用于運(yùn)行用于產(chǎn)生紫外輻射的燈單元的方法以及適合于此的燈單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行用于產(chǎn)生紫外輻射的燈單元的方法，該燈單元具有:帶有放電空間的氣體放電燈，所述放電空間對(duì)于水銀儲(chǔ)備(Quecksi Iberdepot)是可進(jìn)入的；電子鎮(zhèn)流器和可經(jīng)由控制單元調(diào)節(jié)的用于對(duì)氣體放電燈進(jìn)行調(diào)溫的調(diào)溫元件，其中氣體放電燈利用燈電流和燈電壓來(lái)運(yùn)行。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行所述方法的燈單元，具有:帶有放電空間的氣體放電燈，所述放電空間對(duì)于水銀儲(chǔ)備是可進(jìn)入的；電子鎮(zhèn)流器和可經(jīng)由控制單元調(diào)節(jié)的用于對(duì)氣體放電燈進(jìn)行調(diào)溫的調(diào)溫元件。
【背景技術(shù)】
[0003]已知的用于產(chǎn)生紫外輻射的氣體放電燈具有由石英玻璃制成的具有放電空間的管狀的放電容器，以及兩個(gè)布置在放電空間中的電極。放電空間利用填充氣體、例如惰性氣體來(lái)填充。
[0004]在氣體放電燈中，發(fā)射功率尤其與放電空間中的水銀分壓相關(guān)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)較高的運(yùn)行溫度，在多個(gè)氣體放電燈中將水銀以固態(tài)的汞齊合金的方式引入到放電空間中。在放電空間中，在水銀儲(chǔ)備中液態(tài)地或固態(tài)地存在的水銀和在放電空間中氣態(tài)地存在的水銀之間出現(xiàn)平衡。水銀在汞齊中的鍵合影響放電空間中的水銀分壓的溫度相關(guān)性并且原則上有助于，在具有汞齊儲(chǔ)備的氣體放電燈中能夠?qū)崿F(xiàn)高的功率和功率密度。
[0005]然而，在具有汞齊儲(chǔ)備的氣體放電燈中，在汞齊中鍵合的和自由的水銀之間的平衡與氣體放電燈的運(yùn)行溫度、尤其與汞齊儲(chǔ)備的溫度相關(guān)。存在最優(yōu)的運(yùn)行溫度，其中氣體放電燈的發(fā)射功率是最大的。
[0006]氣體放電燈的影響運(yùn)行溫度的參數(shù)、例如標(biāo)稱電壓和標(biāo)稱電流雖然關(guān)于預(yù)設(shè)的環(huán)境條件針對(duì)適當(dāng)?shù)陌l(fā)射功率來(lái)設(shè)計(jì)。然而這僅在下述情況下適用:實(shí)際的環(huán)境條件大致對(duì)應(yīng)于預(yù)設(shè)的環(huán)境條件。氣體放電燈的運(yùn)行參數(shù)實(shí)際上通常受環(huán)境條件的影響。過(guò)度的升溫例如在高的環(huán)境空氣溫度的情況下或者在將氣體放電燈安置在狹小的空間的情況下出現(xiàn)。這能夠引起，氣體放電燈不再以其運(yùn)行最優(yōu)來(lái)運(yùn)行。
[0007]為了在氣體放電燈運(yùn)行期間確保與環(huán)境條件無(wú)關(guān)的最大的發(fā)射功率而提出，經(jīng)由調(diào)溫元件調(diào)節(jié)汞齊儲(chǔ)備的溫度。因此，例如從DE 101 29 755 Al中已知一種用于具有調(diào)溫點(diǎn)的T5熒光管的運(yùn)行設(shè)備，其中在調(diào)溫點(diǎn)的區(qū)域中布置有用于確定溫度的溫度傳感器。根據(jù)所確定的溫度，調(diào)溫點(diǎn)經(jīng)由可調(diào)整的燈絲加熱裝置來(lái)調(diào)溫，由此確保熒光管中的最優(yōu)的水銀蒸汽壓力。
