EP2904880A1 - Method for operating a lamp unit for producing ultraviolet radiation and suitable lamp unit for this purpose - Google Patents

Method for operating a lamp unit for producing ultraviolet radiation and suitable lamp unit for this purpose

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EP2904880A1
EP2904880A1 EP13762118.1A EP13762118A EP2904880A1 EP 2904880 A1 EP2904880 A1 EP 2904880A1 EP 13762118 A EP13762118 A EP 13762118A EP 2904880 A1 EP2904880 A1 EP 2904880A1
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EP
European Patent Office
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lamp
gas discharge
voltage
discharge lamp
unit
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EP13762118.1A
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EP2904880B1 (en
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Josef Lott
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Heraeus Noblelight GmbH
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Heraeus Noblelight GmbH
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    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
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    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
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    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a lamp unit for generating ultraviolet radiation, comprising a gas discharge lamp with a discharge space, which is accessible to a mercury depot, an electronic ballast and a controllable via a control unit temperature control for controlling the temperature of the gas discharge lamp, wherein the gas discharge lamp a lamp current and a lamp voltage is operated. Furthermore, the present invention relates to a lamp unit for carrying out the method, comprising a gas discharge lamp having a discharge space, which is accessible to a mercury depot, an electronic ballast and a temperature control element adjustable via a control unit for controlling the temperature of the gas discharge lamp. State of the art
  • Known gas discharge lamps for generating ultraviolet radiation comprise a tubular discharge vessel of quartz glass with a discharge space, and two electrodes arranged within the discharge space.
  • the discharge space is filled with a filling gas, for example a noble gas.
  • the emission power depends in particular on the mercury partial pressure in the discharge space.
  • the mercury is introduced in the form of a solid amalgam alloy in the discharge space. In the discharge space, a balance is established between the mercury depot liquid or solid and the mercury present in the discharge space in gaseous form. The binding of mercury in the
  • Amalgam influences the temperature dependence of the mercury partial pressure in the charge space and contributes to the fact that in gas discharge lamps with an amalgam depot high powers and power densities can be achieved.
  • the equilibrium between the mercury bound in the amalgam and the free mercury depends on the operating temperature of the gas discharge lamp, in particular on the temperature of the amalgam deposit. There is an optimum operating temperature at which the emission power of the gas discharge lamp is maximum.
  • the parameters influencing the operating temperature of the gas discharge lamp are designed for an adequate emission power in relation to given ambient conditions. However, this only applies as long as the actual ambient conditions correspond approximately to the given ambient conditions.
  • the operating temperature of a gas discharge lamp is often influenced in practice by the ambient conditions. Excessive heating occurs, for example, in a high ambient air temperature or in the accommodation of the gas discharge lamp in a small space. This can cause the gas discharge lamp is no longer operated at its optimum operating.
  • DE 101 29 755 A1 discloses an operating device for a T5 fluorescent tube with a tempering point, in which a temperature sensor for determining the temperature is arranged in the region of the tempering point. Depending on the determined temperature, the tempering point is tempered via a controllable filament heating, whereby an optimal mercury vapor pressure is ensured in the fluorescent tube.
  • WO 2005/102401 A2 discloses a sterilization device with a UV lamp, in which a temperature sensor is provided for monitoring the surface temperature of the lamp bulb of the UV lamp.
  • the temperature sensor is mounted on the lamp bulb.
  • the sterilization device also includes a UV sensor for measuring the UV radiation emission of the UV lamp.
  • the lamp is cooled or heated in dependence on the determined temperature via a fan unit.
  • a temperature sensor arranged on the surface of a lamp only detects the temperature changes of the surface. These take place comparatively slowly, so that regulation of the mercury partial pressure above the surface temperature has a certain inertia.
  • the determination of the radiation emission with a UV sensor is only conditionally suitable for regulating and optimizing the emission performance, since the one-time measurement of a non-maximum emission power does not allow a conclusion on the cause of the non-maximum emission power.
  • Possible reasons for a non-maximum emission power can be both too high and too low a temperature of the lamp, so that it can only be decided on the basis of further measured lamp parameters, whether the lamp must be cooled or heated to increase their emission performance .
  • Regulation of the radiation emission using a UV sensor therefore requires the use of a further sensor-for example, a temperature sensor-and is therefore also sluggish.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for operating a lamp unit with a high emission power, which ensures a rapid adaptation to changing operating conditions, which allows a simple and inexpensive operation of the lamp unit, and beyond an operation of the lamp unit regardless of their Design allows.
  • a further object of the invention is to provide a lamp unit which can be operated with a high emission power even under changing operating conditions and, moreover, is simple and inexpensive to manufacture.
  • this object is achieved on the basis of a method of the type mentioned above in that during a phase of operation of the gas discharge lamp, a substantially constant lamp current is applied, that the temperature element is a cooling element for cooling the gas discharge lamp, and that Method comprises the following method steps: (a) determining an actual value of the lamp voltage by means of a voltage sensor, (b) transmitting the actual value of the lamp voltage to the control unit,
  • the emission power of a gas discharge lamp is primarily dependent on the temperature of the plasma generated by the gas discharge lamp. Optimum emission performance is obtained when the gas discharge lamp has an optimum plasma temperature. However, since the plasma temperature is inaccessible to direct measurement, gas discharges of conventional lamp units are controlled during operation either to an optimum temperature, such as the lamp envelope, or to optimum emission performance. For this purpose, conventional lamp units have a temperature sensor for determining the temperature or a UV sensor for determining the emission power and a temperature control element which can be controlled as a function of the determined temperature or UV emission power. However, these two measurement parameters allow only indirectly an inference to the plasma temperature of the gas discharge lamp.
  • the geometry of the lamp unit or the air duct within the lamp unit is therefore dispensed with an indirect detection of the plasma temperature of the gas discharge lamp by means of an external temperature sensor or a UV sensor.
  • the determination of the operating temperature of the gas discharge lamp takes place via a voltage sensor which determines the voltage applied to the gas discharge lamp during operation of the lamp unit.
  • the voltage measurement on the one hand allows a direct inference to the current plasma temperature;
  • it is independent of the geometry of the lamp unit, so that an optimal operation of the lamp unit is made possible regardless of the design of the lamp unit.
  • the method according to the invention requires the application of a substantially constant lamp current to the gas discharge lamp.
  • a substantially constant lamp current is understood to mean a lamp current which deviates by at most ⁇ 2% from its nominal value during operation of the lamp.
  • the corresponding lamp voltage is mainly dependent on the plasma temperature of the gas discharge lamp. This is due to the mercury partial pressure in the discharge vessel of the gas discharge lamp, which increases exponentially with increasing temperature, so that a lower operating voltage is associated with an increased mercury partial pressure. Consequently, the optimum operating temperature corresponds to a corresponding lamp voltage whose setting consequently leads to an operating temperature corresponding to the lamp voltage.
  • the current lamp voltage that is, the actual value of the lamp voltage
  • the control unit reads the actual values of the voltage sensor. The control unit compares the actual value with a previously provided desired value of the lamp voltage and determines a possible deviation.
  • the emission power of the gas discharge lamp is determined with a UV sensor as a function of the lamp voltage, the setpoint value chosen being the lamp voltage at which the emission power of the gas discharge lamp is at a maximum.
  • the determination of the nominal value of the lamp voltage can generally be made for all lamps of a certain type or individually for each lamp.
  • a cooling element for cooling the gas discharge lamp is provided.
  • the control unit for adjusting the operating temperature gives a control signal regulating the cooling power to the cooling element.
  • the control signal may vary depending on the amount of deviation.
  • the electronic ballast contains the voltage sensor and determines the actual value of the lamp voltage.
  • the lamp unit has an electronic ballast with which the gas discharge lamp is operated.
  • a ballast with a voltage sensor allows a simple, cheap and compact design of the lamp unit.
  • Optimum emission values are achieved if the setpoint value of the lamp voltage for each gas discharge lamp is determined individually at the factory, and then the individually determined desired value is stored in a storage element connected to the gas discharge lamp, which is read out by the control unit when the gas discharge lamp is switched on ,
  • the optimal operating temperature and thus also the lamp voltage can also vary between identically constructed gas discharge lamps.
  • a setpoint value of the lamp voltage which is determined individually for each individual gas discharge lamp at the factory, enables optimal operation of the individual gas discharge lamps with a high emission power. Characterized in that the individual target value is stored in a storage element connected to the gas discharge lamp, this is connected to the individual gas discharge lamp such that the desired value when switching on the gas discharge lamp of the control unit can be provided.
