CN110182889A - 一种紫外线灯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种紫外线灯,包括:灯管、电极,所述灯管内设有放电腔体,所述灯管第一端的夹封头处设有热敏电阻,所述夹封头上设有与所述放电腔体连通的容滞槽,所述容滞槽内存放有汞合金,所述热敏电阻在所述夹封头处对容滞槽内的汞合金加热,所述热敏电阻的居里温度的范围为之间,其中T1、T2分别为紫外线灯输入功率为100%时紫外辐射功率在90%至100%连续区域内汞合金的最低工作温度、最高工作温度。采用上述技术方案后,使紫外线灯在较宽的环境温度下及较宽的功率输出范围下保持较高的紫外辐射效率,成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及利用紫外线对水消毒、空气消毒净化领域,尤其涉及一种增强环境适应性的低压高强紫外线灯。
背景技术
对于大型污水、中水、自来水、饮用水的消毒措施,目前采用紫外线灯是主流的消毒方式,即采用紫外线杀灭各种微生物。此外,对于工业污水处理、中水处理、饮用水存在COD超标、微量有机物超标的处理,现有的生化降解、臭氧降解、双氧水降解、芬顿高级氧化、电化学等工艺存在不能降解所有的有机物或降解成本高的缺陷,而通过紫外线与臭氧、双氧水或臭氧+双氧水协同作用产生羟基自由基,氧化各种COD、微量有机物是一种新的有机物降解工艺,因此紫外高级氧化也是水处理中,一种降解有机物的重要方法之一。
而在现有技术领域,已经存在用于水体消毒或有机物降解的紫外线灯,其工作原理为在灯管两端设有用于放电的电极,灯管内充有汞蒸气,当电极对汞蒸气放电时,电子与汞原子撞击产生紫外线光子,也就产生了紫外线。而目前在大规模的净水消毒处理技术领域,通常会采用低压高强紫外线灯作为消毒装置之一,以提高紫外消毒效率。
但值得一提的是,紫外线灯在水净化领域,其使用过程中由于净化区域内包括:水流量、水体紫外透光率等工作参数会发生变化,因此为了在不同工作参数条件下满足灭杀微生物所需的紫外线剂量也会有所不同。例如水流量较低或水体紫外透光率较高时,所需的紫外线剂量也相对较少,这种情况下,为了节约能耗,需要降低紫外线灯的功率,即降低紫外线辐射功率。类似地,在紫外高级氧化工艺中,水体紫外线透过率上升或者臭氧/双氧水浓度降低时,为了优化反应效率,降低能耗,也需要降低紫外线灯功率,即紫外线辐射功率。
在养殖业送风系统紫外消毒净化、养殖业排风系统采用185nm及253.7nm双波段紫外线除味消毒、公共场所传染病疫情防控领域,存在类似问题,冬天、夏天温差大,风速变化,大幅影响紫外线灯的辐射功率。
此外评价紫外线灯的性能指标还有紫外线辐射效率。根据紫外线灯的工作原理,要使传统低压紫外线灯的紫外线辐射效率保持高水平,必须使灯内的汞蒸气气压处于其工况相适应的最佳汞蒸气气压附近,否则紫外线灯的紫外线辐射效率将大幅降低。然而低压高强紫外线灯管来说,由于其电流密度更大,电子数更多,对应的最佳汞蒸气气压值相对于低压紫外线灯略大一些,因此,低压高强紫外线灯与其他传统低压紫外线灯相比,紫外辐射特性对汞蒸气压的变化更加敏感,在汞蒸气气压变化幅度一定的情况下,低压高强紫外线灯的紫外线辐射功率或紫外线辐射效率呈现更大幅变化。因此,目前现有技术亟待需要一种新的紫外线灯设计方案,以解决低压高强紫外线灯的紫外线辐射功率波动问题,使其能够更好的适应工作区域温度、流速等环境因素的波动。
发明内容
为了克服上述技术缺陷,本发明的目的在于提供一种低成本的紫外线灯,能够在较宽的温度、流速、功率调节等环境因素变化下保持较高的紫外辐射效率。
本发明公开了一种紫外线灯,包括:灯管、电极,该灯管内设有放电腔体,该灯管第一端的夹封头处设有热敏电阻,该夹封头上设有与该放电腔体连通的容滞槽,该容滞槽内存放有汞合金,该热敏电阻在该夹封头处对容滞槽内的汞合金加热。
优选地,该容滞槽呈平底槽、椭球槽、锥状槽、类球状槽或管状槽中的至少一种。