[0008]此外，從WO 2005/102401 A2中已知一種具有UV燈的殺菌設(shè)備，其中為了監(jiān)控UV燈的燈管的表面溫度而設(shè)有溫度傳感器。溫度傳感器被固定在燈管上。此外，殺菌設(shè)備也包括用于測(cè)量UV燈的UV輻射發(fā)射的UV傳感器。為了確保燈的最優(yōu)的運(yùn)行溫度和發(fā)射功率，在其中提出，將燈根據(jù)所確定的溫度經(jīng)由通風(fēng)單元冷卻或加熱。
[0009]然而，被布置在燈的表面上的溫度傳感器僅檢測(cè)表面的溫度變化。這相對(duì)慢地進(jìn)行，使得經(jīng)由表面溫度對(duì)水銀分壓的調(diào)節(jié)具有一定的遲緩。
[0010]此外，借助UV傳感器確定輻射發(fā)射也僅受限地適合于調(diào)節(jié)和最優(yōu)化發(fā)射功率，因?yàn)閷?duì)非最大發(fā)射功率的一次的測(cè)量不允許推斷出非最大發(fā)射功率的原因。非最大發(fā)射功率的可能的原因能夠是燈的過(guò)高的和過(guò)低的溫度，使得只有在基于其他的測(cè)量的燈參數(shù)的條件下才能夠決定，是否必須冷卻或加熱燈，以便提高其發(fā)射功率。利用UV傳感器調(diào)節(jié)輻射發(fā)射因此以使用其他的傳感器(例如溫度傳感器)為條件進(jìn)而也是遲鈍的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明基于下述任務(wù):說(shuō)明一種用于以高的發(fā)射功率來(lái)運(yùn)行燈單元的方法，所述方法確?？焖俚仄ヅ溆诟淖兊倪\(yùn)行條件，所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單地并且成本適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行燈單元，并且所述方法此外能夠?qū)崿F(xiàn)燈單元的與其結(jié)構(gòu)形式無(wú)關(guān)的運(yùn)行。
[0012]此外，本發(fā)明基于下述任務(wù):提供一種燈單元，所述燈單元即使在運(yùn)行條件變化的情況下也能夠以高的發(fā)射功率運(yùn)行并且此外可簡(jiǎn)單地并且成本適當(dāng)?shù)厣a(chǎn)。
[0013]關(guān)于方法，所述任務(wù)基于開(kāi)始提及類型的方法根據(jù)本發(fā)明通過(guò)下述方式來(lái)解決:在運(yùn)行階段期間，將基本上恒定的燈電流施加在氣體放電燈上，調(diào)溫元件是用于冷卻氣體放電燈的冷卻元件，并且該方法具有下述方法步驟:
Ca)借助于電壓傳感器確定燈電壓的實(shí)際值，
(b)將燈電壓的實(shí)際值傳遞到控制單元上，
(C)將燈電壓的實(shí)際值與理論值通過(guò)控制單元進(jìn)行比較，
(d)通過(guò)控制單元將控制信號(hào)輸出給冷卻元件以用于調(diào)節(jié)冷卻功率。
[0014]氣體放電燈的發(fā)射功率首先與由氣體放電燈產(chǎn)生的等離子的溫度相關(guān)。當(dāng)氣體放電燈具有最優(yōu)的等離子溫度時(shí)，得到最優(yōu)的發(fā)射功率。因?yàn)橹苯訙y(cè)量的等離子溫度然而是不容易達(dá)到的，所以常規(guī)的燈單元在運(yùn)行期間的氣體放電或者被控制到最優(yōu)的溫度上、例如燈管的最優(yōu)的溫度上或者被控制到最優(yōu)的發(fā)射功率上。常規(guī)的燈單元對(duì)此具有用于確定溫度的溫度傳感器或用于確定發(fā)射功率的UV傳感器以及可根據(jù)確定的溫度或UV發(fā)射功率控制的調(diào)溫元件。這兩個(gè)測(cè)量參數(shù)然而僅能夠?qū)崿F(xiàn)間接地推斷出氣體放電燈的等離子溫度。其值此外與其他的影響變量、例如燈單元的幾何形狀或燈單元之內(nèi)的氣流相關(guān)。
