Czy diody LED są szkodliwe dla środowiska?

W licznych dokumentach podkreśla się ekologiczny aspekt oświetlenia diodowego i samych diod. Z pewnością jest to w dużej mierze wynik mniejszego zużycia energii, mniejszych gabarytów tych elementów oraz większej trwałości. W porównaniu ze świetlówkami i lampami fluorescencyjnymi diody nie zawierają też rtęci, co z pewnością jest dużą zaletą.

Biorąc pod uwagę, że w urządzeniach i aplikacjach oświetleniowych liczba diod jest bardzo duża w porównaniu do tradycyjnych źródeł światła, należy uważnie kontrolować to czy nie zawierają one nawet niewielkich ilości szkodliwych substancji. Skoro podświetlenie typowego telewizora LCD opiera się na 100-200 diodach, a w zamienniku typowej świetlówki 40W liczba diod sięga 100, jasne staje się, że nawet niewielkie stężenia jednostkowe dla diody mogą sumarycznie okazać się toksyczne.

Badania w USA...

Według badań uczonych amerykańskich w diodach LED oprócz dużych ilości żelaza zawarte są znaczne ilości substancji niebezpiecznych takich jak Pb, As, Cu, Ni. W wysokiej koncentracji ołów (8103 mg/kg) potencjalnie może przyczynić się do zachorowania na różne rodzaje nowotwory, uszkodzenie centralnego układu nerwowego, choroby nerek oraz wszelkiego rodzaju alergii. Podobnie miedź i nikiel w dużych ilościach mogą spowodować ciężkie alergie, uszkodzenia płuc, wątroby i również centralnego układu nerwowego.

Zespół naukowców z Departament of Population Health and Disease Prevention UCI, dokonywał badań dostępnych w handlu diod LED. Przeprowadzono badania, mające na celu stwierdzenie, czy zawarte w nich substancje mogą być niebezpieczne w świetle ustawodawstwa federalnego USA (TCLP) oraz stanowego Kalifornii (TTCL).

Tabela. 1. Wyniki analizy zawartości metali w diodach LED wysokiej jasności (mg/kg)

Do badania wybrano 9 typowych diod LED o przeciętnej wadze wynoszącej 300 mg. Wybrano diody o różnej barwie i intensywności świecenia. W każdej diodzie przebadano 20 metali (tab. 1). Analizę wykonano technikami spektroskopowymi. Aby ocenić potencjalny poziom toksyczności kierowano się kryteriami amerykańskiej agencji ds. ochrony środowiska TCLP, która pozwala oszacować zgodnie z przepisami federalnymi poziom stężenia substancji, które mogłyby zostać wypłukane na składowiskach śmieci, oraz do kryteriów departamentu d/s kontroli substancji toksycznych stanu Kalifornia TTLC. Stwierdzono, że większość diod LED można zaklasyfikować jako odpady niebezpieczne w świetle przepisów stanowych Kalifornii, jednak nie w świetle amerykańskich przepisów federalnych.

... i w Polsce

Tabela 2. Wyniki analizy zawartości metali w diodach LED (mg/kg), ITME 2011

W Laboratorium Charakteryzacji Materiałów Wysokiej Czystości ITME przeprowadzono analizę diod LED obecnych na polskim rynku. Badano diody czerwone, niebieskie i żółte. Oznaczano w nich takie same pierwiastki jak w badaniach w USA, a więc: Al, Sb, As, Ba, Ce, Cr, Cu, Gd, Ga, Au, In, Pb, Hg, Ni, P, Ag, W, Y, Zn oraz dodatkowo Sn i Mn. Stosowano również metody spektroskopowe, wyniki analizy przedstawiono w tabeli 2. Z powodu braku polskich norm otrzymane wyniki porównywano z normami stanu Kalifornia TTLC.

Zawartość Cu i Ag przekroczyła dopuszczalne granice TTLC we wszystkich diodach, a zawartość Ni przekroczyła dopuszczalne granice TTLC w diodach niebieskich i żółtych. Poza tym we wszystkich diodach stwierdzono obecność Cr i Pb oraz duże ilości Mn. W diodach czerwonej i żółtej stwierdzono duże ilości Sn. W żadnej z analizowanych diod nie wykryto: Sb, As, Ba, Ce, Gd, Ga, Au, In, Hg, P, W i Y.

Jak wynika z porównania tabel 1 i 2 diody analizowane w Laboratorium ITME różnią się znacznie pod względem składu chemicznego od diod badanych w USA. Badane próbki pochodziły od znanych producentów tajwańskich. Należy oczekiwać, że skład diod będzie się różnił w zależności od ich wytwórcy.

Wanda Sokołowska, Agata Karaś, Izabela Zalewska, Joanna Harasimowicz-Siemko