미국 에너지 독립 및 보안법과 EU 에코 디자인 디자인 지침을 이행하기 위해 인공 조명 시스템은 백열 램프에서 에너지 절약 램프 (CFL) 및 LED로 전환하여 에너지를 절약하고 온실 가스 배출을 줄였습니다. 기존 백열 전구와 비교할 때 에너지 절약 램프 (CFL) 및 발광 다이오드 (LED)와 같은 새로운 전구는 에너지 소비의 70-85 %를 절약하고 서비스 수명을 크게 늘릴 수 있으므로 큰 에너지 절약 잠재력. 그러나이 새로운 전구는 기존의 전구 디자인보다 훨씬 복잡하며 환경에 악영향을 줄 수 있으며 가전 제품과 비교할 수 있습니다. CFL 및 LED 구성 요소에는 더 많은 금속이 포함되어 있습니다. 이 구성 요소는 불확실성의 환경 영향에 대한 잠재력을 가지고 있습니다. 작업 수명에 도달 할 때 특별한 규정이 필요합니까? 폐기해야합니까? 이 달에 발표 된 성림 림 (Sung-RinLim) 등의 "Environ. Science and Technology"(Environ.Sci.Technol.)는 "LED의 잠재적 환경 영향 : 금속 자원 또는 독성 유해 폐기물"을 발표했다.
통합 된 전구 (일반적인 백열등, LED 및 에너지 절약 램프)의 세 영역에서 환경 및 자원 평가를 결합했습니다. 에너지 절약 램프는 더 많은 비스무스, 구리 (주로 코일 및 인쇄 회로 기판), 철, 납 (인쇄 배선 보드 및 땜납), 수은 (나선 에너지 절약 램프), 인, 안티몬 (형광) 및 아연 (보호 코팅) 강철). LED 전구에는 더 많은 알루미늄 (방열판), 게르마늄 (LED 칩), 게르마늄, 크롬 (스테인레스 스틸), 구리 (코일), 갈륨 (LED 칩), 금 (LED 와이어), 철, 납 (인쇄 회로 기판), 인,은 (반사 코팅) 및 아연 (보호 층). 백열 전구는 텅스텐 (필라멘트)과 니켈입니다. 따라서 에너지 절약 램프와 LED 램프의 에너지를 재활용해야합니다. 에너지 절약 램프 및 LED 전구에 대한 폐기물 관리 정책에는 폐기 된 전구에 대한 제조업체의 재활용 시스템 또는 "예금 환불"시스템이 포함되어야합니다. 또한 제품에 잠재적 인 위험을 표시하고 올바른 가정용 폐기물로 처리하지 않도록 올바른 폐기물 분류 및 재활용 시스템에 넣으십시오. 환경 프로그램을위한 설계 (DfE)는 1992 년 미국 환경 보호국이 인간과 환경에 대한 오염 및 오염 위험을 방지하기 위해 개발 한 프로젝트입니다. DfE는 제품 관리에서 재활용, 재활용에 이르기까지 설계 프로세스 중에 제품 수명주기 내 환경 품질 문제를 고려해야 환경에 대한 영향을 줄입니다. TCLP (폐기물 독성 특성 용해 절차)는 매립지에서 토지 용해를 통해 지하수로 들어가는 과정을 시뮬레이션하는 미국 환경 보호국의 테스트 방법입니다. 위의 테스트 후 LED 전구는 금,은, 비스무트 및 구리를 필요로하며, 이는 백열 램프보다 에너지 소비가 2 배 높고 에너지 절약 램프보다 2-5 배 높습니다.
에너지 절약 램프의 경우 자원 소비에 큰 영향을 미치는 재료는 구리입니다. 은과 금은 희귀 금속이며 유럽 연합의 자원 위기에 대한 재료로도 등재되어 있습니다. 미국의 구리는 아직 위기의 수준에 도달하지 못했지만 에너지 절약 램프 및 LED에서 구리의 양은 매우 높으며 다른 금속 재료의 경우 1-6 배 크기입니다. 또한 걱정. LED 전구에서 가장 일반적인 금속 함량은 알루미늄, 탄탈륨, 크롬 및 갈륨이며, 이는 총 자원 소비에 크게 영향을 미치지 않습니다. 여기서 갈륨의 전 세계 매장량은 공급 위험을 고려할 때 상당한 것으로 간주되지만 갈륨은 보크 사이트 처리의 부산물로만 얻어지기 때문에 여전히 위기에 직면 할 수있는 물질로 간주됩니다. 및 아연 광석. . 반대로, 희토류 원소이지만, 세계에서 여전히 풍부하고 스트론튬의 양이 매우 적기 때문에 위기 물질이 아닐 가능성이 높습니다. LED와 에너지 절약 램프가 현재 속도로 백열 전구를 계속 교체하면 금,은, 안티몬 및 구리 자원의 공급이 충분하지 않아 상당한 자원 소비가 발생합니다. 금은 전기 열 임피던스가 낮기 때문에 주로 LED 칩의 전극 와이어를 연결하는 데 사용됩니다. 은은 LED를위한 우수한 반사 코팅 재료입니다. LED 칩의 핵심 재료입니다. 구리는 코일 및 인쇄 회로 기판의 LED 및 에너지 절약 램프에 사용됩니다. 따라서 DfE에서 이러한 보조 구성 요소 (비 조명 기술 자체)는 정보 및 통신 산업에서 광섬유 케이블이 구리 케이블을 대체하는 것처럼 금속 함량을 줄이기위한 개조 및 혁신을 약속합니다.
