CH639284A5 - Bestrahlungsgeraet mit einer gas- und dampfentladungslampe. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bestrahlungsgerät gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein bekanntes Bestrahlungsgerät der erwähnten Art ist z.B. in der DE-OS 1 801 982 beschrieben. Ein Nachteil dieses bekannten Bestrahlungsgerätes ist, dass der Sicherheitskreis erst anspricht, wenn es dem Zeitkreis nicht gelungen ist, die Intensität der Bestrahlung rechtzeitig herabzusetzen. Dies fuhrt oft zu einer unerwünschten zusätzlichen Strahlungsdosis auf das bestrahlte Objekt, beispielsweise auf eine mit Ultraviolettstrahlung angestrahlte Person.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Defekt im Zeitschaltkreis eine vorzeitige Intensitätsverringerung oder Unterbrechung der zum bestrahlenden Objekt gelangenden Strahlung zu erreichen.

Das Bestrahlungsgerät nach der Erfindung ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.

Ein Vorteil des erfindungsgemässen Bestrahlungsgeräts besteht darin, dass ein Defekt im Zeitschaltkreis schnell festgestellt werden kann und dass darauf automatisch sofortige Massnahmen zur Beseitigung des Fehlers getroffen werden können. Es wird ein zu niedriger Kondensatorstrom festgestellt, der zu einer zu trägen Wirkung des Zeitschaltkreises führen würde. Die zu ergreifenden Massnahmen zur Beseitigung eines Fehlers in dem erfindungsgemässen Gerät bestehen in der vorzeitigen Intensitätsverringerung oder Unterbrechung der Strahlung auf das zu bestrahlende Objekt mittels der Hilfsschaltanordnung. Es wird daher in der Regel nicht darauf gewartet, bis es sich herausgestellt hat, dass der Zeitschaltkreis seine Aufgabe zu langsam durchführt. Die Gefahr einer Überdosierung der Strahlung ist dadurch klein.

Es ist denkbar, dass das Verringern der Strahlungsintensität in der Strahlungsrichtung des Geräts beispielsweise durch vollständiges oder teilweises Abfangen des Strahles durch eine Klappe oder einen Schieber erfolgt. Weiter ist es möglich, dass das Verringern der auf das Objekt gelangenden Intensität dadurch erfolgt, dass das Bestrahlungsgerät eine Schwenkung ausführt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Bestrahlungsgeräts, bei dem in einer Speiseschaltung der Entladungslampe ein Relaiskontakt aufgenommen ist, der zu dieser Entladungslampe in Serie geschaltet ist, ist die Hilfsschaltanordnung mit einer Erregungswicklung des Relaiskontakts derart versehen, dass ein Kondensatorstrom kleiner als der Schwellenwert über die Erregungseinrichtung den Relaiskontakt öffnet.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass bei zu niedrigem Kondensatorstrom, was auf einem Defekt im Zeitkreis hindeutet, die Entladungslampe über den Relaiskontakt abgeschaltet wird. Das Gerät sendet dann keine weitere Strahlung mehr aus.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine elektrische Schaltung eines Bestrahlungsgeräts, es handelt sich hier um eine Heimsonne und

Fig. 2 eine graphische Darstellung einiger Kondensatorströme und Kondensatorspannungen, die als Funktion der Zeit aufgetragen sind und in einem Normalfall und in einem Störungsfall in der Schaltung nach Fig. 1 auftreten können.

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In Fig. 1 sind 1 und 2 Anschlussklemmen, die zum An-schliessen an ein Speisenetz von 220 Volt, 50 Hz, bestimmt sind. Die Klemme 1 ist an einen Widerstand 3 angeschlossen, der beispielsweise ein Infrarotstrahler sein kann. Die andere Seite des Widerstandes 3 ist an eine Elektrode einer Hochdruckentladungslampe 4 angeschlossen. Sie ist eine Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe, die im Betriebszustand Ultraviolettstrahlung aussendet. Eine andere Elektrode der Lampe 4 ist an einen Kontakt 5 eines Schalters 6 angeschlossen. Ein Kontakt 7 dieses Schalters 6 ist an die Eingangsklemme 2 angeschlossen. Der bis jetzt beschriebene Teil der Schaltung ist der Hauptschaltkreis.

Es ist denkbar, dass der Hauptschaltkreis noch mit einem Wählschalter ausgerüstet ist, wodurch beispielsweise auch nur Infrarotstrahlung erzeugt werden kann. Diese Abwandlung ist in Fig. 1 nicht dargestellt.

