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Kurzzeitbestrahlungsgerät Die Erfindung betrifft ein Ultraviolett-Bastrahlungsgerät.
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In der Praxis werden derartige Geräte über eine Bestrahlungedauer
angewandt, die etwa zwischen 2 bis 5 Minuten liegt. Es sind auch im kurzwelligen
Ultraviolett-Bereich schwach abstrahlende Geräte bekannt, die über eine noch längere
Bestrahlungsdauer angewendet werden müssen.
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Die verhältnismäßig lange Bestrahlungsdauer ist vielfach der Grund
dafür, daß die aus gesundheitlichen oder kosmetischen Gründen erwünschte ültraviolett-Bestrahlung
als unbequem empfunden wird. Außerdem hat es sich gezeigt, daß im Laufe einer Bestrahlungsserie
die Hautempfindlichkeit nachläßt. Zu Ausgleich muß in einer regelmäßig durchgeführten
Bestrahlungskur die Bestrahlungszeit einer Einzelbehandlung gegenüber den eingangs
genannten Zeiten erhöht werden. Beispielsweise kann es erforderlich werden, die
Bestrahlungszeiten zu verdoppeln, um durch dio unempfindlicher gewordene Haut dringen
zu können.
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Aus dieser Erkenntnis heraus ist ein Ultraviolett-Bestrahlungsgerät
bekannt geworden, dessen Gasentladungalampe als Strahlungsquelle für eine Bestrahlungszeit
in der Größenordnung von
Sekunden aus einer Grundlaststellung heraus
hoch belastet wird und die hohe Belastung nach der einstellbaren Bestrahlungszeit
selbsttätig wieder aufgehoben wird. Die Bestrahlungsdauer kann hierbei auf Q,5 bis
10 sec herabgesetzt werden. In den üblichen Bestrahlungsabständen von 0,5 bis 1
m wird zugleich durch die während der Bestrahlungadauer hoch belastete Gasentladungslampe
eine Bestrahlungsstärke im UV-B-Gebist (Spektralberweich 280 bis 315 nm) von zumindest
3.000 µW/cm², vorzugsweise 6.000 bis 15.000 µW/cm² erzeugt.
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Da die kurze Bestrahlungszeit von den zu bestrahlenden Personen selbst
oder einer Bedienungsperson nur ungenau bemessen werden kann, ist es bekannt, eine
die Bestrahlungazeit bestimmende und einstellbare Schaltuhr zu verwenden, die nach
Auslösung des Kontaktes einen Kontaktschalter betätigt, durch den ein Teil des im
Lampenstromkreis liegenden Vorschaltgeräts für die Dauer der Bestrahlungszeit kurzgeschaltet
wird, so daß die @@@@@aschte Bestrahlungsstärke im vorgewählten Zeitraum erzielt
wird. Die einstellbare Schaltuhr betätigt nach Ablauf der Bestrahlungazeit einen
@@chanismus, beispielsweise einen Kontaktschalter, der dem kurzgeschlossenen Vorschaltwiderstand
wieder in den Stromkreis der Gasentladungslampe einschaltet, wodurch die Lampe wieder
mit Grundlast betrieben wird, und die ausgesandta Strahlung auf ein unzchädliches
Maß reduziert ist (DBP 1 097 585, österreichisches Patent 212 489), Ea ist bei dieser
Betriebeart zu bedenken, daß die zu- bestrahlende Person einer großen Gefahr ausgesetzt
ist, wenn der Mechanismus, der ftir das zeitgerechte schalten der hohen abgegebenen
Strahlung masgeblich ist, versagt. Ein Überschreiten der in der Größenordnung von
Sekunden applizierten UV-Dosis durch eine nur Sekunden verlängerte Bestrahlungsdauer
kann zu erheblichen Hautschäden führen. Unter diesem Gesichtspunkt befriedigen die
bisher vorgeschlagenen Sicherheitsmaßnahmen nicht. Aus diesem Grunde ist
auch
zchon versucht worden, in den Strahlengang nach Beendigung der Bestrahlungsdauer
eine mechanisch verschließbare Blende zu bringen Dies ist jedoch sehr aufwendig
und darüber hinaus nicht sicher genug, da auch eine mechanisch zu betätigende Blende
in Folge eines Fehlers oder Versagens nicht rechtzeitig geschlossen werden kann.