优选地,该热敏电阻的居里温度的范围为[T1+(T2-T1)/5]与[T1+4*(T2-T1)/5]之间。
优选地,该热敏电阻的居里温度的范围为90℃至135℃,该紫外线灯的电流密度大于0.13安培每平方厘米。
优选地,该热敏电阻引线至少一端与各该电极引线的一端路连接。
优选地,该热敏电阻两端分别与各两端电极引线中的一端连接。
优选地,该热敏电阻与容滞槽上裹有导热胶或硅胶套中的至少一种。
优选地,该容滞槽与该热敏电阻之间为直接接触,或通过导热材料间接接触方式中的任一种。
优选地,该汞合金的成分包括:铋、铟、锡、汞,其中汞的比例为2.0%至2.5%。
采用了上述技术方案后,与现有技术相比,具有以下有益效果:
1.使紫外线灯在较宽的温度、流速、功率调节等环境因素变化下保持较高的紫外辐射效率;
2.无需对现有的紫外线灯的构造做较大改进,成本较低。
附图说明
图1为本发明的紫外线灯的整体结构示意图;
图2为本发明的紫外线灯的整体结构示意图;
图3为本发明带封闭式外套管的紫外线灯的整体结构示意图;
图4为本发明紫外线灯平底槽的结构示意图;
图5为本发明紫外线灯类球状槽的结构示意图;
图6为本发明紫外线灯管状槽的结构示意图;
图7为本发明紫外线灯锥状槽的结构示意图;
图8为本发明紫外线灯椭球槽的结构示意图;
图9为本发明带未封闭式外套管的紫外线灯的结构示意图。
附图标记:
100-紫外线灯、110-灯管、120-电极、130-镇流器、140-放电腔体、150-汞合金、160-热敏电阻、170-硅胶套、180-外套管、151-容滞槽、151A-平底槽、151B-类球状槽、151C-管状槽、151D-锥状槽、151E-椭球槽、152-夹封头、a1,a2,b1,b2-电极引线、C1,C2-热敏电阻引线。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明的保护范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
为了解决低压高强紫外线灯的紫外线辐射功率波动问题,本发明中,该紫外线灯优选为,低压高强紫外线灯,其利用汞合金替代液汞控制灯内的汞蒸气气压,以使低压高强紫外线灯获得较高的紫外线辐射效率。但需要说明的是,该汞合金产生的汞蒸气气压同样受环境温度、灯电流、功率的变化而变化。
根据发明人长期研究发现汞合金在其温度变化ΔT=30-40℃时,能较好地控制灯内汞蒸气气压处于特定的汞蒸气气压附近,如1.0-1.7Pa。本发明以该低压高强紫外灯在水消毒领域为例来说,一般实际使用中各地方或区域水温波动ΔT约为30℃,例如中国北方地区水温范围为3-30℃、中部地区水温范围为5-35℃、南方地区水温范围为8-40℃,水温变化导致灯内汞合金温度相应变化。
在此基础上,汞合金温度变化范围受紫外线灯的套管与灯管尺寸引起的热传导差异以及灯的管壁设计温度的差异影响,因此汞合金的温度变化计算公式为ΔT*k,其中ΔT为水温变化幅度,k为一特定系数,一般在0.8-1.2之间。举例来说,如果灯电流或灯功率调节范围为60-100%,导致汞合金温度变化范围约为25℃,汞合金在水温变化及灯功率变化时,复合叠加的温度变化ΔT约为55℃(即30℃+25℃)。例如极端情况下,水温为5℃、紫外线灯功率为满负荷的60%,汞合金温度为85℃:或者另一极端情况下,水温为35℃,紫外线灯功率为满负荷的100%,汞合金温度则为140℃,可见两种极端情况下汞合金的温度变化达到了55℃。然而,目前现有汞合金难以在上述温度范围内,控制灯内汞蒸气气压处于某一其特定的最佳汞蒸气气压附近。
因此,本发明的主要改进方案之一是,需要对汞合金的温度进行控制,以稳定汞合金的温度范围。因此本发明一方面给出了一种实施方式,如:在紫外线灯内通过加装小型加热器件(如发热丝)、温度传感器、控制电路来维持汞合金温度在某一特定范围。