Der Zeitschaltkreis für die Entladungslampe 4 besteht aus einem Widerstand-Kondensator-Kreis. Der Kondensator ist mit 10 bezeichnet. Mit dem Kondensator 10 können einige Widerstände 11 bis 21 in Serie geschaltet werden. Diese Widerstände sind in zwei Gruppen verteilt. Die erste Gruppe enthält die Widerstände 11 bis 14, die zweite Gruppe die Widerstände 15 bis 21. Die Widerstände 11 bis 14 dienen zum Einstellen einer bestimmten Hautempfindlichkeit der mit der Entladungslampe 4 zu bestrahlenden Person. Die Widerstände 15 bis 21 dienen zum Durchführen einer bestimmten Bestrahlungskur für die betreffende Person. Nähere Einzelheiten über die Schaltung der Widerstände 11 bis 21 findet man in der DE-OS 2 400 395. Die Widerstände der ersten Gruppe 11 bis 14 und die der zweiten Gruppe 15 bis 21 können mit Hilfe zweier Schalter 22 bzw. 23 miteinander verbunden werden. Der Zeitschaltkreis wird über die Klemme 1, einen Abzweigpunkt 25, einen Widerstand 26 und eine Diode 27 gespeist. Eine andere Diode 28 ist an einen Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 26 und der Diode 27 angeschlossen. Die andere Seite der Diode 28 ist an eine Hauptelektrode der Lampe 4 angeschlossen. Über die Ausgleichswirkung der Dioden 27 und 28 auf die Bestrahlungsdauer sind weitere Einzelheiten ebenfalls in der DE-OS 2 400 395 erwähnt.

Der Widerstand 15 ist mit dem Kondensator 10 verbunden. Die andere Seite dieses Kondensators ist an einen Messwiderstand 30 angeschlossen. Die andere Seite des Messwiderstandes 30 ist an einen Widerstand 31 angeschlossen, dessen andere Seite an einen Kontakt 32 eines Schalters 33 angeschlossen ist, der mit dem Schalter 6 mechanisch gekoppelt ist. Ein Kontakt des Schalters 33 ist an die Eingangsklemme 2 angeschlossen. Der oben beschriebene Teil des Zeitschaltkreises ist der Widerstand-Kondensator-(RC)-Kreis. Anschliessend wird jener Teil des Zeitschaltkreises beschrieben, der bei einem einwandfrei arbeitenden Zeitschaltkreis für die Abschaltung der Entladungslampe 4 über den Schalter 6 sorgt.

Ein Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 15 und dem Kondensator 10 ist an eine Steuerelektrode eines zweiten Feldeffekttransistors 35 angeschlossen. Die Drain-Elek-trode (D) dieses Transistors 35 ist an die Basis eines Hilfstransistors 36 vom pnp-Typ angeschlossen. Die Source-Elek-trode (S) des Transistors 35 ist an den Kollektor des Transistors 36 angeschlossen. Der Emitterbasisübergang des Transistors 36 ist weiterhin von einem Widerstand 37 überbrückt. Der Emitter des Transistors 36 ist an ein erstes Ende 40 einer Erregerwicklung eines Relais angeschlossen, das die gekoppelten Schalter 33 und 6 betätigt. Der Kollektor des Transistors 36 ist an das andere Ende 41 der erwähnten Erregerwicklung angeschlossen. Diese Erregerwicklung empfangt während der Bestrahlung Strom über die Eingangsklemme 1, den Abzweigpunkt 25, eine Diode 45, einen Widerstand 46,

einen Widerstand 47 (40, 41) und die Zener-Diode 42, die mit der Eingangsklemme 2 verbunden ist.

Ein Sicherheitsschaltkreis dieses Bestrahlungsgeräts spricht an, wenn der Strom durch den Kondensator 10 während der Bestrahlung mit der Entladungslampe 4 zu niedrig ist. Dieser Sicherheitsschaltkreis enthält u.a. einen ersten Feldeffekttransistor 50. Eine Steuerelektrode dieses Transistors 50 ist an einen Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 10 und dem Messwiderstand 30 angeschlossen. Die D-Elektrode des Feldeffekttransistors 50 ist an die Basis eines Hilfstransistors 51 vom npn-Typ angeschlossen. Die S-Elektrode des Feldeffekttransistors 50 ist an den Emitter des Transistors 51 angeschlossen. Der Hauptelektrodenkreis des Transistors 51 überbrückt die Erregerwicklung, die sich zwischen den Punkten 40 und 41 befindet.