실제 제품에서 성공적인 DfE의 추가 예는 미국 EPADfE 웹 사이트에서 찾을 수 있습니다. LED 및 에너지 절약 램프에서 회수 된 귀금속이 재활용 될 수 있도록 구성품 기술을 개조하는 것 외에도 재활용 기술 및 관리 전략을 따라야합니다. 기존의 미국 연방 및 캘리포니아 주 정부 규정에서 이러한 전구 제품을 유해 폐기물로 분류 할 수 있는지 여부를 평가하기 위해 수명주기 영향 및 위험 기반 평가 방법을 적용합니다. 수명주기 영향 기반 접근 방식은 LCA에서 원소의 독성 가능성을 정량화하는 기존 수명주기 평가 (LCA)와 다릅니다. 에너지 절약형 램프와 LED 램프는 손실 될 수있는 납이 극도로 과도하고 (각각 안전 기준이 5 인 동안 132mg / L 및 44mg / L) 높은 수준의 구리 (111000)로 인해 유해 폐기물로 분류 될 수 있습니다. mg / kg 및 31600mg / kg, 안전 표준은 2500), 납 (CFL 전구의 경우 3860mg / kg, 안전 표준의 경우 1000) 및 아연 (CFL 전구의 경우 34500mg / kg, 안전 표준의 경우 5000), 백열 전구는 위험하지 않다. 의. CFL 전구의 결과에서, 전구의 수은 증기는 고려되지 않았으며 실험 샘플의 제조 동안 포획이 수행되지 않았다. 백열등에 비해 에너지 절약형 램프와 LED 램프는 높은 알루미늄, 구리, 금, 납,은 및 아연으로 인해 자원 고갈 및 독성 가능성이 높습니다. LED는 주로 구리와 알루미늄의 존재로 인해 가장 높은 독성 잠재력을 가지고 있으며, 주요 금속은 구리이기 때문에 에너지 절약 램프가 뒤 따릅니다. 이러한 결과는 독성 전위차계 (TPI)의 결과와 다릅니다. TPI의 결과는 에너지 절약 램프의 가장 높은 독성이 주로 아연과 구리를 포함하고 구리 함유 LED가 원인 일 수 있음을 나타냅니다. 백열 전구에는 알루미늄, 구리 및 니켈이 포함되어 있지만 그 양은 매우 적고 독성 가능성이 적습니다. 에너지 절약 램프는 인체 독성 및 생태 독성 가능성이 가장 높으며 LED가 그 뒤를 잇습니다.
에너지 절약 램프의 인간 독성 및 생태 독성은 각각 LED보다 2.5 배 및 1.3 배 높으며 백열 램프의 경우 2 배입니다. 전구에서 다양한 금속 원소가 인간 독성 및 생태 독성에 대한 상대적 기여도를 조사했다. 아연과 구리가 각각 89, 98 %, 74-89 %로 가장 높았습니다. 요약하면, 에너지 절약 램프와 LED 램프의 환경 영향은 각각 백열 램프보다 3 ~ 26 배, 2-3 배 높습니다. 전반적인 자원 소비와 독성 가능성을 줄이려면 현재 에너지 절약 램프와 LED 전구 기술을 추가로 개발해야합니다.
혜택과 비용의 균형에 대한 포괄적 인 평가는 알루미늄, 구리, 금, 납,은 및 아연의 사용을 최소화하면서 DfE 수명주기의 관점에서 대체 재료를 찾아야한다는 것을 시사합니다. 또 다른 방법은 수명이 긴 에너지 절약 램프와 LED 전구를 개발하여 새로운 자원의 사용과 폐기물의 양을 줄이는 것입니다. 따라서 조명 제품 개발에서 보호 및 지속 가능한 개발 정책에 따라 에너지 효율을 높이는 것 외에도 성능과 수명에 영향을 미치지 않으면 서 위험과 희귀 금속 함량을 줄이는 기술에 중점을 두어야합니다. 자원 회수의 관점에서 볼 때 전구의 일부 금속은 실제로 매우 제한적입니다. 따라서, 유독성 물질, 금속의 함량을 줄이거 나 램프의 수명을 연장하기 위해 적절한 폐기물 관리 조치 또는 혁신적인 기술의 사용이 시급하다.