该方案的技术手段虽然能够一定程度解决的汞合金温度控制问题,但实施成本较高,同时为了与其他设备兼容,往往需要双灯头结构,并在灯头内增加多个部件,使得结构变得复杂,且控制电路若长期处于80-100℃的相对高温环境下,出现故障的几率也会极大增加。
此外,如果灯电流或灯功率的调节范围扩展到满负荷的30-100%,那么在水温变化及调功率变化复合叠加引起的汞合金温度变化ΔT≥65℃的情况下时,由于热传导影响,加热控温器件仍可能无法实现准确控温,这就不仅需要对汞合金的温度进行控制,而且需要选择合适的汞合金配比,并需要对灯的设计参数进行配合调整,而这部分内容是本领域的技术空白。
因此为了更进一步的给出优选实施方案,参阅图1至图9,本发明提供了以下优选实施例,其中该紫外线灯的整体结构如图1至图3所示意,所述紫外线灯100用于对水消毒,通过辐射紫外线杀灭水中的微生物,或促进水中的有机物降解。本实施例中,所述紫外线灯100为低压高强紫外线灯,即灯内为低气压,且工作时的电流密度优选大于0.13安培每平方厘米。所述紫外线灯100包括:
-灯管110
所述灯管110为紫外线灯100的主体结构,常由透光的石英玻璃构成,其内部为密闭结构,形成一放电腔体140。所述放电腔体140在工作状态下充有汞合金散发出的汞蒸气。所述灯管110的两端设有夹封头152,该夹封头152能够在密封的状态下接入电子部件,如下文所述的电极120及热敏电阻160。
-电极120
所述电极120分设于所述灯管110的两端,以相对而设以便放电。
-镇流器130
镇流器130是灯具上的常用电器控制装置,为本技术领域的公知常识,因此本文不再详述,而在优选实施方式中该镇流器130可以对紫外线灯的输出功率进行调整。本实施例中,镇流器130分别与两个电极120连接,并向两个电极120通电,电极120通电后对所述放电腔体140内的汞蒸气放电以形成紫外线。
-汞合金150
汞合金也称为汞齐,呈颗粒状,与液态汞相比方便回收,避免污染环境。图1至图3进一步显示了汞合金150的相关构造,汞合金150存放于一容滞槽151内。所述容滞槽151设于所述灯管110的第一端,与所述放电腔体140连通,这样汞合金150挥发出的汞蒸气可以到达放电腔体140内。
此处的第一端优选为是灯管110含有容滞槽151的一端,在实际变化或组合实施方式下可以进行对换,例如可以与镇流器130同侧,也可不与镇流器130在同侧。为了实现较佳的维持最佳汞蒸气气压的效果,该汞合金的成分包括:铋、铟、锡、汞,其中汞的比例为2.0%至2.5%,以根据工况的不同进行适当的配比调整,根据配比不同,本发明的汞合金配方可在90℃-135℃范围内较好地控制汞蒸气压,且该温度区域容易与低压高强紫外线灯夹封头152处热敏电阻160的工作温度匹配。
其中需要说明的是,该容滞槽151如图1至3所示在优选实施方式下,由该夹封头152一体延伸而出,具体来说该容滞槽151,可以是该夹封头152靠近放电腔体140一侧延伸出一碗状的槽体定义而出,以承载该汞合金150在其内部。但本实施例并未此进行限制,该容滞槽151亦可是一个独立部件,以在该夹封头152靠近放电腔体140一侧连接。
此外在其他优选实施方式中,如图4至9所示,该容滞槽151也可以是如图所示的的平底槽151A、类球形状槽151B、管状槽151C、椎状槽151D或椭球槽151E中的任意一种形状槽体,从而既可容纳汞合金150,又可与放电腔体140导通,以允许汞在放电腔体140及容滞槽151之间形成流通。
此外为了防止汞合金150流入放电腔体内,在优选实施方式下,该容滞槽151工作状态下,其开口方向基本向上或斜上,或者可以选择对紫外线灯100的放置方向进行限制,即所述灯管110水平放置、容滞槽朝下灯管向上倾斜或容滞槽朝下灯管垂直放置,以避免汞合金150从该容滞槽151中漏出。
-热敏电阻160