  • a memory element enables an automatic setpoint value adjustment during a lamp replacement.
  • the memory element is preferably an electronic memory element, for example an EEPROM or PROM memory module.
  • the nominal value of the lamp voltage can moreover also be embodied as a machine-readable inscription on the lamp, preferably on the lamp base.
  • the gas discharge lamp is labeled with the desired value of the lamp voltage, wherein the provision of the desired value to the control unit takes place once when changing the lamp by manual input of the desired value to the control unit.
  • the storage element is an electronic storage element, and if the storage element is read when switching on the gas discharge lamp.
  • Electronic storage elements have two limit temperatures, namely a maximum storage temperature and a maximum operating temperature.
  • the maximum storage temperature indicates up to what temperature the electronic storage element can be stored without loss of quality.
  • the maximum operating temperature describes the maximum temperature at which the storage element can be operated without malfunction.
  • the storage element temperature during operation of the gas discharge lamp is below 150 ° C. Temperatures below 150 ° C do not affect the quality of the memory element. Temperatures above 125 ° C may affect the functioning of electronic memory elements.
  • the memory element is read out at temperatures below 125 ° C. The reading of the memory element takes place when switching on the gas discharge lamp, so that the temperature of the memory element is less than 125 ° C during reading. This avoids a malfunction of the memory element.
  • a storage element connected to the gas discharge lamp is usually heated during operation of the gas discharge lamp.
  • the temperature of the storage element depends on its spatial position relative to the gas discharge lamp.
  • the storage element is located in or at the base of the gas discharge lamp.
  • Such a memory element can be easily connected to the electrical supply of the lamp, as well as lead the cable for electrical supply of the lamp in the socket.
  • the actual value of the lamp voltage is determined during operation of the lamp unit at regular time intervals, preferably at a frequency of 1 min "1 to 10 min " 1 .
  • the regular determination of the actual value of the lamp voltage allows a continuous adjustment of the cooling power to the current operating state of the gas discharge lamp. If the actual value of the lamp voltage is determined with a frequency of less than 1 min "1 , the cooling capacity can only be adapted slowly to changed operating conditions., If there is a time interval of more than 1 minute between two measurements of the actual value of the lamp voltage , the UV emission output may drop comparatively sharply, which may affect the irradiation result, since the lamp voltage also, with a certain delay, depends on a change in the cooling performance, results in a frequency of more than 10 min "1 no appreciable improvement more.
  • the gas discharge lamp is cooled continuously by the cooling unit during operation of the lamp unit.
  • a continuous cooling of the gas discharge lamp has the advantage that the gas discharge lamp can be both heated and cooled by adjusting the cooling capacity.
  • a reduction in the cooling power causes heating of the gas discharge lamp, an increase in the cooling power leads to a lower temperature of the gas discharge lamp.
  • a cooling element that generates an air flow for example, a fan, a blower or a fan. Since these cooling elements use air for cooling, they are flexible in use. A method in which such a cooling element is used, is inexpensive to perform.
  • the abovementioned object is achieved on the basis of a lamp unit of the type mentioned in the introduction in that the tempering element is a cooling element for cooling the gas discharge lamp, that a voltage sensor is provided for determining the actual value of a lamp voltage the control unit has an input to which the actual value of the lamp voltage is present as an input signal.
  • Such a lamp unit is suitable for use in the method described above. Characterized in that a voltage sensor is provided which determines the actual value of the lamp voltage, this actual value of a control of the cooling capacity of the cooling element can be used. The control unit accordingly has an input for the actual value of the lamp voltage. The output signal of the control unit, which is generated on the basis of the actual value of the lamp voltage, ultimately serves to adjust the cooling capacity of the cooling element. It has proven useful if the voltage sensor is integrated in the electronic ballast, and that the electronic ballast has an output for outputting the actual value of the lamp voltage. The gas discharge lamp is operated on an electronic ballast.
  • the gas discharge lamp comprises an electronic memory element in which the desired value of the lamp voltage is stored.
  • Electronic memory elements are, for example, EEPROM or PROM memory modules.
  • An electronic storage element connected to the gas discharge lamp ensures that the desired value of the lamp voltage can be made available to the control unit when the gas discharge lamp is switched on.
  • the storage element allows automatic setpoint adjustment, for example when changing the lamp.
  • the storage element is arranged in the region of the base of the gas discharge lamp.
  • a memory element arranged in the base area of the gas discharge lamp can easily be connected to an electrical supply of the lamp, since already the cables for the electrical supply of the lamp lead through the base.
  • the storage element is integrated in a connection plug of the gas discharge lamp.
  • the gas discharge lamp has a provided with a connector for contacting a power supply.
  • a memory element integrated in the connector element By a memory element integrated in the connector element, a simple electrical contacting of the connection element and a simple read-out of the memory element are made possible.
  • the gas discharge lamp has a label which defines the desired value of the lamp voltage.
  • FIG. 1 shows a lamp unit for generating ultraviolet radiation with a low-pressure amalgam radiator
  • FIG. 2 is a diagram in which the UV emission and the lamp voltage of
  • Low-pressure amalgam radiator is shown as a function of the cooling air temperature.
  • FIG. 1 shows a lamp unit for the generation of ultraviolet radiation, which is assigned the reference number 10 overall.
  • the lamp unit is composed of a low-pressure amalgam radiator 1 1, an electronic ballast 14 for the low-pressure amalgam radiator 1 1, an axial fan 15 for cooling the low-pressure amalgam radiator 11 and a control unit 16 for the axial fan 15.
  • a radial fan is provided instead of the axial fan 15, a radial fan.
  • the low-pressure amalgam radiator 11 consists of a luminous tube made of quartz glass, which is closed at both ends with pinches 17 through which a power supply 18 is guided. Within and at opposite ends of the light pipe, two helical electrodes 18a, 18b are arranged. The light tube encloses a discharge space 12.
  • the discharge space 12 is filled with a gas mixture of argon and neon (50:50). Within the discharge space 12 is also a
  • the low-pressure amalgam radiator 1 1 is operated with a substantially constant lamp current. It is characterized by a nominal power of 200 W (with a nominal lamp current of 4.0 A), a luminous length of 50 cm, a radiator outer diameter of 28 mm and a power density of about 4 W / cm.
  • the low-pressure amalgam radiator 1 1 is operated on the electronic ballast 14, which is connected to the low-pressure amalgam radiator 1 1 via the connecting lines 20.
  • the electronic ballast 14 furthermore has a mains voltage connection 19.
  • the electronic switching device 14 by means of integrated voltage sensor, the actual values of the lamp voltage U L and the lamp current l L.
  • the electronic ballast 14 finally provides the determined lamp voltage U L as an input signal to the control unit 16.
  • a memory element 22 in the form of an EEPROM is connected to the low-pressure amalgam radiator 11, on which a setpoint value of the lamp voltage individually determined by the factory for the low-pressure amalgam radiator 11 is stored.
  • the control unit 16 reads out the setpoint value of the lamp voltage when the low-pressure amalgam radiator 11 is switched on.
  • the control unit 16 queries at regular intervals, that is, with a frequency of 5 min "1, the actual value of the lamp voltage U US T.
  • the control unit 16 compares the actual value of the lamp voltage U L IST with the desired value U L set stored on the memory element, determines the deviation of the actual value from the setpoint value and outputs a control signal representing the cooling capacity of the axial fan 15 regulates.
  • the temperature of the low-pressure amalgam radiator 11 can be relatively cooled, for example, by increasing the fan speed or relatively heated by reducing the fan speed ,
  • the diagram in FIG. 2 shows the UV emission UV output and the lamp voltage U L of the low-pressure amalgam radiator 11 according to FIG. 1 with air cooling with a constant air quantity as a function of the air temperature. Both the UV emission and the lamp voltage were determined simultaneously for the low-pressure amalgam radiator.
  • the abscissa represents the air temperature T in ° C.
  • the ultraviolet radiation emission "UV output" of the low pressure radiator in mW / cm 2 is plotted, the left ordinate of the diagram represents the lamp voltage U L in volts.
  • the temperature dependence of the UV emission is described by the curve 1. Consequently, with this radiator, a maximum radiation emission (I) of 0.252 mW / cm 2 at an operating temperature (II) of 52.5 ° C is obtained. Furthermore, the course of the lamp voltage as a function of the temperature is described by the curve 2. An operating temperature (III) of 52.5 ° C thus corresponds to a lamp voltage of 108.6 V. It corresponds to a maximum emission power of the low-pressure amalgam radiator 11.

