CN109314038B - 具有汞齐沉积物的uv低压汞灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紫外线汞低压汞齐灯,包括:具有第一端(1)和第二端的管(3);设置在所述管(3)的第一端(1)内的第一电极(4);设置在所述管的第二端内的第二电极,由此当灯(2)通电时,所述第一电极和第二电极之间形成放电路径;以及至少一个汞齐沉积物(6),该汞齐沉积物设置在所述第一和第二电极中一者的附近,在所述第一和第二电极之间的放电路径之外,其中,所述管(3)具有至少一个收缩部(7),所述至少一个汞齐沉积(6)相对于放电路径设置于所述收缩部(7)之后,以使所述至少一个汞齐沉积物(6)被所述收缩部(7)保护而避免受到由电极(4)产生的热量的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种UV汞低压汞齐灯。
背景技术
低压汞蒸气放电灯通常用于产生紫外线,并被用来照射液体以杀死液体中含有的潜在的有害生物。在汞蒸气放电灯中,汞是产生紫外(UV)光的主要组分。在低压汞蒸气放电灯的工作期间,汞的蒸气压力极大地影响灯的运行。通常,汞齐用来释放与其结合的汞,从而控制所谓的汞齐灯内的汞蒸气压力。灯的紫外线输出应该尽可能高效。因此,需要用UV透明体制作这些灯。低压汞蒸气放电灯具有由石英制成的管状灯体。
传统的高输出低压灯的表面温度高。如果灯长时间运行,高温会对汞齐产生不利影响。通常,灯的大功率负荷会导致汞齐熔化。如果汞齐熔化,它可能移出位置,并且可能与电极接触,造成灯的短路或无效操作。为了克服这个缺点,一种选择是采用设计为耐热的特殊汞齐混合物。然而,与标准灯中使用的标准汞齐混合物相比,这些特殊的汞齐混合物效率较差、寿命较短。另一种选择是将汞齐设置于不太靠近电极的位置。
DE 10 2013 102 600 A1公开了一种灯,其包括两端设置有电极的密封石英管。这种灯管含有少量的汞和低压惰性气体,例如氩气或氖气。截面直径较小的石英管段设置于该石英管的端部内,形成具有环形间隙的同心双管短段,间隙向灯的内部空间敞开。汞齐设置于环形间隙中并且更精确地附着在内同心管的外表面上。这种设置使得必须在一个单独的制作步骤中将两个同心管的端部连接。
JP2004-178947A公开了一种用于照明的灯。根据该公开,管状主体由玻璃制成,而非石英。玻璃管的颈部具有线圈,其螺距比一些汞合金颗粒(mercury alloy particles)小,使得颗粒处于线圈内。这些颗粒位于线圈内并且不能在灯中移动,这将导致灯的荧光层损坏。
US2012/0091880A1公开了另一种用于照明的灯。管状外壳由玻璃制成,汞齐被封闭在冷指(cold finger)之中,该冷指设置在电线之间的一个端部的中央。冷指的凹陷部防止汞齐从冷指中移出。如此设置的制造更为复杂。如文中所述,使用玻璃管是可行的。对于紫外线辐射器所需的石英管,制造似乎更为复杂。玻璃的工作温度约为1000℃,而石英的工作温度高于2000℃。并且,能够形成材料的温度范围明显窄于玻璃的相应温度范围。因此,石英工件不能直接采用玻璃制品的制造方法。
发明内容
本发明目的之一是提供一种替代的低压汞蒸气放电灯,其可以降低高负荷时汞齐熔化的风险。本发明的另一个目的是允许灯的放电路径中的高温的同时保持汞齐沉积物(amalgam deposit)相对冷却。
该问题通过具有本发明所述特征的汞齐低压汞灯和具有本发明所述特征的紫外线水消毒系统来解决。
由此提供了一种紫外线汞低压汞齐灯,包括:具有第一端和第二端的UV透明管,优选石英管;设置在所述管的第一端内的第一电极;设置在所述管的第二端内的第二电极,由此当灯通电时,所述第一和第二电极之间形成放电路径;以及至少一个汞齐沉积物,该汞齐沉积物设置在所述第一和第二电极中一者的附近,与所述第一和第二电极之间延伸的放电路径外部的电极相距一定距离,其中所述管具有至少一个收缩部,其中所述至少一个汞齐沉积物相对于放电路径设置于所述收缩部之后,以使所述至少一个汞齐沉积物被保护而避免受到由电极和/或放电产生的热量的影响。优选地,所述UV透明管为细长直管,其至少在放电路径的长度上具有基本上为圆柱形的形状和基本上为圆形的横截面。
优选地,所述至少一个汞齐沉积物设置于石英管的内侧,即位于外壁的内侧。
如果将收缩部沿周向设计对简化制造过程是有利的,例如可以采用轧制工艺进行制造,在此过程中管被加热并绕其纵轴转动,用石墨工具或辊子对管的外部施加机械压力从而形成收缩部。
在一个优选的实施方式中,所述管在所述收缩部处的内部横截面或直径较管其余部分的基本恒定的内部横截面或直径减少至少5%,优选5%-50%,特别是5%-25%或5%-20%,使得汞齐沉积物被收缩部遮挡而避免受到由电极产生的热量的影响。
有益地,在所述至少一个汞齐沉积物以及所述第一和第二电极中一者的缠绕的灯丝之间设置有由耐热的非导电材料制成的遮挡盘,例如为云母垫圈。所述遮挡盘用作额外的隔热遮挡。优选地,隔热遮挡设置在相应的电极上。