本发明相对于现有技术的重大改进就在于采用了热敏电阻160及其与灯管结构的融合,其中所述热敏电阻160设于所述灯管110的第一端,如图1及2所示,所述热敏电阻160的接电端即C1及C2端至少分别与两个电极120的a1,a2及b1,b2中的一端引线连接,如C1与a1或a2端引线连接,C2与b1或b2端引线连接,并由所述镇流器130供电,具体可以是镇流器开关电源供电,减少灯管与镇流器之间的连接线数量。因此本发明优选采用以热敏电阻160的接电两端分别与电极两端引线连接,并使该热门电阻160的电压为灯管电压或灯管电压加电极电压,可以有效减少灯管与镇流器之间的连接线数量,从而充分利用既有的电源及灯管结构的特点进行布设并融合使得改进后的灯管具有较好的一体性结构,并能适用多种镇流器。此外本实施例所述热敏电阻160优选为正温度系数热敏电阻,也被称为PTC,其电阻值会随着温度的升高而升高。
其中在优选实施方式下,该热敏电阻160被封存在夹封头152中,并与该容滞槽151内汞合金150直接接触或通过导热材料接触,例如若为直接接触的,则在优选实施方式下如图1至图2所示,该热敏电阻160呈包容该容滞槽151的结构形状,而另一优选实施方式下,如图3中所示该热敏电阻160也可以是呈片状布设在该夹封头152内延伸,并至少部分包容该容滞槽151的结构形状;若为通过导热材料接触的,则该导热材料将设置在热敏电阻160与该容滞槽151之间,其中该导热材料可以是导热胶制成的硅胶套170。,另一方面,该热敏电阻160本领域技术人员可根据灯管110的内部尺寸选择合适尺寸规格的热敏电阻装入灯内,因而在此不再详述。但需要说明是,该导热材料的设置,是为了实现更好地实现保温效果,从而本实施例中优选使所述热敏电阻160与容滞槽151通过硅胶套170或其他现有技术的导热胶包裹,这样也能使二者能够紧密接触,加强热传导的效果,稳定汞合金150的温度。
其中值得一提的是,当环境因素使热敏电阻温度高于其居里温度时,电阻值大,热敏电阻160几乎不产生热能。当环境因素变化,热敏电阻温度低于其居里温度时,热敏电阻160通电后会发热,进而能够加热汞合金150,使汞合金150维持在合适的温度,从而维持放电腔体140内汞蒸气气压。为了与紫外线灯100的工作环境相配合,所述热敏电阻160的参数也必须限定,其居里温度的范围为[T1+(T2-T1)/5]与[T1+4*(T2-T1)/5]之间,其中T1、T2分别为紫外线灯输入功率为100%时紫外辐射功率在90%至100%连续区域内汞合金150的最低工作温度、最高工作温度。热敏电阻的居里温度是指该温度作为临界点,对于正温度系数的热敏电阻而言,当温度低于该临界点时,热敏电阻的电阻值受温度的影响发生变化非常缓慢;温度超过该临界点时,热敏电阻的电阻值会随着温度变化而发生急剧增长。
在优选实施方式下,该紫外线灯的紫外辐射功率在90%至100%时,汞合金150的最低工作温度T1为90℃,汞合金150的最高工作温度T2为120℃,那么根据上述公式计算可得热敏电阻160的居里温度范围为96℃至114℃。在本发明其他实施方式中,根据工况的不同,居里温度的范围可以是90℃至135℃,以适应不同水温环境以及较宽的输出功率范围。
上述结构改进并不需要对紫外线灯100做较大的改动,成本较低,也不会占用太多的结构空间。具有上述结构后,所述热敏电阻160会对汞合金150进行环境温度补偿,当环境温度上升时,热敏电阻160会升温导致电阻值升高,由于灯管的电压相对稳定,根据欧姆定律,电压一定的情况下,电阻越高,电功率越低,也就减少了热敏电阻160的放热,从而减少对汞合金150的加热;相反,当环境温度下降时,热敏电阻160会降温导致电阻值变小,电功率升高,也就增加了热敏电阻160的放热,从而增加对汞合金150的加热,最终使汞合金150维持在稳定的温度区间内,也就间接使放电腔体140内的汞蒸气气压维持在最佳汞蒸气气压值附近,确保了较高的紫外线辐射效率。