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Abstract

In known methods for operating a lamp unit for producing ultraviolet radiation the lamp unit comprises a gas discharge lamp having a discharge space which is available for a mercury deposit, electronic ballast and a temperature control element adjustable via a control unit for the temperature control of the gas discharge lamp, wherein the lamp is operated using a nominal lamp current and a nominal lamp voltage. To further develop and provide a method for operating a lamp unit with a high emission performance, which method ensures a quick adaptation to modified operating conditions and which moreover allows for a simple and cost-effective operation of the lamp unit, during an operating phase, according to the invention an substantially constant lamp current is applied to the gas discharge lamp, the temperature control element is a cooling element for cooling the gas discharge lamp and the method comprises the following method steps: (a) determining an actual value of the lamp voltage by means of a voltage sensor, (b) transmitting the actual value of the lamp voltage to the control unit, (c) comparing the actual value to a desired value of the lamp voltage by means of the control unit, (d) outputting a control signal by the control unit to the cooling element for adjusting the cooling performance.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Lampeneinheit zur Erzeugung ultravioletter Strahlung sowie geeignete Lampeneinheit dafür  Method for operating a lamp unit for generating ultraviolet radiation and suitable lamp unit therefor
Beschreibung description
Technischer Hintergrund Technical background
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lampeneinheit zur Erzeugung ultravioletter Strahlung, aufweisend eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsraum, der für ein Quecksilberdepot zugänglich ist, ein elektronisches Vorschaltge- rät und ein über eine Steuereinheit einstellbares Temperierelement zur Temperierung der Gasentladungslampe, wobei die Gasentladungslampe mit einem Lampenstrom und einer Lampenspannung betrieben wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Lampeneinheit zur Durchführung des Verfahrens, aufweisend eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsraum, der für ein Quecksilberdepot zugänglich ist, ein elektronisches Vorschaltgerät und ein über eine Steuereinheit einstellbares Temperierelement zur Temperierung der Gasentladungslampe. Stand der Technik The present invention relates to a method for operating a lamp unit for generating ultraviolet radiation, comprising a gas discharge lamp with a discharge space, which is accessible to a mercury depot, an electronic ballast and a controllable via a control unit temperature control for controlling the temperature of the gas discharge lamp, wherein the gas discharge lamp a lamp current and a lamp voltage is operated. Furthermore, the present invention relates to a lamp unit for carrying out the method, comprising a gas discharge lamp having a discharge space, which is accessible to a mercury depot, an electronic ballast and a temperature control element adjustable via a control unit for controlling the temperature of the gas discharge lamp. State of the art
Bekannte Gasentladungslampen zur Erzeugung ultravioletter Strahlung weisen ein röhrenförmiges Entladungsgefäß aus Quarzglas mit einem Entladungsraum, sowie zwei innerhalb des Entladungsraums angeordnete Elektroden auf. Der Entladungsraum ist mit einem Füllgas, beispielsweise einem Edelgas, gefüllt. Bei Gasentladungslampen hängt die Emissionsleistung insbesondere vom Quecksilber- partialdruck im Entladungsraum ab. Um höhere Betriebstemperaturen zu ermöglichen, ist bei vielen Gasentladungslampen das Quecksilber in Form einer festen Amalgamlegierung in den Entladungsraum eingebracht. Im Entladungsraum stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem im Quecksilberdepot flüssig beziehungsweise fest und dem im Entladungs- räum gasförmig vorliegenden Quecksilber ein. Die Bindung des Quecksilbers im Known gas discharge lamps for generating ultraviolet radiation comprise a tubular discharge vessel of quartz glass with a discharge space, and two electrodes arranged within the discharge space. The discharge space is filled with a filling gas, for example a noble gas. In the case of gas discharge lamps, the emission power depends in particular on the mercury partial pressure in the discharge space. In order to enable higher operating temperatures, in many gas discharge lamps, the mercury is introduced in the form of a solid amalgam alloy in the discharge space. In the discharge space, a balance is established between the mercury depot liquid or solid and the mercury present in the discharge space in gaseous form. The binding of mercury in the
Amalgam beeinflusst die Temperaturabhängigkeit des Quecksilberpartialdruckes im Ent- ladungsraum und trägt grundsätzlich dazu bei, dass bei Gasentladungslampen mit einem Amalgamdepot hohe Leistungen und Leistungsdichten erzielbar sind. Amalgam influences the temperature dependence of the mercury partial pressure in the charge space and contributes to the fact that in gas discharge lamps with an amalgam depot high powers and power densities can be achieved.
Allerdings hängt bei einer Gasentladungslampe mit einem Amalgamdepot das Gleichgewicht zwischen dem im Amalgam gebundenen und dem freien Quecksilber von der Be- triebstemperatur der Gasentladungslampe, insbesondere von der Temperatur des Amalgamdepots, ab. Es existiert eine optimale Betriebstemperatur, bei der die Emissionsleistung der Gasentladungslampe maximal ist. However, in a gas discharge lamp with an amalgam deposit, the equilibrium between the mercury bound in the amalgam and the free mercury depends on the operating temperature of the gas discharge lamp, in particular on the temperature of the amalgam deposit. There is an optimum operating temperature at which the emission power of the gas discharge lamp is maximum.
Die die Betriebstemperatur beeinflussenden Parameter der Gasentladungslampe, bei- spielswiese die nominale Spannung und der nominale Strom, sind zwar bezogen auf vor- gegebene Umgebungsbedingungen auf eine angemessenen Emissionsleistung ausgelegt. Dies gilt jedoch nur solange die tatsächlichen Umgebungsbedingungen in etwa den vorgegebenen Umgebungsbedingungen entsprechen. Die Betriebstemperatur einer Gasentladungslampe wird in der Praxis häufig von den Umgebungsbedingungen beein- flusst. Eine übermäßige Erwärmung tritt beispielsweise bei einer hohen Umgebungsluft- temperatur oder bei der Unterbringung der Gasentladungslampe auf engem Raum auf. Dies kann dazu führen, dass die Gasentladungslampe nicht mehr in ihrem Betriebsoptimum betrieben wird. The parameters influencing the operating temperature of the gas discharge lamp, for example the nominal voltage and the nominal current, are designed for an adequate emission power in relation to given ambient conditions. However, this only applies as long as the actual ambient conditions correspond approximately to the given ambient conditions. The operating temperature of a gas discharge lamp is often influenced in practice by the ambient conditions. Excessive heating occurs, for example, in a high ambient air temperature or in the accommodation of the gas discharge lamp in a small space. This can cause the gas discharge lamp is no longer operated at its optimum operating.
Um während des Betriebs der Gasentladungslampe eine von den Umgebungsbedingungen unabhängige maximale Emissionsleistung zu gewährleisten, wurde vorgeschlagen, die Temperatur des Amalgamdepots über ein Temperierelement einzustellen. So ist beispielsweise aus der DE 101 29 755 A1 ein Betriebsgerät für eine T5-Leuchtstoffröhre mit einer Temperierstelle bekannt, bei dem im Bereich der Temperierstelle ein Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur angeordnet ist. In Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur wird die Temperierstelle über eine regelbare Wendelheizung temperiert, wodurch ein optimaler Quecksilberdampfdruck in der Leuchtstoffröhre gewährleistet wird. In order to ensure during operation of the gas discharge lamp independent of the ambient conditions maximum emission power, it has been proposed to adjust the temperature of the amalgam reservoir via a tempering. For example, DE 101 29 755 A1 discloses an operating device for a T5 fluorescent tube with a tempering point, in which a temperature sensor for determining the temperature is arranged in the region of the tempering point. Depending on the determined temperature, the tempering point is tempered via a controllable filament heating, whereby an optimal mercury vapor pressure is ensured in the fluorescent tube.