Die Serienschaltung aus den Widerständen 11 bis 14 ist von einem Kondensator 60 überbrückt. Ein Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 60 und dem Widerstand 14 ist über einen Leiter 61 an den Schalter 33 angeschlossen. Weiterhin ist ein Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 15 und dem Kondensator 10 über einen Leiter 62 ebenfalls an den Schalter 33 angeschlossen. Ausserdem ist ein Abzweigpunkt zwischen den Widerständen 46 und 47 einerseits über einen Widerstand 65 an die Basis des Transistors 51 und anderseits an eine Elektrode eines Kondensators 66 angeschlossen. Die andere Seite des Kondensators 66 ist an den Leiter 61 angeschlossen. Schliesslich ist der Kollektor des Transistors 36 an einen Widerstand 67 angeschlossen, dessen andere Seite an den Widerstand 31 angeschlossen ist. Weiter sei noch bemerkt, dass die Steuerelektrode des ersten Feldeffekttransistors 50 über einen Kondensator 70 mit der S-Elektrode dieses Feldeffekttransistors verbunden ist. Eine Diode 71 überbrückt den Messwiderstand 30.

Anschliessend wird die Wirkung der Schaltung beschrieben. Wenn die Klemmen 1 und 2 mit der bezeichneten Wechselspannungsquelle verbunden werden, stehen die Schalter 33 und 6 zunächst in der rechten Stellung, weil der Hilfstransistor 51 leitend, die Erregerwicklung 40,41 stromlos und ein Startknopf nicht betätigt ist. Dies bedeutet, dass durch die Entladungslampe 4 noch kein Strom fliesst.

Die Lage mit dem in der rechten Position stehenden Schalter 33 führt dazu, dass dem Kondensator 10 über den Widerstand 67 und die Diode 71 eine Anfangsspannung gegeben wird, die etwa gleich der Zenerspannung der Zener-diode 42 ist.

Diese Anfangsspannung ist in einem praktischen Ausführungsbeispiel z.B. 15 Volt. Dabei ist das Potential der unteren Elektrode des Kondensators in bezug auf das der oberen Elektrode positiv. Unter der unteren Elektrode des Kondensators 10 sei diejenige Elektrode des Kondensators 10 verstanden, die sich am nächsten beim Transistor 50 befindet.

Anschliessend werden durch manuelles Betätigen des Startknopfes K die Schalter 33 und 6 in die linke Stellung gebracht.

Dabei setzt über den Widerstand 3 ein Stromfluss durch die Entladungslampe 4 ein, d.h. die Bestrahlung fangt an. Auch der Kondensator 10 des Zeitkreises fängt dann an,

über die beiden Widerstandsgruppen Strom zu führen. Hinsichtlich der Orientierungsrichtung der Diode 27 ist es ein Strom, der dazu führt, dass zunächst die Anfangsladung des Kondensators 10 herabgesetzt wird. Dies besagt, dass sich der Kondensator 10 entlädt. In dieser Situation sind die Transistoren 35 und 36 gesperrt. Der Transistor 50 jedoch ist leitend und der Transistor 51 dadurch gesperrt. Die beiden Feldeffekttransistoren 35 und 50 sind von einem Typ, der nicht leitend ist, wenn die Steuerelektrode ein Potential

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führt, dass in bezug auf die S-Elektrode im Mittel niedriger als —0,7 Volt ist, und der leitet, wenn die Steuerelektrode ein höheres Potential führt.

Bei einem einwandfrei arbeitenden Zeitschaltkreis wird der zweite Feldeffekttransistor 35 leitend, wenn die obere Elektrode des Kondensators 10 ein Potential empfängt, das die —0,7 Volt in bezug auf die S-Elektrode des Transistors 35 überschreitet. Denn dabei wird auch der Transistor 36 leitend und bewirkt einen Kurzschluss der Erregerwicklung zwischen den Punkten 40 und 41 des Relaisschalters 6. Dieser Schalter 6 kehrt dadurch in seine rechte Position zurück. Dadurch wird der Stromdurchfluss durch die Entladungslampe 4 beendet.