进一步地,所述紫外线灯100还包括与所述灯管110密封连接的外套管180,其中需要说明的是该外套管180可优选如图3所示为封闭式外套管,其封口处可采用夹封头152结构封闭从而密闭容纳该灯管110,虽然图1图2中未示出该外套管180但本领域技术人员可以根据本实施例的理解得出相应的组合方式,因而在此不在详述。但在另一优选实施方式下,该外套管180也可以如图9所示为未封闭式外套管,其留有出入口,可供该灯管110进出。
其中该封闭或未封闭的外套管180的内侧壁皆优选与所述灯管外侧壁之间的距离为1.0mm至5.0mm,灯管外用胶圈固定引线,避免引线移动,需要1.0mm间隙,当间隙超过5.0mm时,外套管尺寸大、成本高,1.0mm至5.0mm足以满足间隙间热力场分布,适应多种环境条件。且所述灯管110与外套管180均采用透253.7nm或同时透185nm、253.7nm nm紫外线的石英。当采用透253.7nm紫外线的石英,紫外线灯具有253.7nm紫外线输出。当采用同时透185nm、253.7nm nm紫外线的石英,紫外线灯具有185nm、253.7nm紫外线输出,所述灯管110与外套管180之间填充惰性气体或氮气中的至少一种,且该含有惰性气体或氮气的气体可以是本技术领域常用气体如具体:氩气、氮气、氩气5:氮气5的混合气体、氩气5:氖气5的混合气体,从而可用于饮用水灭菌、降解微量有机物,也可用于家庭或室内用水灭菌、除余氯。有了外套管180,能够加强灯管110内汞蒸气的保温效果,有利于维持汞蒸气气压的稳定。
因此,根据上述技术方案本领域技术人员可知,本发明提供的该紫外线灯所具有的,环境适应性强、紫外线灯功率调节范围大、紫外线辐射效率高等优点,是通过选择热敏电阻的居里温度,与特定配方的汞合金进行工作温度的匹配而实现的。
尽管热敏电阻160对汞合金150进行加热恒温的精度不如专用的加热器件、温度传感器、控制电路精度高,可能会导致汞合金温度有一定偏差,如+-5℃,但本发明给出的特定配方的汞合金150却能在这一较窄的温度变化范围内,保障灯内的汞蒸气压始终处于其最佳汞蒸气压值附近,从而提高紫外线灯的紫外辐射效率。
此外,本发明的热敏电阻160供电线路简单,引线少,紫外线灯的整体结构甚为简洁高效,同时实施成本较低,所取得的性能参数效果更优,填补了本领域技术的空白,从而解决了低压高强紫外线灯的紫外线辐射效率波动问题,使其能够更好的适应工作区域的温度、流速、调功率等环境因素波动,提高了紫外消毒的效率,适宜推广,并具有较高商业应用价值。
为了验证本发明技术方案的技术效果,发明人还做了两组对照试验,详见下文。
试验一:
本试验采用了两种紫外线灯应用于水消毒,一种是不含有热敏电阻的紫外线灯,称为方案A,另一种是本发明技术方案对应的设置有热敏电阻的紫外线灯,称为方案B。两种紫外线灯管功率均为150W,石英玻璃管外径均为19mm,放电弧长均为1000mm,外套管外径均为28mm,石英玻璃管253.7nm透过率均为90%,紫外线灯管与外套管为非密封连接,外套管内侧壁与所述灯管外侧壁之间的距离为3.0mm,均采用稳定电流为1.5A的镇流器驱动工作,汞合金为含汞比例为2.5%的Bi-In-Sn-Hg合金,紫外辐射功率90%-100%连续区域中对应的工作温度T1、T2分别90℃、120℃,热敏电阻居里温度为100℃。其中方案B中热敏电阻与容滞槽151位于夹封面同侧(即均位于灯管的第一端),两者之间有导热硅胶,热敏电阻与容滞槽151采用耐温硅胶套包裹。两种方案的参照条件及试验结果如下:
其中,灯的输入功率30%时对应30%水流量的杀菌效率为典型水温20℃时生物剂量验证数据结合紫外线灯在5℃-40℃水温时的紫外辐射功率推算紫外剂量得到。可见,未设置热敏电阻调节灯的输入功率时(方案A),在低功率(30%)、低水温(5℃)状态下,汞合金温度较低,灯内汞蒸气气压远小于其最佳汞蒸气气压,紫外辐射效率低。而设置了热敏电阻后,在较宽的水温变化幅度以及较宽的功率范围下,紫外线灯仍能保持较高的杀菌效率,具有显著的提升效果。