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Schließlich ist noch su berücksichtigen, daß die kurzzeitig unter
Hochlest betriebene Gasentiadungslampe ebenfalls vor Zerstörung durch einen langer
andauernden Betrieb geschützt werden muß. Zwischen den Zeiten der hohen Belastung
ist es notwendig, eine Abkühlpanse einzuhalten, wenngleich diese Pause ebenfalls
nur in der Größenordnung von Sekunden zu liegen braucht.
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Alle nachteile und Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß in einfacher
Weise für ein Kurzzeit-Ultraviolett-Bestrahlungsgerät behoben, wenn die Dauer der
hohen Belastung von einem Zeitkreis gesteuert wird und wenn im Gasentladungslampen-Stromkrein
ein von einem Sicherheitskreis zuöffnender Kontakt liegt.
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In Zeitkreis wird nach Auslösung über einen Taster von einem eine
Kapazität aufweisenden Zeitglied die Dauer der hohen Belastung exakt bestimmt. Mit
einer weiteren im Zeitkreis enthaltenen Kapazität wird in Verbindung sitt einem
Widerstand dafür gesorgt, daß die Entladungslampe nicht unmittelbar hintereinander
wieder gesfindet werden kann, sondern daß eine Abkühlpause eingehalten wird, die
der Entladungszeit der zweiten Kapazität entspricht.
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Mit einem Sicherheitskreis wird darüber gewacht, daß die längste zulässige
Kurzzeitbestrahlungsdauer nicht überschritten wird, Darüber hinaus ist der Sicherheitskreis
vorteilhafterweise so ausgelegt, daß andere mögliche Pchlerquellen, die zu einer
unzulässigen
Verlängerung der Bestrahlungsdauer führen könnten, sich nicht schädlich auswirken.
Im Falle des Überschreitens der längsten zulässigen Kurzzeitbestrahlungsdauer oder
bei Auftreten eines anderen Fchlers wird der im Lampanstromkreis liegende kontakt
geöffnet. Der Kontakt fällt in eine mechanische Raststellung und läßt sich durch
dei am Gerät angebrachten Bedienungsorgane nicht wieder in die Betriebsstellung
surückbringen. Vor einer weiteren Inbetriebnahme muß das Gerät deshald zwangsläufig
einer Revision unterzogen werden, um den Fchler ausfindig zu machen, der das Auslösen
des Kontaktes bewirkt hat. Erst wenn dieser Fahler von sachkundiger Hand beseitigt
worden ist, kann der Sicherheitskontakt wieder in die Betriebsstellung gebracht
werden. Auf diese Weise ist die Gewähr dafür gegeben, daß der Benutzer des Geräte
keinen schädlichen Einflüssen ausgesetzt ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsform der Schaltung für ein Kurzzeitbestrahlungsgerät.
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Die Schaltung besteht im wesentlichen aus sweu Schaltkreisen, einem
Sicherheitskreis 22 und einem Zeitkreis 24. Die entsprechenden Kreise sind in der
Zeichnung mit einer strichpunktierten Linie umrandet. Die gestrichelte Linie gibt
die Grenze der gesamten Schalteinheit an, die beispielsweise auf einer Montageplatte
untergebracht werden kann. Außerhalb er Montageplatte befinden sich die Anschlüsse
und die unmittelbar im Gerät eingedauten Teile, wie beispielsweise einen Ultraviolett-Gasentladungslanpe
ao.
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Das Gerät kann an einem Gleich- oder Wechselstromnetz betrieben werden.
Die dargestellte Ausführungsform ist vorzugsweise für ein Wechselstromnetz vorgesehen.