Wenn jedoch durch einen zusätzlichen Übergangs widerstand oder einen losen Kontakt die Stromstärke durch den Kondensator 10 niedriger als normal ist, tritt über den Messwiderstand 30 ein derartiger Potentialunterschied zwischen der Steuer- und der S-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors 50 - infolge des dabei geringen Spannungsabfalls über den Messwiderstand 30 - auf, dass dieser Transistor 50 sperrt. Dies führt zu einem leitenden Zustand des Hilfstransistors 51. Dadurch entsteht wieder ein stromloser Zustand der Erregerwicklung zwischen den Punkten 40 und 41, wodurch der Kontakt 6 wieder in die rechte Position umkippt. Dadurch erfolgt ein Abschalten der Entladungslampe 4.

Ein anderer Störungsfall tritt auf, wenn der Kondensator 10 kurzgeschlossen wäre. Es ist klar, dass dabei diesem Kondensator 10 am Anfang keine Anfangsladung gegeben werden kann. Dies führt dazu, dass, wenn die eigentliche Bestrahlung anfangen soll, über den zweiten Feldeffekttransistor 35 und den Transistor 36 die Bestrahlung sofort beendet wird.

Der Widerstand 67 bildet mit dem Widerstand 31 eine Spannungsteilung zum Einstellen des Stromkreises des ersten Feldeffekttransistors 50.

Der Kondensator 70 muss ein unerwünschtes, zu schnelles Abschalten der Heimsonne bei einem vereinzelten kurzen schnellen Spannungswechsel im Kreise vermeiden. Die Kondensatoren 60 und 66 dienen zum Glätten der einphasigen gleichgerichteten Speisespannungen. Mit dem Widerstand 65 wird das Potential der Basis des Transistors 51 festgelegt sowie die Steuerung mittels des Feldeffekttransistors 50 ermöglicht.

Ausser dem Vorteil des schnellen Abschaltens dieses Bestrahlungsgeräts bei einem Defekt im Zeitschaltkreis besteht ein weiterer Vorteil, dass mit nur einem Hauptkondensator 10 ausgekommen werden kann. Mit Hilfe dieses einen Kondensators kann der Zeitschaltkreis und auch der Sicherheitsschaltkreis einwandfrei arbeiten. Durch die Vorbereitung hinsichtlich der Anfangsladung dieses Kondensators 10 wird vermieden, dass ein Defekt in diesem Kondensator unbemerkt bleiben würde.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel besitzen die Schaltungselemente beispielsweise folgende Werte:

Widerstand 11:169 kß Widerstand 12: 31 kQ Widerstand 13: 20 k £2 Widerstand 14:110 k fì Widerstand 15: 11 M Q Widerstand 16: 6,2 M fì Widerstand 17: 8,2 M fì Widerstand 18: 8,2 M fì Widerstand 19: 12 M fì Widerstand 20: 13 M fì Widerstand 21: 13 M fì Widerstand 26:412 k fì Widerstand 37: 1 k fì Widerstand 46: 15 k fì Widerstand 47:470 k fì Messwiderstand: 68Mfì Kondensator 10: 3,3 |iF Kondensator 60: 0,33 jxF Kondensator 66: 47 nF.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwellwert des Stromes durch den Kondensator 10 etwa 50 nA.

In Fig. 2 ist als Beispiel gegen die Zeit t der Potentialunterschied Vx zwischen der oberen Elektrode des Kondensators 10 und der S-Elektrode des Feldeffekttransistors 35 für die Zeit aufgetragen, in der die Entladungslampe 4 Strahlung aussendet.

Ebenfalls ist über die Zeit t der Potentialunterschied V2 zwischen der unteren Elektrode des Kondensators 10 und der S-Elektrode des Feldeffekttransistors 50 für die Zeit aufgetragen, in der die Entladungslampe 4 Strahlung aussendet.

Es sei bemerkt, dass zwischen den S-Elektroden der beiden Feldeffekttransistoren 35 und 50 in der Schaltung nach Fig. 1 nahezu kein Potentialunterschied besteht.

Weiter ist für dieses Beispiel in Fig. 2 über der Zeit t der Strom i durch den Kondensator 10 während der Bestrahlung aufgetragen.

Mit hochgestellten Indizes (V/, V2' und i') ist ein Störungsfall angegeben, bei dem der Kondensatorstrom i' zu niedrig ist. In Fig. 2 ist die Zeit t in Minuten (m) ausgedrückt.