上述试验一将方案B中紫外线灯管及外套管均改用253.7nm透过率均为90%、185nm透过率均为68%石英玻璃管材质,紫外线灯管及外套管为密封连接,中间填充0.8大气压的氩气与氮气混合气,氩气∶氮气=5∶5,紫外线灯同时具有185nm、253.7nm输出,不仅能杀灭水中微生物,还具有去除水中余氯、分解微量有机物的功能。
上述试验一将方案B中紫外线灯采用稳定电流为1.0A的镇流器驱动,可适用于环境温度-20℃-35℃,风速2-5m/s的养殖业送风系统消毒,紫外线灯的紫外辐射效率均不低于30%。
试验二:
本试验采用了两种紫外线灯,一种是不含有热敏电阻的紫外线灯,称为方案C,本方案采用了加热温控组件;另一种是本发明技术方案对应的设置有热敏电阻的紫外线灯,称为方案D。两种紫外线灯管功率均为250W,石英玻璃管外径均为19mm,放电弧长均为1470mm,均采用稳定电流为1.8A的镇流器驱动工作,汞合金为含汞比例为2.0%的Bi-In-Sn-Hg合金,紫外辐射功率90%-100%连续区域中对应的工作温度T1、T2分别95℃、125℃。其中,方案c中加热温控组件设定控制温度为105℃;方案D中热敏电阻与容滞槽151位于夹封中心两面,紧贴在夹封面上,两者之间有导热硅胶,热敏电阻与夹封预置凹槽采用耐温硅胶套包裹。两种方案的参照条件及试验结果如下:
其中,灯的输入功率30%时对应30%水流量的杀菌效率为典型水温20℃时生物剂量验证数据结合紫外线灯在5℃-40℃水温时的紫外辐射功率推算紫外剂量得到。可见,相对于方案C,本发明方案控温器件简单,灯头外径小,长度短,成本低,与普通灯头相同,不需要特别设计的镇流器,紫外线灯在不同水温下、不同功率下,紫外辐射效率等同方案C,达到同样好的杀菌效率。另一方面,方案C的外套管需要采用扩大的过渡结构或增大外套管直径,增加了成本,且与通用设备的匹配兼容性差。本发明方案不需要改变外套管结构,与通用设备兼容性好。
综上,本发明中低压高强紫外线灯采用正温度系数的热敏电阻对汞合金进行加热恒温,灯具有环境适应性强(温度、流速)、紫外线灯功率调节范围大(为额定功率的30-100%)、紫外线辐射效率高、成本低的优点。低压高强紫外线灯中的热敏电阻采用紫外线灯电极两端灯电压供电,结构简单,引线少,与镇流器适配性强。
应当注意的是,本发明的实施例有较佳的实施性,且并非对本发明作任何形式的限制,任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例,但凡未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种紫外线灯,包括:灯管、电极,所述灯管内设有放电腔体,其特征在于:所述灯管第一端的夹封头处设有热敏电阻,所述夹封头上设有与所述放电腔体连通的容滞槽,所述容滞槽内存放有汞合金,所述热敏电阻在所述夹封头处对容滞槽内的汞合金加热。
2.如权利要求1所述的紫外线灯,其特征在于:所述容滞槽呈平底槽、椭球槽、锥状槽、类球状槽或管状槽中的至少一种。
3.如权利要求1所述的紫外线灯,其特征在于:所述热敏电阻的居里温度的范围为之间。
4.如权利要求3所述的紫外线灯,其特征在于:所述热敏电阻的居里温度的范围为90℃至135℃,所述紫外线灯的电流密度大于0.13安培每平方厘米。
5.如权利要求1所述的紫外线灯,其特征在于:所述热敏电阻引线至少一端与各所述电极引线的一端连接。
6.如权利要求1所述的紫外线灯,其特征在于:所述热敏电阻与容滞槽上裹有导热胶或硅胶套中的至少一种。
7.如权利要求5所述的紫外线灯,其特征在于:所述容滞槽与所述热敏电阻之间为直接接触,或通过导热材料间接接触方式中的任一种。
8.如权利要求1所述的紫外线灯,其特征在于:所述汞合金的成分包括:铋、铟、锡、汞,其中汞的比例为2.0%至2.5%。