Darüber hinaus ist aus der WO 2005/102401 A2 eine Sterilisierungsvorrichtung mit einer UV-Lampe bekannt, bei der zur Überwachung der Oberflächentemperatur des Lampenkolbens der UV-Lampe ein Temperatursensor vorgesehen ist. Der Temperatursensor ist auf dem Lampenkolben befestigt. Außerdem umfasst die Sterilisierungsvorrichtung auch einen UV-Sensor zur Messung der UV-Strahlungsemission der UV-Lampe. Um eine optimale Betriebstemperatur und Emissionsleistung der Lampe zu gewährleisten, wird darin vorgeschlagen, dass die Lampe in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur über eine Gebläse-Einheit gekühlt oder erwärmt wird. Allerdings erfasst ein auf der Oberfläche einer Lampe angeordneter Temperatursensor nur die Temperaturänderungen der Oberfläche. Diese erfolgen vergleichsweise langsam, so dass eine Regelung des Quecksilberpartialdrucks über die Oberflächentemperatur eine gewisse Trägheit aufweist. Darüber hinaus ist auch die Bestimmung der Strahlungsemission mit einem UV-Sensor nur bedingt zur Regelung und Optimierung der Emissionsleistung geeignet, da die einmalige Messung einer nicht maximalen Emissionsleistung keinen Rückschluss auf die Ursache der nicht maximalen Emissionsleistung erlaubt. Mögliche Gründe für eine nicht maximale Emissionsleistung können sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige Tempe- ratur der Lampe sein, so dass nur unter Zugrundelegung weiterer gemessener Lampenparameter entschieden werden kann, ob die Lampe gekühlt oder erwärmt werden muss, um ihre Emissionsleistung zu erhöhen. Eine Regelung der Strahlungsemission unter Einsatz eines UV-Sensors bedingt daher die Verwendung eines weiteren Sensors - beispielsweise eines Temperatursensors - und ist somit auch träge. Technische Aufgabe Furthermore, WO 2005/102401 A2 discloses a sterilization device with a UV lamp, in which a temperature sensor is provided for monitoring the surface temperature of the lamp bulb of the UV lamp. The temperature sensor is mounted on the lamp bulb. In addition, the sterilization device also includes a UV sensor for measuring the UV radiation emission of the UV lamp. In order to ensure an optimum operating temperature and emission power of the lamp, it is proposed therein that the lamp is cooled or heated in dependence on the determined temperature via a fan unit. However, a temperature sensor arranged on the surface of a lamp only detects the temperature changes of the surface. These take place comparatively slowly, so that regulation of the mercury partial pressure above the surface temperature has a certain inertia. In addition, the determination of the radiation emission with a UV sensor is only conditionally suitable for regulating and optimizing the emission performance, since the one-time measurement of a non-maximum emission power does not allow a conclusion on the cause of the non-maximum emission power. Possible reasons for a non-maximum emission power can be both too high and too low a temperature of the lamp, so that it can only be decided on the basis of further measured lamp parameters, whether the lamp must be cooled or heated to increase their emission performance , Regulation of the radiation emission using a UV sensor therefore requires the use of a further sensor-for example, a temperature sensor-and is therefore also sluggish. Technical task
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Lampeneinheit mit einer hohen Emissionsleistung anzugeben, das eine schnelle Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen gewährleistet, das einen einfachen und kostengünstigen Betrieb der Lampeneinheit ermöglicht, und das darüber hinaus einen Betrieb der Lampeneinheit unabhängig von deren Bauform ermöglicht. The invention is therefore based on the object of specifying a method for operating a lamp unit with a high emission power, which ensures a rapid adaptation to changing operating conditions, which allows a simple and inexpensive operation of the lamp unit, and beyond an operation of the lamp unit regardless of their Design allows.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lampeneinheit bereitzustellen, die auch bei sich verändernden Betriebsbedingungen mit einer hohen Emissionsleistung betrieben werden kann und die darüber hinaus einfach und kostengünstig zu fertigen ist. A further object of the invention is to provide a lamp unit which can be operated with a high emission power even under changing operating conditions and, moreover, is simple and inexpensive to manufacture.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während einer Betriebsphase an der Gasentladungslampe ein im Wesentlichen konstanter Lampenstrom anliegt, dass das Temperierelement ein Kühlelement zur Kühlung der Gasentladungslampe ist, und dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: (a) Ermitteln eines Ist-Werts der Lampenspannung mittels eines Spannungssensors, (b) Übermitteln des Ist-Werts der Lampenspannung an die Steuereinheit, With regard to the method, this object is achieved on the basis of a method of the type mentioned above in that during a phase of operation of the gas discharge lamp, a substantially constant lamp current is applied, that the temperature element is a cooling element for cooling the gas discharge lamp, and that Method comprises the following method steps: (a) determining an actual value of the lamp voltage by means of a voltage sensor, (b) transmitting the actual value of the lamp voltage to the control unit,
(c) Vergleichen des Ist-Werts mit einem Soll-Wert der Lampenspannung durch die Steuereinheit, (c) comparing the actual value with a target value of the lamp voltage by the control unit,
(d) Ausgabe eines Steuersignals durch die Steuereinheit an das Kühlelement zur Ein- Stellung der Kühlleistung. (D) output of a control signal by the control unit to the cooling element for adjusting the cooling capacity.
Die Emissionsleistung einer Gasentladungslampe ist vorrangig von der Temperatur des von der Gasentladungslampe erzeugten Plasmas abhängig. Eine optimale Emissionsleistung wird erhalten, wenn die Gasentladungslampe eine optimale Plasmatemperatur aufweist. Da allerdings die Plasmatemperatur einer direkten Messung nicht zugänglich ist, werden Gasentladungen herkömmlicher Lampeneinheitenwährend des Betriebs entweder auf eine optimale Temperatur, beispielsweise des Lampenkolbens, oder auf eine optimale Emissionsleistung gesteuert. Herkömmliche Lampeneinheiten weisen hierzu einen Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur oder einen UV-Sensor zur Bestimmung der Emissionsleistung sowie ein in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur bezie- hungsweise UV-Emissionsleistung steuerbares Temperierelement auf. Diese beiden Messparameter ermöglichen allerdings nur indirekt einen Rückschluss auf die Plasmatemperatur der Gasentladungslampe. Ihr Wert ist darüber hinaus von weiteren Einflussgrößen, beispielsweise der Geometrie der Lampeneinheit oder der Luftführung innerhalb der Lampeneinheit abhängig. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird daher auf eine indirekte Erfassung der Plasmatemperatur der Gasentladungslampe mittels eines externen Temperatursensors oder eines UV-Sensors verzichtet. Stattdessen ist vorgesehen, dass die Bestimmung der Betriebstemperatur der Gasentladungslampe über einen Spannungssensor erfolgt, der die während des Betriebs der Lampeneinheit an der Gasentladungslampe anliegende Span- nung bestimmt. Durch die Spannungsmessung wird einerseits ein direkter Rückschluss auf die aktuelle Plasmatemperatur ermöglicht; sie ist anderseits unabhängig von der Geometrie der Lampeneinheit, so dass ein optimaler Betrieb der Lampeneinheit unabhängig von der Bauform der Lampeneinheit ermöglicht wird. Dadurch, dass auf den Temperatursensor beziehungsweise UV-Sensor verzichtet wird, wird darüber hinaus ein kostengüns- tiges und einfaches Betriebsverfahren ermöglicht. Weiterhin entfällt die vergleichsweise träge Temperaturmessung oder Emissionsleistungsmessung. Diese sind erfindungsgemäß durch eine Spannungsmessung geringer Trägheit ersetzt, wodurch eine schnelle Anpassung der Lampenbetriebsparameter an Temperaturänderungen der Gasentladungslampe und damit kurze Reaktionszeiten ermöglicht werden. The emission power of a gas discharge lamp is primarily dependent on the temperature of the plasma generated by the gas discharge lamp. Optimum emission performance is obtained when the gas discharge lamp has an optimum plasma temperature. However, since the plasma temperature is inaccessible to direct measurement, gas discharges of conventional lamp units are controlled during operation either to an optimum temperature, such as the lamp envelope, or to optimum emission performance. For this purpose, conventional lamp units have a temperature sensor for determining the temperature or a UV sensor for determining the emission power and a temperature control element which can be controlled as a function of the determined temperature or UV emission power. However, these two measurement parameters allow only indirectly an inference to the plasma temperature of the gas discharge lamp. Its value is also dependent on other influencing factors, for example the geometry of the lamp unit or the air duct within the lamp unit. In the method according to the invention is therefore dispensed with an indirect detection of the plasma temperature of the gas discharge lamp by means of an external temperature sensor or a UV sensor. Instead, it is provided that the determination of the operating temperature of the gas discharge lamp takes place via a voltage sensor which determines the voltage applied to the gas discharge lamp during operation of the lamp unit. The voltage measurement on the one hand allows a direct inference to the current plasma temperature; On the other hand, it is independent of the geometry of the lamp unit, so that an optimal operation of the lamp unit is made possible regardless of the design of the lamp unit. By dispensing with the temperature sensor or UV sensor, a cost-effective and simple operating method is also made possible. Furthermore, the comparatively slow temperature measurement or emission power measurement is eliminated. These are inventively replaced by a voltage measurement low inertia, creating a fast Adjustment of the lamp operating parameters to temperature changes of the gas discharge lamp and thus short reaction times are possible.
