CN110339378A - 强脉冲紫外辐照系统 - Google Patents
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Abstract
一种强脉冲紫外辐照系统,包括U型氙灯和过电压触发电路,所述的U型氙灯的U型灯管的两电极头处制成球状玻璃泡,所述的电极头的顶点处于所述的球状玻璃泡的球心位置;所述的过电压触发电路包括高压充电机、高压变压器、放电回路、触发回路,该高压充电机的输入回路接直流高压电源,高压充电机的输出回路接储能电容的两极,所述的放电回路由依次的储能电容的正极、所述的高压变压器的次级线圈、所述的U型氙灯、储能电容的负极经电线串联构成,所述的触发回路由触发电容、触发开关和高压变压器的初级线圈经电线串联构成。本发明显著增强了氙灯的有效寿命,既简化了放电回路,而且开关电源的工作更加可靠。
Description
技术领域
本发明涉及紫外杀菌,特别是一种强脉冲紫外辐照系统
背景技术
上世纪90年代以来,紫外杀菌技术由于其环保洁净特性在欧美国家逐步应用于污水、工业消毒等领域。
传统紫外杀菌技术采用的连续汞灯作为光源,其辐射光谱主要集中于254nm波长,通过光二聚反应杀灭细菌和病毒:照射后引起菌体内蛋白质和酶的合成障碍,导致结构发生变异,从而使微生物死亡。而脉冲紫外杀菌系统以脉冲氙灯作为光源,通过高功率、连续紫外辐射的复合杀菌机制,达到高效灭菌的效果。
作为一种使用氙灯频闪发光产生紫外成分杀菌的紫外辐照系统,主要由脉冲氙灯和电源等组成。开关电源中最重要的器件为放电开关。因此,在使用过程中对脉冲氙灯和开关电源的寿命要求会更高。
市面上的紫外脉冲氙灯均为常规U型管氙灯,使用一段时间后,由于电极溅射,会导致灯管发黑,影响石英玻璃透过率,进而影响紫外杀菌效果。同时,开关电源需要提供高电压给脉冲氙灯,对放电开关寿命及可靠性要求也很高。
目前,上述两种关键器件的寿命制约强脉冲紫外辐照系统的发展。
发明内容
本发明的目的是提出一种强脉冲紫外辐照系统,该系统显著增强了氙灯的有效寿命,既简化了放电回路,还使开关电源的工作更加可靠。
本发明的技术解决方案如下:
一种强脉冲紫外辐照系统,其特点在于包括U型氙灯和过电压触发电路,所述的U型氙灯包括一根U型灯管及两电极头,所述的U型灯管的两电极头处制成球状玻璃泡,所述的电极头的顶点处于所述的球状玻璃泡的球心位置;
所述的过电压触发电路包括高压充电机、高压变压器、放电回路、触发回路,该高压充电机的输入回路接直流高压电源,高压充电机的输出回路接储能电容的两极,所述的放电回路由依次的储能电容的正极、所述的高压变压器的次级线圈、所述的U型氙灯、储能电容的负极经电线串联构成,所述的触发回路由触发电容、触发开关和高压变压器的初级线圈经电线串联构成。
所述的球状玻璃泡的直径为U型氙灯的U型灯管直径的1.4~2倍。
本发明的工作过程如下:
所述的高压充电机对所述的储能电容充电;
当所述的触发开关收到触发信号,使可控硅导通,控制所述的触发电容放电,在高压变压器的初级产生电压,通过所述的高压变压器升压,在高压变压器的次级产生15kV-23KV的瞬态高压,击穿U型氙灯。U型氙灯导通后,所述的储能电容立刻通过所述的放电回路对所述的U型氙灯开始快速放电。
由上述技术方案可知,本发明优点在于:
1)本发明U型氙灯两极的球状玻璃泡,使得氙灯的有效寿命显著增强;
2)本发明的过电压触发电路,利用高压变压器的次级充当高压放电开关和放电电感,让开关电源工作更加可靠;