Normalerweise sollte die Heimsonne, und zwar die Entladungslampe 4 (siehe Fig. 1), in dem angegebenen Beispiel nur zwischen dem Zeitpunkt S (= Start) und dem Zeitpunkt B (siehe Fig. 2) brennen. Durch die Störung würde - ohne die erfmdungsgemässe Ausbildung - die Bestrahlung beispielsweise erst zum Zeitpunkt E enden. Durch die Erfindung erfolgt die Abschaltung bereits zum Zeitpunkt D, weil das V2'-Potential dabei zu niedrig wird, um den ersten Feldeffekttransistor 50 (siehe Fig. 1) noch in leitendem Zustand zu halten, so dass der Hilfstransistor 51 leitend und über die Wicklung zwischen 40 und 41 und dem Schalter 6 die Entladungslampe 4 abgeschaltet wird.

Die Möglichkeit einer zu grossen Strahlungsdosis am Objekt bei einem Defekt im Zeitschaltkreis ist hierdurch bedeutend verringert.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Bestrahlungsgerät mit einer Gas- und Dampfent-ladungslampe und einem einen Kondensator enthaltenden Zeitschaltkreis zum Verringern der Intensität oder zum Unterbrechen der auf ein zu bestrahlendes Objekt gelangenden Strahlung nach einer gewünschten Bestrahlungsdauer mittels einer Hilfsschaltanordnung, wobei ein Sicherheitsschaltkreis vorgesehen ist, um beim Versagen des Zeitschaltkreises die Intensität der auf das Objekt gelangenden Strahlung vorzeitig zu verringern bzw. die Strahlung vorzeitig zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, dass im Sicherheitsschaltkreis Mittel (50) vorgesehen sind, die während der Bestrahlung bestimmen, ob der Strom durch ein Sicherheitsschaltkreiselement (30) in Serie mit dem Kondensator (10) einen Schwellenwert unterschreitet, dass diese Mittel mit der Hilfsschaltanordnung (40-41; 6) zum Verringern der Intensität bzw. Unterbrechung der auf das Objekt gelangenden Strahlung derart gekoppelt sind, dass bei einem Kondensatorstrom unter dem Schwellenwert die Hilfsanordnung (40-41; 6) die Intensität der auf das Objekt gelangenden Strahlung verkleinert bzw. die Strahlung unterbricht.
2. 2. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1, bei dem in Serie mit der Entladungslampe ein Relaiskontakt geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschaltanordnung mit einer Erregerwicklung (40-41) für den Relaiskontakt (6) derart versehen ist, dass ein Kondensatorstrom kleiner als der Schwellenwert über die Erregerwicklung den Relaiskontakt öffnet.
3. 3. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsschaltkreiselement in Serie mit dem Kondensator (10) ein Messwiderstand (30) ist.
4. 4. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 3, bei dem der Kondensator während der Bestrahlung eine Ladungsänderung in nur einer Richtung erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (33,42) vorgesehen sind, um vor der Bestrahlung dem Kondensator (10) eine Anfangsspannung mit einer Polarität zu geben, durch welche die erwähnte Ladungsänderung zu einem Entladen des Kondensators führt.
5. 5. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Liefern einer Anfangsspannung zum Kondensator (10) einen Umschalter (33) und eine Zenerdiode (42) enthalten.
6. 6. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Bestimmung des Unterschreitens des Schwellenwertes des Kondensatorstromes aus einem ersten Feldeffekttransistor (50) besteht, dessen Steuerelektrode an einen Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator (10) und dem Messwiderstand (30) angeschlossen ist und von dem eine andere Elektrode (S) über ein weiteres Kreiselement (67) an die andere Seite des Messwiderstandes angeschlossen ist.
7. 7. Bestrahlungsgerät nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Feldeffekttransistor

   (50) ein Teil eines Steuerkreises eines ersten Hilfstransistors

   (51) ist, wobei der Hauptelektrodenkreis dieses weiteren Transistors die Erregerwicklung (40-41) des Relaiskontakts (6), welcher Relaiskontakt mit der Entladungslampe (4) in Serie geschaltet ist, überbrückt und der Relaiskontakt ein Arbeitskontakt ist.
8. B. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Messwiderstand (30) abgewandte Seite des Kondensators (10) an eine Steuerelektrode eines zweiten Feldeffekttransistors (35) angeschlossen ist, der zum Zeitschaltkreis gehört.
9. 9. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Feldeffekttransistor (35) ein Teil eines Steuerkreises eines zweiten Hilfstransistors (36) ist, wobei der Hauptelektrodenkreis dieses zweiten Hilfstransistors

   - wie der Hauptelektrodenkreis des ersten Hilfstransistors (51) - die Erregerwicklung (40-41) des Relaiskontakts (6) überbrückt.