Das erfindungsgemäße Verfahren setzt das Anliegen eines im Wesentlichen konstanten Lampenstroms an der Gasentladungslampe voraus. Unter einem im Wesentlichen kon- stanten Lampenstrom ist ein Lampenstrom zu verstehen, der während des Betriebs der Lampe um höchstens ± 2% von seinem nominalen Wert abweicht. The method according to the invention requires the application of a substantially constant lamp current to the gas discharge lamp. A substantially constant lamp current is understood to mean a lamp current which deviates by at most ± 2% from its nominal value during operation of the lamp.
Bei einer Gasentladungslampe, die mit einem konstanten Lampenstrom betrieben wird, ist die korrespondierende Lampenspannung hauptsächlich von der Plasmatemperatur der Gasentladungslampe abhängig. Ursache hierfür ist der Quecksilberpartialdruck im Entla- dungsgefäß der Gasentladungslampe, der mit zunehmender Temperatur exponentiell ansteigt, so dass mit einem erhöhten Quecksilberpartialdruck eine geringere Betriebsspannung einhergeht. Folglich entspricht der optimalen Betriebstemperatur eine korrespondierende Lampenspannung, deren Einstellung konsequenterweise zu einer der Lampenspannung entsprechenden Betriebstemperatur führt. Zur Einstellung der Betriebstemperatur wird erfindungsgemäß zunächst die aktuelle Lampenspannung, also der Ist-Wert der Lampenspannung, mittels eines Spannungssensors bestimmt, die anschließend an die Steuereinheit übermittelt wird. Das Übermitteln des Ist- Wertes kann durch die Steuereinheit oder durch den Spannungssensor erfolgen. Im einfachsten Fall liest die Steuereinheit die Ist-Werte des Spannungssensors aus. Die Steuereinheit vergleicht den Ist-Wert mit einem zuvor bereitgestellten Soll-Wert der Lampenspannung und ermittelt eine eventuelle Abweichung. In a gas discharge lamp, which is operated with a constant lamp current, the corresponding lamp voltage is mainly dependent on the plasma temperature of the gas discharge lamp. This is due to the mercury partial pressure in the discharge vessel of the gas discharge lamp, which increases exponentially with increasing temperature, so that a lower operating voltage is associated with an increased mercury partial pressure. Consequently, the optimum operating temperature corresponds to a corresponding lamp voltage whose setting consequently leads to an operating temperature corresponding to the lamp voltage. To set the operating temperature, the current lamp voltage, that is, the actual value of the lamp voltage, according to the invention initially determined by means of a voltage sensor, which is then transmitted to the control unit. The transmission of the actual value can be effected by the control unit or by the voltage sensor. In the simplest case, the control unit reads the actual values of the voltage sensor. The control unit compares the actual value with a previously provided desired value of the lamp voltage and determines a possible deviation.
Zur Ermittlung des Soll-Werts der Lampenspannung wird mit einem UV-Sensor die Emissionsleistung der Gasentladungslampe in Abhängigkeit von der Lampenspannung bestimmt, wobei als Soll-Wert die Lampenspannung gewählt wird, bei der die Emissionsleis- tung der Gasentladungslampe maximal ist. Die Bestimmung des Soll-Werts der Lampenspannung kann generell für alle Lampen eines bestimmten Typs oder individuell für jede Lampe erfolgen. In order to determine the desired value of the lamp voltage, the emission power of the gas discharge lamp is determined with a UV sensor as a function of the lamp voltage, the setpoint value chosen being the lamp voltage at which the emission power of the gas discharge lamp is at a maximum. The determination of the nominal value of the lamp voltage can generally be made for all lamps of a certain type or individually for each lamp.
Zur Einstellung der Betriebstemperatur beziehungsweise der Lampenspannung ist schließlich ein Kühlelement zur Kühlung der Gasentladungslampe vorgesehen. In Abhän- gigkeit von der ermittelten Abweichung gibt die Steuereinheit zur Einstellung der Betriebstemperatur ein die Kühlleistung regulierendes Steuersignal an das Kühlelement. Das Steuersignal kann in Abhängigkeit vom Betrag der Abweichung variieren. Bei einer vorteilhaften Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das elektronische Vorschaltgerät den Spannungssensor enthält und den Ist-Wert der Lampenspannung ermittelt. To set the operating temperature or the lamp voltage, finally, a cooling element for cooling the gas discharge lamp is provided. Dependent on the determined deviation, the control unit for adjusting the operating temperature gives a control signal regulating the cooling power to the cooling element. The control signal may vary depending on the amount of deviation. In an advantageous modification of the method according to the invention, it is provided that the electronic ballast contains the voltage sensor and determines the actual value of the lamp voltage.
Die Lampeneinheit weist ein elektronisches Vorschaltgerät auf, mit dem die Gasentla- dungslampe betrieben wird. Ein Vorschaltgerät mit einem Spannungssensor ermöglicht eine einfache, günstige und kompakte Bauform der Lampeneinheit. The lamp unit has an electronic ballast with which the gas discharge lamp is operated. A ballast with a voltage sensor allows a simple, cheap and compact design of the lamp unit.
Optimale Emissionswerte werden erreicht, wenn der Soll-Wert der Lampenspannung für jede Gasentladungslampe werksseitig individuell bestimmt wird, und dann der individuell bestimmte Soll-Wert in einem mit der Gasentladungslampe verbundenen Speicherele- ment gespeichert wird, das beim Einschalten der Gasentladungslampe von der Steuereinheit ausgelesen wird. Optimum emission values are achieved if the setpoint value of the lamp voltage for each gas discharge lamp is determined individually at the factory, and then the individually determined desired value is stored in a storage element connected to the gas discharge lamp, which is read out by the control unit when the gas discharge lamp is switched on ,
Die optimale Betriebstemperatur und damit auch die Lampenspannung können herstellungsbedingt auch zwischen baugleichen Gasentladungslampen variieren. Ein werksseitig individuell für jede Gasentladungslampe bestimmter Soll-Wert der Lampenspannung er- möglicht einen optimalen Betrieb der einzelnen Gasentladungslampen mit einer hohen Emissionsleistung. Dadurch, dass der individuelle Soll-Wert in einem mit der Gasentladungslampe verbunden Speicherelement gespeichert wird, ist dieser mit der individuellen Gasentladungslampe derart verbunden, dass der Soll-Wert beim Einschalten der Gasentladungslampe der Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden kann. Darüber hinaus er- möglicht ein solches Speicherelement eine automatische Soll-Wert-Anpassung bei einem Lampenwechsel. Vorzugsweise ist das Speicherelement ein elektronisches Speicherelement, beispielsweise ein EEPROM- oder PROM-Speicherbaustein. Der Soll-Wert der Lampenspannung kann darüber hinaus auch als maschinenlesbare Beschriftung auf der Lampe, vorzugsweise auf dem Lampensockel, ausgeführt sein. In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Gasentladungslampe mit dem Soll-Wert der Lampenspannung beschriftet ist, wobei das Bereitstellen des Soll- Wertes an die Steuereinheit einmalig beim Lampenwechsel durch manuelle Eingabe des Soll-Wertes an der Steuereinheit erfolgt. The optimal operating temperature and thus also the lamp voltage can also vary between identically constructed gas discharge lamps. A setpoint value of the lamp voltage, which is determined individually for each individual gas discharge lamp at the factory, enables optimal operation of the individual gas discharge lamps with a high emission power. Characterized in that the individual target value is stored in a storage element connected to the gas discharge lamp, this is connected to the individual gas discharge lamp such that the desired value when switching on the gas discharge lamp of the control unit can be provided. In addition, such a memory element enables an automatic setpoint value adjustment during a lamp replacement. The memory element is preferably an electronic memory element, for example an EEPROM or PROM memory module. The nominal value of the lamp voltage can moreover also be embodied as a machine-readable inscription on the lamp, preferably on the lamp base. In an alternative embodiment, it is provided that the gas discharge lamp is labeled with the desired value of the lamp voltage, wherein the provision of the desired value to the control unit takes place once when changing the lamp by manual input of the desired value to the control unit.