[0015]因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，放棄借助于外部的溫度傳感器或UV傳感器對(duì)氣體放電燈的等離子溫度的間接的檢測(cè)。替代于此規(guī)定，經(jīng)由電壓傳感器對(duì)氣體放電燈的運(yùn)行溫度進(jìn)行確定，所述電壓傳感器確定在燈單元運(yùn)行期間施加在氣體放電燈上的電壓。通過(guò)電壓測(cè)量，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)直接地推斷出當(dāng)前的等離子溫度，所述電壓測(cè)量另一方面與燈單元的幾何形狀無(wú)關(guān)，使得燈單元的最優(yōu)的運(yùn)行能夠與燈單元的結(jié)構(gòu)形式無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)。通過(guò)放棄溫度傳感器或UV傳感器，此外能夠?qū)崿F(xiàn)成本適當(dāng)?shù)牟⑶液?jiǎn)單的運(yùn)行方法。此外，不考慮相對(duì)遲鈍的溫度測(cè)量或發(fā)射功率測(cè)量。這根據(jù)本發(fā)明通過(guò)小遲緩的電壓測(cè)量來(lái)替代，由此能夠?qū)崿F(xiàn)燈運(yùn)行參數(shù)快速地匹配于氣體放電燈的溫度變化進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)短的反應(yīng)時(shí)間。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的方法以將基本上恒定的燈電流施加在氣體放電燈上為前提?；旧虾愣ǖ臒綦娏鲬?yīng)該被理解成下述燈電流，所述燈電流在燈運(yùn)行期間與其標(biāo)稱值偏差最高±2% ο
[0017]在以恒定的燈電流運(yùn)行的氣體放電燈中，相應(yīng)的燈電壓主要與氣體放電燈的等離子溫度相關(guān)。對(duì)此的原因是氣體放電燈的放電容器中的水銀分壓，所述水銀分壓隨著升高的溫度以指數(shù)的方式增大，使得水銀分壓的增大伴隨著較小的運(yùn)行電壓。因此，相應(yīng)的燈電壓對(duì)應(yīng)于最優(yōu)的運(yùn)行溫度，所述燈電壓的調(diào)節(jié)一致地引起對(duì)應(yīng)于燈電壓的運(yùn)行溫度。
[0018]為了調(diào)節(jié)運(yùn)行溫度，根據(jù)本發(fā)明首先借助于電壓傳感器確定當(dāng)前的燈電壓、即燈電壓的實(shí)際值，隨后將其傳遞給控制單元。傳遞實(shí)際值能夠通過(guò)控制單元或通過(guò)電壓傳感器來(lái)進(jìn)行。在最簡(jiǎn)單的情況下，控制單元讀取電壓傳感器的實(shí)際值。
[0019]控制單元將燈電壓的實(shí)際值與之前提供的理論值進(jìn)行比較并且確定可能的偏差。
[0020]為了確定燈電壓的理論值，借助UV傳感器確定氣體放電燈的與燈電壓相關(guān)的發(fā)射功率，其中將下述燈電壓選擇成理論值，在所述燈電壓下，氣體放電燈的發(fā)射功率是最大的。確定燈電壓的理論值通常能夠針對(duì)特定類型的所有燈或單獨(dú)地針對(duì)每個(gè)燈進(jìn)行。
[0021]為了調(diào)節(jié)運(yùn)行溫度或燈電壓，最終設(shè)有用于冷卻氣體放電燈的冷卻元件根據(jù)所確定的偏差，控制單元為了調(diào)節(jié)運(yùn)行溫度將調(diào)節(jié)冷卻功率的控制信號(hào)提供給冷卻元件?？刂菩盘?hào)能夠根據(jù)偏差的數(shù)值改變。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)有利的改進(jìn)方案中規(guī)定，電子鎮(zhèn)流器包含電壓傳感器并且確定燈電壓的實(shí)際值。