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CN115283221A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-04 | 优威赛斯光电技术(湖州)有限公司 | 制备微褶皱漆面用紫外灯管、灯罩及固化方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1273663A (en) * | 1970-07-03 | 1972-05-10 | Anatoly Stepanovich Fedorenko | Fluorescent lamp apparatus |
US3859555A (en) * | 1974-04-08 | 1975-01-07 | Gte Sylvania Inc | Fluorescent lamp containing-amalgam-forming material |
JPH1074488A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-17 | Matsushita Electron Corp | 水銀放電ランプ装置 |
US20040232846A1 (en) * | 2002-01-16 | 2004-11-25 | Joachim Fischer | Amalgam-doped low mercury low-pressure uv irradiator |
CN101638737A (zh) * | 2009-08-17 | 2010-02-03 | 何志明 | 一种小管径用铋锡铟汞合金 |
CN210065244U (zh) * | 2019-05-20 | 2020-02-14 | 佛山柯维光电股份有限公司 | 一种紫外线灯 |
-
2019
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1273663A (en) * | 1970-07-03 | 1972-05-10 | Anatoly Stepanovich Fedorenko | Fluorescent lamp apparatus |
US3859555A (en) * | 1974-04-08 | 1975-01-07 | Gte Sylvania Inc | Fluorescent lamp containing-amalgam-forming material |
JPH1074488A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-17 | Matsushita Electron Corp | 水銀放電ランプ装置 |
US20040232846A1 (en) * | 2002-01-16 | 2004-11-25 | Joachim Fischer | Amalgam-doped low mercury low-pressure uv irradiator |
CN101638737A (zh) * | 2009-08-17 | 2010-02-03 | 何志明 | 一种小管径用铋锡铟汞合金 |
CN210065244U (zh) * | 2019-05-20 | 2020-02-14 | 佛山柯维光电股份有限公司 | 一种紫外线灯 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115283221A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-04 | 优威赛斯光电技术(湖州)有限公司 | 制备微褶皱漆面用紫外灯管、灯罩及固化方法 |
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