Es hat sich bewährt, wenn das Speicherelement ein elektronisches Speicherelement ist, und wenn das Speicherelement beim Einschalten der Gasentladungslampe ausgelesen wird. Elektronische Speicherelemente weisen zwei Grenztemperaturen, nämlich eine maximale Lagertemperatur und eine maximale Betriebstemperatur auf. Die maximale Lagertemperatur gibt an, bis zu welcher Temperatur das elektronische Speicherelement ohne Qualitätsverluste gelagert werden kann. Die maximale Betriebstemperatur beschreibt die ma- ximale Temperatur, bei der das Speicherelement ohne Fehlfunktionen betrieben werden kann. It has proven useful if the storage element is an electronic storage element, and if the storage element is read when switching on the gas discharge lamp. Electronic storage elements have two limit temperatures, namely a maximum storage temperature and a maximum operating temperature. The maximum storage temperature indicates up to what temperature the electronic storage element can be stored without loss of quality. The maximum operating temperature describes the maximum temperature at which the storage element can be operated without malfunction.
Vorzugsweise liegt die Speicherelement-Temperatur während des Betriebs der Gasentladungslampe unterhalb von 150 °C. Temperaturen unterhalb von 150 °C beeinträchtigen die Qualität des Speicherelements nicht. Temperaturen oberhalb von 125 °C können die Funktionsfähigkeit elektronischer Speicherelemente beeinträchtigen. Das Speicherelement wird bei Temperaturen unterhalb von 125 °C ausgelesen. Das Auslesen des Speicherelements erfolgt beim Einschalten der Gasentladungslampe, so dass die Temperatur des Speicherelements während des Auslesens weniger als 125°C beträgt. Hierdurch wird eine Fehlfunktion des Speicherele- ments vermieden. Preferably, the storage element temperature during operation of the gas discharge lamp is below 150 ° C. Temperatures below 150 ° C do not affect the quality of the memory element. Temperatures above 125 ° C may affect the functioning of electronic memory elements. The memory element is read out at temperatures below 125 ° C. The reading of the memory element takes place when switching on the gas discharge lamp, so that the temperature of the memory element is less than 125 ° C during reading. This avoids a malfunction of the memory element.
Ein mit der Gasentladungslampe verbundenes Speicherelement wird in der Regel während des Betriebs der Gasentladungslampe erwärmt. Die Temperatur des Speicherelements hängt von dessen räumlicher Position bezogen auf die Gasentladungslampe ab. Vorzugsweise befindet sich das Speicherelement im oder am Sockel der Gasentladungs- lampe. Ein derart angeordnetes Speicherelement kann einfach mit der elektrischen Versorgung der Lampe verbunden werden, da auch die Kabel zur elektrischen Versorgung der Lampe in den Sockel führen. A storage element connected to the gas discharge lamp is usually heated during operation of the gas discharge lamp. The temperature of the storage element depends on its spatial position relative to the gas discharge lamp. Preferably, the storage element is located in or at the base of the gas discharge lamp. Such a memory element can be easily connected to the electrical supply of the lamp, as well as lead the cable for electrical supply of the lamp in the socket.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Ist-Wert der Lampenspannung während des Betriebs der Lampeneinheit in regelmäßigen Zeitabständen, vorzugsweise mit einer Fre- quenz von 1 min"1 bis 10 min"1 , ermittelt wird. It has proved to be advantageous if the actual value of the lamp voltage is determined during operation of the lamp unit at regular time intervals, preferably at a frequency of 1 min "1 to 10 min " 1 .
Das regelmäßige Ermitteln des Ist-Wertes der Lampenspannung ermöglicht eine fortlaufende Anpassung der Kühlleistung an den aktuellen Betriebszustand der Gasentladungslampe. Erfolgt die Ermittlung des Ist-Werts der Lampenspannung mit einer Frequenz von weniger als 1 min"1, kann die Kühlleistung nur langsam an veränderte Betriebsbedingun- gen angepasst werden. Liegt zwischen zwei Messungen des Ist-Werts der Lampenspannung ein Zeitabstand von mehr als 1 Minute, kann die UV-Emissionsleistung vergleichsweise stark absinken, wodurch das Bestrahlungsergebnis beeinträchtigt werden kann. Da auch die Lampenspannung mit einer gewissen Verzögerung auf eine Änderung der Kühl- leistung reagiert, ergibt sich bei einer Frequenz von mehr als 10 min"1 keine nennenswerte Verbesserung mehr. The regular determination of the actual value of the lamp voltage allows a continuous adjustment of the cooling power to the current operating state of the gas discharge lamp. If the actual value of the lamp voltage is determined with a frequency of less than 1 min "1 , the cooling capacity can only be adapted slowly to changed operating conditions., If there is a time interval of more than 1 minute between two measurements of the actual value of the lamp voltage , the UV emission output may drop comparatively sharply, which may affect the irradiation result, since the lamp voltage also, with a certain delay, depends on a change in the cooling performance, results in a frequency of more than 10 min "1 no appreciable improvement more.
In einer ebenso bevorzugten Modifikation des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Gasentladungslampe während des Betriebs der Lampeneinheit von der Kühleinheit konti- nuierlich gekühlt wird. In a likewise preferred modification of the method, it is provided that the gas discharge lamp is cooled continuously by the cooling unit during operation of the lamp unit.
Eine kontinuierliche Kühlung der Gasentladungslampe hat den Vorteil, dass durch die Anpassung der Kühlleistung die Gasentladungslampe sowohl erwärmt als auch gekühlt werden kann. Eine Verringerung der Kühlleistung bewirkt eine Erwärmung der Gasentladungslampe, eine Erhöhung der Kühlleistung führt zu einer geringeren Temperatur der Gasentladungslampe. A continuous cooling of the gas discharge lamp has the advantage that the gas discharge lamp can be both heated and cooled by adjusting the cooling capacity. A reduction in the cooling power causes heating of the gas discharge lamp, an increase in the cooling power leads to a lower temperature of the gas discharge lamp.
Es hat sich bewährt, wenn die Gasentladungslampe mit einem von dem Kühlelement erzeugten Luftstrom gekühlt wird. It has proven useful when the gas discharge lamp is cooled with an air flow generated by the cooling element.
Ein Kühlelement, das einen Luftstrom erzeugt, ist beispielsweise ein Ventilator, ein Gebläse oder ein Lüfter. Da diese Kühlelemente Luft zur Kühlung verwenden, sind sie flexi- bei einsetzbar. Ein Verfahren, bei dem ein solches Kühlelement eingesetzt wird, ist kostengünstig durchzuführen. A cooling element that generates an air flow, for example, a fan, a blower or a fan. Since these cooling elements use air for cooling, they are flexible in use. A method in which such a cooling element is used, is inexpensive to perform.
Hinsichtlich der Lampeneinheit zur Durchführung des Verfahrens wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von einer Lampeneinheit der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Temperierelement ein Kühlelement zur Kühlung der Gasentladungslampe ist, dass ein Spannungssensor zur Bestimmung des Ist-Wertes einer Lampenspannung vorgesehen ist, wobei die Steuereinheit einen Eingang aufweist, an dem der Ist-Wert der Lampenspannung als Eingangssignal anliegt. With regard to the lamp unit for carrying out the method, the abovementioned object is achieved on the basis of a lamp unit of the type mentioned in the introduction in that the tempering element is a cooling element for cooling the gas discharge lamp, that a voltage sensor is provided for determining the actual value of a lamp voltage the control unit has an input to which the actual value of the lamp voltage is present as an input signal.