3)利用过电压触发技术,省去常规放电开关,简化放电回路,更为集约可靠。
附图说明
图1是本发明的脉冲氙灯示意图
图2是本发明的氙灯放电原理图
具体实施方式
先请参阅图1、图2,图1是本发明的脉冲氙灯示意图,图2是本发明的氙灯放电原理图,由图可见,本发明强脉冲紫外辐照系统,其特点在于包括U型氙灯10和过电压触发电路,所述的U型氙灯10包括U型灯管1及两电极头2,所述的U型灯管1的两电极头2处制成球状玻璃泡3,所述的电极头2的顶点处于所述的球状玻璃泡3的球心位置;
所述的过电压触发电路包括高压充电机4、高压变压器、放电回路、触发回路,该高压充电机4的输入回路接直流高压电源,外接220V电源,高压充电机4的输出回路接储能电容5的两极,所述的放电回路由依次的储能电容5的正极、所述的高压变压器的次级线圈9、所述的U型氙灯10、储能电容5的负极经电线串联构成,所述的触发回路由触发电容7、触发开关6和高压变压器的初级线圈8经电线串联构成。
所述的球状玻璃泡3的直径为U型氙灯10的U型灯管1直径的1.4~2倍。
实施例
为了解决U型管氙灯使用一段时间后电极溅射,导致灯管发黑的问题,本实施例:U型氙灯10的U型灯管1直径为10mm,在U型氙灯电极头处制造外径15mm的球状过渡玻璃泡3,使所述的电极头2的顶点处于所述的球状玻璃泡3的球心位置。通过放大电极头处的空间,会让脉冲氙灯在频闪时球状玻璃泡内温度相对灯管本身偏低,电极溅射物质会在温度相对低的位置沉积。从而在球状玻璃泡以上位置几乎没有溅射物质,也不会发黑影响到脉冲氙灯发出的紫外辐射。
为了解决放电开关寿命问题,本发明采用一种过电压触发电路结构:高压充电机4为直流可调高压电源,外接220V电源,接通后对储能电容5进行充电。当所述的触发开关6收到触发信号,使可控硅导通,控制所述的触发电容7放电,在高压变压器的初级8产生电压,通过所述的高压变压器升压,在高压变压器的次级9产生15kV-23KV的瞬态高压,击穿U型氙灯10。U型氙灯10导通后,所述的储能电容5立刻通过所述的放电回路对所述的U型氙灯10开始快速放电直至放电完成。
本发明将高压脉冲变压器和饱和电感技术集成应用,使放电高压开关和放电电感合二为一,有效提高了放电回路的可靠性。
上述实施例脉冲紫外辐照系统以2Hz的工作频率累计运行了1×107发次,设备未出现异常。实验表明,本发明显著增强了氙灯的有效寿命,既简化了放电回路,还使开关电源的工作更加可靠。
Claims (2)
1.一种强脉冲紫外辐照系统,其特征在于包括U型氙灯(10)和过电压触发电路,所述的U型氙灯(10)包括U型灯管(1)及两电极头(2),所述的U型灯管(1)的两电极头(2)处制成球状玻璃泡(3),所述的电极头(2)的顶点处于所述的球状玻璃泡(3)的球心位置;
所述的过电压触发电路包括高压充电机(4)、高压变压器、放电回路、触发回路,该高压充电机(4)的输入回路接直流高压电源,外接220V电源,高压充电机(4)的输出回路接储能电容(5)的两极,所述的放电回路由依次的储能电容(5)的正极、所述的高压变压器的次级线圈(9)、所述的U型氙灯(10)、储能电容(5)的负极经电线串联构成,所述的触发回路由触发电容(7)、触发开关(6)和高压变压器的初级线圈(8)经电线串联构成。
2.根据权利要求1所述的强脉冲紫外辐照系统,其特征在于所述的球状玻璃泡(3)的直径为U型氙灯(10)的U型灯管(1)直径的1.4~2倍。
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