[0023]燈單元具有電子鎮(zhèn)流器，借助所述電子鎮(zhèn)流器運(yùn)行氣體放電燈。具有電壓傳感器的鎮(zhèn)流器能夠?qū)崿F(xiàn)燈單元的簡(jiǎn)單的、適當(dāng)?shù)暮途o湊的結(jié)構(gòu)形式。
[0024]當(dāng)針對(duì)每個(gè)氣體放電燈在工廠側(cè)單獨(dú)地確定理論值時(shí)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的發(fā)射值，并且隨后將單獨(dú)確定的理論值保存在與氣體放電燈連接的存儲(chǔ)元件中，所述存儲(chǔ)元件在接通氣體放電燈時(shí)由控制單元讀取。
[0025]最優(yōu)的運(yùn)行溫度進(jìn)而還有燈電壓也能夠制造決定地在結(jié)構(gòu)相同的氣體放電燈之間改變。燈電壓的在工廠側(cè)單獨(dú)地為每個(gè)氣體放電燈確定的理論值能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)氣體放電燈以高的發(fā)射功率的最優(yōu)的運(yùn)行。通過(guò)將單獨(dú)的理論值保存在與氣體放電燈連接的存儲(chǔ)元件中，其與單獨(dú)的氣體放電燈連接，使得在接通氣體放電燈時(shí)能夠?yàn)榭刂茊卧峁├碚撝怠４送?，這種存儲(chǔ)元件能夠在更換燈時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的理論值匹配。優(yōu)選地，存儲(chǔ)元件是電子存儲(chǔ)元件，例如是EEPROM或PROM存儲(chǔ)構(gòu)件。燈電壓的理論值此外也能夠被實(shí)施為燈上的、優(yōu)選燈座上的機(jī)械可讀的標(biāo)記。
[0026]在一個(gè)替代的實(shí)施方式中規(guī)定，氣體放電燈用燈電壓的理論值標(biāo)記，其中將理論值提供給控制單元一次性地在換燈時(shí)通過(guò)手動(dòng)地將理論值輸入給控制單元來(lái)進(jìn)行。
[0027]已經(jīng)經(jīng)受考驗(yàn)的是，存儲(chǔ)元件是電子存儲(chǔ)元件，并且存儲(chǔ)元件在接通氣體放電燈時(shí)被讀取。
[0028]電子存儲(chǔ)元件具有兩個(gè)極限溫度，即最大的存放溫度和最大的運(yùn)行溫度。最大的存放溫度說(shuō)明，直至哪個(gè)溫度能夠在沒(méi)有質(zhì)量損失的情況下存放電子存儲(chǔ)元件。最大的運(yùn)行溫度描述，能夠在沒(méi)有故障的情況下運(yùn)行存儲(chǔ)元件的最大溫度。
[0029]優(yōu)選地，存儲(chǔ)元件溫度在氣體放電燈運(yùn)行期間低于150°C。低于150°C的溫度不損害存儲(chǔ)元件的質(zhì)量。
[0030]高于125°C的溫度能夠損害電子存儲(chǔ)元件的功能性。在溫度低于125°C的情況下讀取存儲(chǔ)元件。讀取存儲(chǔ)元件在接通氣體放電燈時(shí)進(jìn)行，使得存儲(chǔ)元件在讀取期間的溫度小于125°C。由此，避免存儲(chǔ)元件的故障。
[0031]與氣體放電燈連接的存儲(chǔ)元件通常在氣體放電燈運(yùn)行期間被加熱。存儲(chǔ)元件的溫度與其關(guān)于氣體放電燈的空間位置相關(guān)。優(yōu)選地，存儲(chǔ)元件位于氣體放電燈的座中或位于氣體放電燈的座上。這樣布置的存儲(chǔ)元件能夠簡(jiǎn)單地與燈的供電裝置連接，因?yàn)橛糜诮o燈供電的線纜也引導(dǎo)到該座中。
[0032]已經(jīng)證實(shí)為有益的是，在燈單元運(yùn)行期間以規(guī)律的時(shí)間間隔、優(yōu)選以