Eine solche Lampeneinheit ist für den Einsatz im zuvor beschriebenen Verfahren geeignet. Dadurch, dass ein Spannungssensor vorgesehen ist, der den Ist-Wert der Lampen- Spannung ermittelt, kann dieser Ist-Wert einer Steuerung der Kühlleistung des Kühlelements zugrunde gelegt werden. Die Steuereinheit weist dementsprechend einen Eingang für den Ist-Wert der Lampenspannung auf. Das auf Basis des Ist-Wert der Lampenspannung generierte Ausgangssignal der Steuereinheit dient schließlich der Einstellung der Kühlleistung des Kühlelements. Es hat sich bewährt, wenn der Spannungssensor in das elektronische Vorschaltgerät integriert ist, und dass das elektronische Vorschaltgerät einen Ausgang zur Ausgabe des Ist-Wertes der Lampenspannung aufweist. Die Gasentladungslampe wird an einem elektronischen Vorschaltgerät betrieben. Ein elektronisches Vorschaltgerät mit integriertem Spannungssensor ist - verglichen mit einem Gerät ohne diesen Sensor - ohne erheblichen Aufwand oder hohen Zusatzkosten zu fertigen und es trägt zu einer kompakten Bauform der Lampeneinheit bei. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lampeneinheit ist vorgesehen, dass die Gasentladungslampe ein elektronisches Speicherelement umfasst, in dem der Soll-Wert der Lampenspannung gespeichert ist. Such a lamp unit is suitable for use in the method described above. Characterized in that a voltage sensor is provided which determines the actual value of the lamp voltage, this actual value of a control of the cooling capacity of the cooling element can be used. The control unit accordingly has an input for the actual value of the lamp voltage. The output signal of the control unit, which is generated on the basis of the actual value of the lamp voltage, ultimately serves to adjust the cooling capacity of the cooling element. It has proven useful if the voltage sensor is integrated in the electronic ballast, and that the electronic ballast has an output for outputting the actual value of the lamp voltage. The gas discharge lamp is operated on an electronic ballast. An electronic ballast with integrated voltage sensor is - compared to a device without this sensor - to produce without considerable effort or high additional costs and it contributes to a compact design of the lamp unit. In an advantageous embodiment of the lamp unit according to the invention it is provided that the gas discharge lamp comprises an electronic memory element in which the desired value of the lamp voltage is stored.
Elektronische Speicherelemente sind beispielsweise EEPROM- oder PROM- Speicherbausteine. Ein mit der Gasentladungslampe verbundenes elektronisches Spei- cherelement gewährleistet, dass der Soll-Wert der Lampenspannung beim Einschalten der Gasentladungslampe der Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden kann. Durch das Speicherelement wird darüber hinaus eine automatische Sollwert-Anpassung, beispielsweise bei einem Lampenwechsel ermöglicht. Electronic memory elements are, for example, EEPROM or PROM memory modules. An electronic storage element connected to the gas discharge lamp ensures that the desired value of the lamp voltage can be made available to the control unit when the gas discharge lamp is switched on. In addition, the storage element allows automatic setpoint adjustment, for example when changing the lamp.
Es hat sich bewährt, wenn das Speicherelement im Bereich des Sockels der Gasentla- dungslampe angeordnet ist. It has proven useful if the storage element is arranged in the region of the base of the gas discharge lamp.
Ein im Sockelbereich der Gasentladungslampe angeordnetes Speicherelement kann einfach mit einer elektrischen Versorgung der Lampe verbunden werden, da bereits die Kabel zur elektrischen Versorgung der Lampe durch den Sockel führen. A memory element arranged in the base area of the gas discharge lamp can easily be connected to an electrical supply of the lamp, since already the cables for the electrical supply of the lamp lead through the base.
In einer alternativen ebenso bevorzugten Ausführungsform ist das Speicherelement in einen Anschlussstecker der Gasentladungslampe integriert ist. In an alternative likewise preferred embodiment, the storage element is integrated in a connection plug of the gas discharge lamp.
Die Gasentladungslampe weist eine mit einem Anschlussstecker versehene zur Kontaktierung einer Stromversorgung auf. Durch ein im Anschlussstecker integriertes Speicherelement werden eine einfache elektrische Kontaktierung des Anschlusselements und ein einfaches Auslesen des Speicherelements ermöglicht. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Gasentladungslampe eine Beschriftung aufweist, die den Soll-Wert der Lampenspannung festlegt. Ausführungsbeispiel The gas discharge lamp has a provided with a connector for contacting a power supply. By a memory element integrated in the connector element, a simple electrical contacting of the connection element and a simple read-out of the memory element are made possible. In a further advantageous embodiment of the device according to the invention it is provided that the gas discharge lamp has a label which defines the desired value of the lamp voltage. embodiment
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Im Einzelnen zeigt in schematischer Darstellung: The invention will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments. In detail shows in a schematic representation:
Figur 1 eine Lampeneinheit zur Erzeugung ultravioletter Strahlung mit einem Nie- derdruck-Amalgamstrahler, und 1 shows a lamp unit for generating ultraviolet radiation with a low-pressure amalgam radiator, and
Figur 2 ein Diagramm, in dem die UV-Emission und die Lampenspannung des Figure 2 is a diagram in which the UV emission and the lamp voltage of
Niederdruck-Amalgamstrahlers in Abhängigkeit von der Kühlluft- Temperatur dargestellt ist.  Low-pressure amalgam radiator is shown as a function of the cooling air temperature.
Figur 1 zeigt eine Lampeneinheit für die Erzeugung ultravioletter Strahlung, der insge- samt die Bezugsziffer 10 zugeordnet ist. Die Lampeneinheit setzt sich zusammen aus einem Niederdruck-Amalgamstrahler 1 1 , einem elektronischen Vorschaltgerät 14 für den Niederdruck-Amalgamstrahler 1 1 , einem Axial-Lüfter 15 zur Kühlung des Niederdruck- Amalgamstrahlers 11 und einer Steuereinheit 16 für den Axial-Lüfter 15. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist anstelle des Axial-Lüfters 15 ein Radial-Lüfter vorgesehen. FIG. 1 shows a lamp unit for the generation of ultraviolet radiation, which is assigned the reference number 10 overall. The lamp unit is composed of a low-pressure amalgam radiator 1 1, an electronic ballast 14 for the low-pressure amalgam radiator 1 1, an axial fan 15 for cooling the low-pressure amalgam radiator 11 and a control unit 16 for the axial fan 15. In one alternative embodiment (not shown) is provided instead of the axial fan 15, a radial fan.
Der Niederdruck-Amalgamstrahler 11 besteht aus einem Leuchtrohr aus Quarzglas, das an beiden Enden mit Quetschungen 17 verschlossen ist, durch die eine Stromversorgung 18 geführt ist. Innerhalb und an entgegengesetzten Enden des Leuchtrohres sind zwei wendeiförmige Elektroden 18a, 18b angeordnet. Das Leuchtrohr umschließt einen Entla- dungsraum 12. Der Entladungsraum 12 ist mit einer Gasmischung aus Argon und Neon (50:50) gefüllt. Innerhalb des Entladungsraumes 12 befindet sich außerdem ein The low-pressure amalgam radiator 11 consists of a luminous tube made of quartz glass, which is closed at both ends with pinches 17 through which a power supply 18 is guided. Within and at opposite ends of the light pipe, two helical electrodes 18a, 18b are arranged. The light tube encloses a discharge space 12. The discharge space 12 is filled with a gas mixture of argon and neon (50:50). Within the discharge space 12 is also a
Amalgamdepot 13. Amalgam depot 13.
Der Niederdruck-Amalgamstrahler 1 1 wird mit einem im Wesentlichen konstanten Lampenstrom betrieben. Er zeichnet sich durch eine Nominal-Leistung von 200 W (bei einem nominalen Lampenstrom von 4,0 A), eine Leuchtlänge von 50 cm, einen Strahler- Außendurchmesser von 28 mm und durch eine Leistungsdichte von etwa 4 W/cm aus. The low-pressure amalgam radiator 1 1 is operated with a substantially constant lamp current. It is characterized by a nominal power of 200 W (with a nominal lamp current of 4.0 A), a luminous length of 50 cm, a radiator outer diameter of 28 mm and a power density of about 4 W / cm.
Der Niederdruck-Amalgamstrahler 1 1 wird an dem elektronischen Vorschaltgerät 14 betrieben, das mit dem Niederdruckamalgamstrahler 1 1 über die Anschlussleitungen 20 verbunden ist. Das elektronische Vorschaltgerät 14 weist darüber hinaus einen Netz- spannungsanschluss 19 auf. Während des Betriebs ermittelt das elektronische Vor- schaltgerät 14 mittels integrierten Spannungssensors die Ist-Werte der Lampenspannung UL und des Lampenstroms lL. The low-pressure amalgam radiator 1 1 is operated on the electronic ballast 14, which is connected to the low-pressure amalgam radiator 1 1 via the connecting lines 20. The electronic ballast 14 furthermore has a mains voltage connection 19. During operation, the electronic switching device 14 by means of integrated voltage sensor, the actual values of the lamp voltage U L and the lamp current l L.
