizienz zusammen. Wichtiger ist vorerst die Verbesserung
der inneren Effizienz, da man zunächst strahlende Rekominationen erzeugen
muss, um das Licht dann auch auskoppeln zu können.
Möglichkeiten stellen zum einen die Verwendung von AlN als Substrat dar. Damit würde eine Gitterfehlanpassung vermieden werden, was einer Effizienzsteigerung um den Faktor 102 entspräche [11]. Des Weiteren kann man versuchen mit
anderen Materialien wie z.B. Be, Cd, Zn, C zu dotieren, um die Löcherkonzentration und damit auch die strahlende Rekombination zu erhöhen . Eine weitere
Verbesserung würden Confinement Strukturen wie Heterostrukturen bringen, da
diese die Ladungsträgeraufenthaltswahrscheinlichkeit in der aktiven Zone stark
erhöhen. Dazu bräuchte man allerdings ein Material mit einer grösseren Bandlücke als AlN, das sich gut als Verbindung mit diesem wachsen lässt.
Die Auskoppeleffizienz lässt sich durch die Bauform der LED verbessern oder
durch das Wachstum möglichst dünner transparenter Schichten. Um Totalreflektion beim Übergang von der aktiven Schicht in die Umgebung zu vermeiden, kann man eine Epoxydharzschicht aufbringen deren Brechungsindex
zwischen dem der aktiven Schicht und dem der Luft liegt.
3.3.3
BN LED
Hexagonales Bornitrid (hBN) hat eine direkte Bandlücke bei etwa 5,8 eV. Im
Lumineszenzspektrum eines Bornitird Einkristalls (siehe Abb. 14) ist bei dieser
Energie, die einer Wellenlänge von 215 nm entspricht, die Intensität am grössten.
Die Herstellung von BN LEDs ist sicherlich in naher Zukunft möglich.
Abbildung 14: Absorptions- und Lumineszensspektrum eines BN Einkristalls,
grösste Intensität bei 215 nm [6]
12
AlBN ist eine weitere interessante Verbindung, da sie als mögliches Material
für Confinementstrukturen für BN LEDs dienen könnte. Problematisch ist allerdings auch hier das Wachstum, die höchste bisher erreichte Borkonzentration
liegt bei 1,5 % [14].
Die Gruppe-III-Nitride stellen wichtige Materialien zur Herstellung von Leuchtdioden dar. In den nächsten Jahren sind sicherlich viele neue Erkenntnisse, sowohl über deren Eigenschaften, als auch das Wachstum zu erwarten, die die
wirtschaftliche Herstellung von Nitrid basierten UV LEDs ermöglichen.
4
Vergleich UV LED zu Quecksilberniederdrucklampe
Vergleicht man die heutzutage gebräuchlichen Quecksilberniederdrucklampen
mit LEDs liegen die Vorteile abgesehen von dem hohen Wirkungsgrad der
Quecksilberlampen von 40% deutlich auf der Seite der LEDs. Deren Lebensdauer beträgt mehrere zehntausend Stunden, also mehr als die der der Quecksilberlampen (8,000h). Sie sind umweltfreundlicher und bedürfen keiner teuren
Entsorgung. Zudem sind LEDs kompakt und, da sie mit Gleichstrom betrieben
werden können, nicht an ein Stromnetz gebunden. Damit ist auch die Möglichkeit gegeben, sie mit Photovoltaikzellen zu speisen und mobil einzusetzen. Sind
die Wachstumsparameter erst einmal optimiert, lassen sie sich auch kostengünstig herstellen.
5
Anwendung
Wie schon erläutert können LEDs mit Eingangsspannungen von einigen Volt aus
Photovoltaikzellen betrieben werden. Exemplarisch ist dies in Abb. 15 gezeigt.
Abbildung 15: Aufbau einer Anordnung von LEDs zur Wasserdesinfektion,
Stromerzeugung durch Photovoltaikelement [15]
Eine Idee zur Anwendung ist die LEDs ringförmig um die Wasserleitung anzuordnen, sodass das Wasser diese keimfrei verlässt. Bei einer Leistung von etwa
10W könnten so etwa drei bis vier Liter Wasser pro Sekunde desinfiziert werden.
Durch die hohe Lebensdauer von einigen zehntausend Stunden, was mehreren
Jahren entspricht, reicht diese Anordnung für eine lebenslange Wasserdesinfektion.
13
6
Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wasserdesinfektion mit UV Licht
gut funktioniert und eine schonende Methode der Desinfektion ist. UV LEDs
bieten eine umweltschonende und kostengünstige Alternative zu Quecksilberniederdrucklampen, die heutzutage die weitverbreitetste UVC Strahlungsquelle
sind. Die Effizienz der Leuchtdioden muss allerdings stark verbessert werden,
um eine wirtschaftliche Produktion zu ermöglichen. Man kann gespannt auf die
Forschung der nächsten Jahre blicken.
Literatur
[1]
http://www.theglobaleducationproject.org
[2]
http://www.heraeus-noblelight.com
[3]
http://www.bgc-jena.mpg.de
[4]
www.http://www.semiconductors.co.uk
[5]
http://www.oxmat.co.uk
[6]
Watanabe et al.. Nature 3, (2004)
[7]
http://www.aist.go.jp
[8]
Nakami et al..Applied Physics Letters 89 (2006)
[9]
Götz et al..Applied Physics Letters 68, 5 (1996)
[10]
Götz et al..Applied Physics Letter 68, 22 (1996)
[11]
Taniyasu et al.. Nature 441, 325-328 (2006)
[12]
http://cqd.eecs.northwestern.edu/research/nitride.php
[13]
Kneissl. Manuscript for publishing in the Journal World Water & Environmental Engineering (2008)
[14]
Akasaka et al..Applied Physics Letters 88 (2006)
[15]
Private Kommunikation
14