Die Anschlüsse für das Netz sind mit
P und N bezeichnet. Von der
Phase P geht der Stromweg über einen Hauptschalter S1 und eine Sicherung 16 über
einen Leiter 36 an einen Kontakt r2/1. Vor diesem Kontakt zweigt ein weiterer Stromweg
ab, der zu einem Schalter S2 führt. Der Schalter S2 dient zur Umschaltung von Infrarotbetrieb
auf Ultraviolettbstrieb, wie dies in der einschlägigen Technik bekannt ist. In der
dargestellten Zeichnung ist die Schaltstellung für den Ultravlolettbetrieb ausgerichtet.
In dieser Schaltstellung verläuft der Stromweg über einen Leiter 38 zu einer Diode
D1.
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Von der zweiten Netzanschlußklemme N führt ein Nulleiter zu einem
Vorschaltwiderstand R17. Dieser Vorschaltwiderstand ist in der Praxis - zumindest
teilweise - als Infrarotstrahler ausgebildet und erhält für diese Funktion seine
Spannung über die gestrichelt dargestellte Stellung des Schalters S2. Im übrigen
ist der Widerstand R17 mit einer Elektrode der Lampe 10 verbunden. Die andere Elektrode
der Lampe 10 ist über einen Widerstand R16 mit dem Kontakt r2/1 verbunden. Außerdem
führt von der zweiten Elektrode der Lampe 10 ein Leiter 30 zur Diode D2.
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Im Sicherheitskreis 22 zweigt der Stromweg hinter der Diode D2 ab
und führt einerseits zu einem Kondensator C6 und andererseits zu einem aus zwei
Gliedern bestehenden Spannungsteiler, Die beiden Glieder sind die Widerstände R14
und R15. In dem Ausführungsbeispiel ist der Widerstand R15 als Festwiderstand vorgesehen,
wahrend der Widerstand R14 einen variablen Abgriff aufweist. An den Spannungsteiler
schließt eine Glimmlampenstrecke an, die aus konstruktiven Gründen aus zwei Glimmlampen
Gll, G12 besteht. An die Glimmlampen schließt ein Widerstand R12 an, der zu einem
Verbindungspunkt 44 führt. An den Verbindungspunkt gelangt von der Diode D1 über
einen Leiter 40, über eine Spule eines Relais und einen Widerstand Rlo positive
Versorgungsspannung .
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An den Verbindungspunkt 44 ist auserdem ein Kondensator C5 angeschlossen,
dessen Funktion nachstchend noch näher beschrieben wird. Vom Verbindungspunkt 44
zur Zündelcktrode Z1 einer Kaltkathodenröhne Rö1 führt ein Stromweg über einen widerstand
R11. Die Anode A1 der Röhre Rö1 liegt hinter der Spule des Relais RL2 and der positiven
Versorgungsleitung.
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An Eingang des Zeitkreises 24 befindet sich ein Glättungskondensator
C1, der über einen Leiter 18 mit dem Nulleiter verbunden ist. Die hinter der Diode
D1 entstehende positive Spannung wird einmal über einen Kondensator C2, dessen Funktion
nachstehend noch näher beschrieben wird ferner über einen Relaiskontakt r1/1 abgegriffen.
Zwischen dem Kondensator C2 und dem Relaiskontakt r1/1 liegt ein Miderstand R1.
An dem anderen Anschluß des Relaiskontaktes r1/1 ist ein Widerstand R2 angeschlossen.
Hinter dem Widerstand R2 verzweigen sich Anschlüsse zu einem Kondensator C3, über
einen Widerstand R3, zu einer Spule eines Relais RL1 sewie zur Anode A2 einer Kaltkathodenröhre
Rö2. An der Verbindungsstelle zwischen dem Konden sator C2 und dem Widerstand R1
zweigt ein Stromweg 28 ab, der über einen Taster T an der Verbindung zwischen dem
Widerstand R3 und der Spule des Relais RL1 angeschlossen ist. Ein zeitbestimmender
veränderlicher Widerstand R4 ist über eine Leitung 34 und einen Widerstand R5 an
der Verbindung zwischen dem Kondensator C und dem Widerstand R2 angeschlossen. Das
weiteren führt von dem einstellbaren Widerstand R4 eine Leitung 32 über einen Widerstand
R6 zu einer Zündelektrode Z2 der Kaltkathodenröhre Rö2.