此外,提供了一种具有至少一个具有上述特征的紫外线汞低压汞齐灯的紫外线水消毒系统。
在一个优选的实施方式中,汞齐设置于管状灯体外壁上的单一位置,优选地为50至400平方毫米的点的形式。
附图说明
通过参考附图描述本发明的一个优选实施例。
图1示出了低压汞蒸气放电UV灯2的端部1的侧视图。
具体实施方式
UV灯2以标准方式示出了密封的石英管3,该石英管3具有带螺旋缠绕灯丝5的电极4,该螺旋缠绕灯丝5可以分别在白炽电压和工作电压下通电以启动和维持气体排放。在距灯丝5的轴向距离上设置有汞齐沉积物6,汞齐沉积物6例如可以由铟汞汞齐组成。该汞齐在应用于UV灯2时十分高效。汞齐沉积物6设置于石英管3的内部。石英管3具有收缩部7。该收缩部7设置在距螺旋缠绕灯丝5的轴向距离上,并位于石英管的端部8和螺旋缠绕灯丝5之间。收缩部7位于放电路径之外,并将石英管分别分成两侧。汞齐沉积物6设置在石英管3背离螺旋缠绕灯丝5的一侧,这种方式使得收缩部7屏蔽由电极4产生的热辐射。收缩部7是由石英管3的外部向内部延伸的凹陷,该凹陷可以部分覆盖圆周,或者更优选地可以沿周向设计。与其余部分的石英管的内部横截面相比,在收缩部7处的石英管自由内部的横截面积减少至少5%,优选地,减少5%-50%,特别是5%-25%。这种方式使得收缩部7的高度至少与汞齐沉积物6的高度相同。收缩部7的构造可以有效地遮挡汞齐沉积物免受由灯丝5和等离子体放电产生的热辐射的影响。
在另一个优选实施方式中,使用两个或更多的收缩部7遮挡汞齐沉积物免受热辐射影响。进一步地,优选使用云母平垫圈9,其是在中心具有孔的平盘。云母平垫圈具有高耐热性。其可以设置在螺旋缠绕灯丝5和汞齐沉积物6之间以保护沉积物6免受热量的影响。优选地,云母垫圈9设置在电极4上,即设置在与电极的螺旋部分电接触,并将后者机械地保持在适当位置的两根电线上。
汞齐沉积物6可以具有任何形状和尺寸。本发明不限于单个汞齐沉积物6。收缩部7和相应的汞齐沉积物6可以设置在石英管3的一个端部1或两个端部,或者,在收缩部后可以设置有一个以上的汞齐沉积物。
本发明的优点为,由于遮挡,可以采用标准汞齐混合物并且无需使用特殊的高温汞齐。这提高了灯的效率和寿命。
UV灯可用于高级氧化工艺(AOP),这种工艺使用紫外线和标准氧化剂例如氧化氢或氯气,通过产生非常活泼的羟基自由基来大幅提升性能。
Claims (10)
1.一种紫外线汞低压汞齐灯(2),包括:
管(3),具有第一端(1)和第二端;
第一电极(4),设置在所述管(3)的所述第一端(1)内;
第二电极,设置在所述管的所述第二端内,由此当灯(2)通电时,所述第一和第二电极之间形成放电路径;以及
至少一个汞齐沉积物(6),该汞齐沉积物设置在所述第一和第二电极中一者的附近,在所述第一和第二电极之间的放电路径之外;其特征在于,
所述管(3)具有至少一个收缩部(7),所述至少一个汞齐沉积物(6)相对于所述放电路径设置于所述收缩部(7)之后,以使所述至少一个汞齐沉积物(6)被所述收缩部(7)遮挡而避免受到由所述电极(4)产生的直接热辐射的影响;
在所述至少一个汞齐沉积物(6)以及所述第一和第二电极中一者的螺旋缠绕灯丝(5)之间设置有耐热盘(9)。
2.根据权利要求1所述的紫外线汞低压汞齐灯,其特征在于,所述至少一个汞齐沉积物(6)设置在所述管(3)的内侧,并且靠近所述收缩部(7)。
3.根据权利要求1所述的紫外线汞低压汞齐灯,其特征在于,所述收缩部(7)沿周向形成。
4.根据权利要求1所述的紫外线汞低压汞齐灯,其特征在于,所述管(3)在所述收缩部(7)处的内部横截面较管(3)其余部分的内部横截面减少至少5%。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的紫外线汞低压汞齐灯,其特征在于,所述管(3)在所述收缩部(7)处的内部横截面较管(3)其余部分的内部横截面减少5%-50%。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的紫外线汞低压汞齐灯,其特征在于,所述管(3)在所述收缩部(7)处的内部横截面较管(3)其余部分的内部横截面减少5%-25%。
7.根据权利要求1~4中任意一项所述的紫外线汞低压汞齐灯,其特征在于,所述管(3)在所述收缩部(7)处的内部横截面较管(3)其余部分的内部横截面减少5%-20%。
8.根据权利要求1所述的紫外线汞低压汞齐灯,其特征在于,所述耐热盘为云母垫圈(9)。
9.根据权利要求8所述的紫外线汞低压汞齐灯,其特征在于,所述云母垫圈(9)设置在相应的电极(4)上。
10.一种紫外线水消毒系统,该系统具有至少一个权利要求1-9中任意一项所述的紫外线汞低压汞齐灯(2)。
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