Das elektronische Vorschaltgerät 14 stellt die ermittelte Lampenspannung UL schließlich als Eingangssignal für die Steuereinheit 16 bereit. Darüber hinaus ist mit dem Nieder- druck-Amalgamstrahler 1 1 ein Speicherelement 22 in Form eines EEPROM verbunden, auf dem ein für den Niederdruck-Amalgamstrahler 1 1 werksseitig individuell bestimmter Soll-Wert der Lampenspannung gespeichert ist. Die Steuereinheit 16 liest den Soll-Wert der Lampenspannung beim Einschalten des Niederdruck-Amalgamstrahlers 1 1 aus. Während des Betriebs des Niederdruck-Amalgamstrahlers 1 1 fragt die Steuereinheit 16 in regelmäßigen Zeitabständen, das heißt, mit einer Frequenz von 5 min"1 den Ist-Wert der Lampenspannung UUST ab. The electronic ballast 14 finally provides the determined lamp voltage U L as an input signal to the control unit 16. In addition, a memory element 22 in the form of an EEPROM is connected to the low-pressure amalgam radiator 11, on which a setpoint value of the lamp voltage individually determined by the factory for the low-pressure amalgam radiator 11 is stored. The control unit 16 reads out the setpoint value of the lamp voltage when the low-pressure amalgam radiator 11 is switched on. During operation of the low-pressure amalgam radiator 1 1, the control unit 16 queries at regular intervals, that is, with a frequency of 5 min "1, the actual value of the lamp voltage U US T.
Die Steuereinheit 16 vergleicht den Ist-Wert der Lampenspannung ULIST mit dem auf dem Speicherelement gespeicherten Soll-Wert ULSOLL, ermittelt die Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert und gibt ein Steuersignal aus, das die Kühlleistung des Axial-Lüfters 15 regelt. The control unit 16 compares the actual value of the lamp voltage U L IST with the desired value U L set stored on the memory element, determines the deviation of the actual value from the setpoint value and outputs a control signal representing the cooling capacity of the axial fan 15 regulates.
Da der Axial-Lüfter 15 den Niederdruck-Amalgamstrahler 11 während des Betriebs der Lampeneinheit 10 kontinuierlich kühlt, kann die Temperatur des Niederdruck- Amalgamstrahlers 1 1 beispielsweise durch eine Erhöhung der Lüfter-Geschwindigkeit relativ gekühlt oder durch eine Verringerung der Lüfter-Geschwindigkeit relativ erwärmt werden. Since the axial fan 15 continuously cools the low-pressure amalgam radiator 11 during operation of the lamp unit 10, the temperature of the low-pressure amalgam radiator 11 can be relatively cooled, for example, by increasing the fan speed or relatively heated by reducing the fan speed ,
Das Diagramm in Figur 2 zeigt die UV-Emission UV-Output und die Lampenspannung UL des Niederdruck-Amalgamstrahlers 11 gemäß Figur 1 bei Luftkühlung mit konstanter Luftmenge in Abhängigkeit von der Lufttemperatur. Sowohl die UV-Emission als auch die Lampenspannung wurden für den Niederdruck-Amalgam-Strahler gleichzeitig bestimmt. Die Abszisse gibt die Lufttemperatur T in °C wieder. Auf der rechten Ordinate des Diagramms ist die ultraviolette Strahlungsemission„UV-Output" des Niederdruckstrahlers in mW/cm2 aufgetragen, die linke Ordinate des Diagramms gibt die Lampenspannung UL in Volt wieder. The diagram in FIG. 2 shows the UV emission UV output and the lamp voltage U L of the low-pressure amalgam radiator 11 according to FIG. 1 with air cooling with a constant air quantity as a function of the air temperature. Both the UV emission and the lamp voltage were determined simultaneously for the low-pressure amalgam radiator. The abscissa represents the air temperature T in ° C. On the right ordinate of the diagram, the ultraviolet radiation emission "UV output" of the low pressure radiator in mW / cm 2 is plotted, the left ordinate of the diagram represents the lamp voltage U L in volts.
Die Temperaturabhängigkeit der UV-Emission ist durch den Kurvenverlauf 1 beschrieben. Demzufolge wird bei diesem Strahler eine maximale Strahlungsemission (I) von 0,252 mW/cm2 bei einer Betriebstemperatur (II) von 52,5 °C erhalten. Weiterhin ist der Verlauf der Lampenspannung in Abhängigkeit von der Temperatur durch die Kurve 2 beschrieben. Eine Betriebstemperatur (III) von 52,5 °C entspricht somit einer Lampenspannung von 108,6 V. Sie entspricht einer maximalen Emissionsleistung des Niederdruck-Amalgamstrahlers 1 1. The temperature dependence of the UV emission is described by the curve 1. Consequently, with this radiator, a maximum radiation emission (I) of 0.252 mW / cm 2 at an operating temperature (II) of 52.5 ° C is obtained. Furthermore, the course of the lamp voltage as a function of the temperature is described by the curve 2. An operating temperature (III) of 52.5 ° C thus corresponds to a lamp voltage of 108.6 V. It corresponds to a maximum emission power of the low-pressure amalgam radiator 11.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Lampeneinheit zur Erzeugung ultravioletter Strahlung sowie geeignete Lampeneinheit dafür Patentansprüche Method for operating a lamp unit for generating ultraviolet radiation and suitable lamp unit therefor claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Lampeneinheit zur Erzeugung ultravioletter Strah- lung, aufweisend eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsraum, der für einA method of operating a lamp unit for generating ultraviolet radiation, comprising a gas discharge lamp having a discharge space suitable for
Quecksilberdepot zugänglich ist, ein elektronisches Vorschaltgerät und ein über eine Steuereinheit einstellbares Temperierelement zur Temperierung der Gasentladungslampe, wobei die Gasentladungslampe mit einem Lampenstrom und einer Lampenspannung betrieben wird, und wobei während einer Betriebsphase an der Gasentladungslampe ein im Wesentlichen konstanter Lampenstrom anliegt, dasMercury depot is accessible, an electronic ballast and a controllable via a control unit temperature control for controlling the temperature of the gas discharge lamp, wherein the gas discharge lamp is operated with a lamp current and a lamp voltage, and wherein during a phase of operation of the gas discharge lamp is applied a substantially constant lamp current, the
Temperierelement ein Kühlelement zur Kühlung der Gasentladungslampe ist, und das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Temperierelement is a cooling element for cooling the gas discharge lamp, and the method comprises the following steps:
(a) Ermitteln eines Ist-Werts der Lampenspannung mittels eines Spannungssensors, (b) Übermitteln des Ist-Werts der Lampenspannung an die Steuereinheit, (a) determining an actual value of the lamp voltage by means of a voltage sensor, (b) transmitting the actual value of the lamp voltage to the control unit,
(c) Vergleichen des Ist-Werts mit einem Soll-Wert der Lampenspannung durch die Steuereinheit, (c) comparing the actual value with a target value of the lamp voltage by the control unit,
(d) Ausgabe eines Steuersignals durch die Steuereinheit an das Kühlelement zur Einstellung der Kühlleistung, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampe während des Betriebs der Lampeneinheit von der Kühleinheit kontinuierlich gekühlt wird. (D) output of a control signal by the control unit to the cooling element for adjusting the cooling capacity, characterized in that the gas discharge lamp during the operation of the lamp unit is cooled by the cooling unit continuously.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Vorschaltgerät den Spannungssensor enthält und den Ist-Wert der Lampenspannung ermittelt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the electronic ballast contains the voltage sensor and determines the actual value of the lamp voltage.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Wert der Lampenspannung für jede Gasentladungslampe werksseitig individuell bestimmt wird, und dass der individuell bestimmte Soll-Wert in einem mit der Gasentladungslampe verbundenen Speicherelement gespeichert wird, das beim Einschalten der Gasentladungslampe von der Steuereinheit ausgelesen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the target value of the lamp voltage for each gas discharge lamp is factory determined individually, and that the individually determined desired value is stored in a connected to the gas discharge lamp storage element when switching on the gas discharge lamp is read by the control unit.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement ein elektronisches Speicherelement ist, und dass das Speicherelement beim Einschalten der Gasentladungslampe ausgelesen wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that the storage element is an electronic storage element, and that the storage element is read when switching on the gas discharge lamp.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert der Lampenspannung während des Betriebs der Lampeneinheit in regelmäßigen Zeitabständen, vorzugsweise mit einer Frequenz von 1 min"1 bis 10 min"1, ermittelt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the actual value of the lamp voltage during operation of the lamp unit at regular time intervals, preferably with a frequency of 1 min "1 to 10 min " 1 , is determined.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampe mit einem von dem Kühlelement erzeugten Luftstrom gekühlt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the gas discharge lamp is cooled by an air flow generated by the cooling element.
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