UV LEDによる除菌

従来、短波長のUVA、UVB、UVC光は水銀ランプにより生成されていましたが、現在ではLED（発光ダイオード）技術を使用する方が、より効率的で環境に優しく安全です。水銀放電ランプは電力の約20％しか紫外線に変換できず、残りは赤外線として失われるので、狭い場所で使用すると熱が発生し不快です。また、非常に高い励起電圧で作動するため、特に湿気の多い環境では安全上の問題があります。有毒な水銀蒸気を含んでいるためリサイクルが難しく、壊れやすいという欠点もあります。

一方、UV LEDは、水銀放電ランプに比べて柔軟性が高く、堅牢で、耐湿性に優れ、低電圧で動作し、コスト面でも優れています。また、UVA（315-380nm）、UVB（280-315nm）、UVC（200-280nm）またはこれらの混合波長を発生させることができ、異なるタイプのLEDを選択することで、より簡単に調整することができるのも大きな利点です。同じデザインのUVランプでも、MRSAなどの二次感染を治療するために、皮膚や目に有害な影響を与えず低線量の近可視光UVAを照射したり、RNA/DNA分子のピーク吸収波長である265nmに微調整して、ウイルスやバクテリアの複製を阻止する高強度UVCを照射したりすることができます。また、LEDは水銀灯に比べて調光しやすく、より正確な照射が可能です。

他の可視光ハイパワーLEDと同様に、UV LEDは定電流で駆動する必要があります。輝度は、LEDに加わる電圧ではなく、LEDを流れる電流に直接比例します。この曲線は常に非線形なので、定電圧で動作させた場合はLEDの順方向電圧がわずかに変化しただけでも、、LEDを流れる電流は大きく変化します（図2）。さらに、順方向電圧は温度によって変化し、その度合いは同じメーカーのLEDであっても個体差があります。

しかし、LEDが定電流で駆動されていれば、順方向電圧が変化しても全体の電流（つまり照度）は変わりません。LEDドライバーは、LED特性の変化やドリフトを自動的に補正し、光の出力レベルを一定に保ちます。これは、単一のLEDだけでなく、同じ電流を共有する複数のLEDチェーンにも当てはまります。

可視光LEDと紫外線LEDの主な違いは、動作電圧範囲です。350mAや700mAの可視光LEDは、通常、DC3〜4Vの順方向電圧で光り始めますが、よりエネルギーの高いUV LEDは、通常、DC5〜6Vの順方向電圧を必要とします。つまり、例えば5個の高出力LEDと350mAの定電流でLEDランプを組み立てる場合、同じ数の可視光LED用よりもUV LEDの方が高い電圧電源が必要になるということです（図3）。

高輝度LEDをストリングスで並列に動作させることは、ストリングスの各レッグの合計順方向電圧の違いにより各レッグに流れる電流が不均衡になるためお勧めできません。より高い輝度が必要な場合は、単純にLEDを直列に追加して、すべてのLEDの電流（輝度）が一定になるようにします。しかし、長いストリングを作るためには、より高い電源電圧が必要になるというデメリットもあります。

一方、順方向電圧が大きく異なっていても、すべてのLEDの定格電流が同じであれば、UV LEDと可視光LEDを同じストリングに混在させても構いません。これは、白色またはカラーLEDをチェーンに含めることで、UV LEDが作動していることを目に見える形で警告するのに役立ちます。また、LEDのビームパターンの広がりを明確に示すことで、アプリケーションの領域をより容易に確認することができます。

RECOMのRCDE-48-xxxは、あらかじめキャリブレーションされた最大出力電流350 mA、700 mA、または1050 mAと、最大DC60 Vの入力電圧（最大10個のUV LEDを駆動するのに十分な電圧）を提供します。RCDE-48シリーズは、非常に低価格でありながら、イネーブル/ディセーブルとしても使用可能な調光入力ピンを備えています（プルローで出力をオフにし、オープンのまま、またはプルハイでオンにします）。



また、RCDE-48のLEDドライバーは高効率（最大97％）であるため、バッテリー駆動の紫外線・可視光ランプを容易に構築し長時間使用することが可能です。

十分な機能を備えた主電源式UV殺菌灯は、50mm²以下のプリント基板上に、3つの低コストRECOM部品とシンプルなICタイマーを使って簡単に作成することができます（図6）。

• RAC20-48SKは、AC85V～264Vのユニバーサル入力、ヒューズ・EMIフィルタ内蔵、DC48Vの安定化・短絡防止出力を備えた基板実装型AC/DC電源です。
• RCDE-48-xxx基板実装型LEDドライバ（定電流出力、リニア調光/イネーブル入力、最大LED駆動電流350 mA、700 mAまたは1050 mA）。
• R-78HE5.0-0.3は、DC48Vの電源電圧を300mAでDC5Vに効率よく落とすための基板実装型スイッチング・レギュレータ・モジュールで、ヒートシンクは不要です（リニア・レギュレータは、このような大きな電圧降下があると熱暴走する可能性があります）。

その回路ブロック図を以下に示します。



調光制御を必要としないUV殺菌アプリケーションでは、AC/DC定電流LEDドライバを使用することができます。RECOMは低価格で安全認証取得済の20W定電流LEDドライバを高さ13mmの超薄型パッケージで提供していますので、UVC LED基板とドライバの一式を、小型UVC照射チャンバーの天井に簡単に組み込むことができます。