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Von der Leitung 32 zweigt vor dem Widerstand R6 eine Leitung zu einem
nachfolgend in der Funktion noch näher beschriebenen Kondensator C4 ab. Hinter dem
Widerstand R6 am der Verbindung zwischen dem Widerstand R6 und der Zündelektrode
Z2 zweigt eine
Leitung zu einem Kontakt r1/2 ab. Die offene Seite
des Konkaktes ist über eine Leitung 42 mit der Verbindung von Vorwiderstand R17
und der zugchörigen Elektrode der Lampe 10 verbunden.
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Beim Einschalten des Gerätes durch Betätigen des Schalters S1 wird
die Lampe 10 einerseits über die Leitund 36, den normalerweise ständig geschlossenen
Kontakt r2,1, den Widerstand R16 und andererseits über den Vorwiderstand R17 mit
Strom versorgt.
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In dieser Stellung brannt die Lampe 10 infolge Vorschalten des Widerstandes
R17 im Grundiastbetrieb.
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Für den Sicherheitskreis 22 wird an der Nullphase N und an der Leitung
30 der Spannungsabfall an der Lampe 10 und dem Vorwiderstand R17 abgegriffen. Dieser
Spannungsabfall wird über die Diode D2 gleichgerichtet und liegt dann an den aus
den Widerständen R14 und R15 gebildeten Spannungsteiler an. Diese Bpannung ist negativ
und zündet bei genügender Höhe die aus den Glimmlampen Gl1 und Gl2 gebildete Glimmstrecke.
Auf diese Wöise wird eine negative Spannung an den Verbindungspunkt 44 geliefert.
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Bei dem normalen Grundlastbatrieb ist der Spannungsabfall über der
Lampe 10 und den Widerstand R17 groß genug, u eine entsprechende negative Spannung
an den Verbindungspunkt 44 zu liegern.
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Zugleich wird ton der Diode D1 eine Versorgungsgleichspannung über
die Leitung 40 und die Spulè des Relais RL2 sowie den Widerstand h 0 an den Verbindungspunkt
44 geliefert. Ist normalen Grundiastbetrieb wird sich deshalb der Kondensator C5
nicht aufladen, so daß keine Zündung der Röhre Rö1 erfolgen kann. Wird aber - wie
nachfolgend nach näher bescherieben wird - die Lampe 10 auf ihren Spitzenbetrieb
durch Auslösung in Zettkreis 24 geschaltet, wobei der Widerstand R17 über die Leitung
42 kürzgeschlossen ist, sinkt der Spannungsabfall über der Entladungslampe 10 ab,
wodurch
an der Diode D2 und dem Spannungsteiler R14 und R15 ein
geringere Spannung anliegt als zur Zündung der Glimmstrecke Gl1 und G12 notwendig
ist. Aus diesem Grunde wird die Zulieferung von negativer Vorspannung an den Verbindungspunkt
44 unterbrochen und der Kondensator C5 mit der über den Widerstand R10 zugeführten
positiven Spannung aufgeladen. Hierzu sei angamerkt, daß die antsprechenden Glieder
der Schaltung 22 so bamessen und ausgelegt sind, daß beim Mormalen Grundlastbetrieb
der Lampe 10 die von der Diode D1 gelieferte positive Gleichspannung am Verbindungspunkt
44 von der über die Diode D2 gelieferte negative Spannung kompensiert wird. Um sich
Schwankungen des Spannungsabfalls über die Lampe 10 anpassen zu können, ist der
Spannungsteiler aus den Gliedern R14 und R1S mit eines variablen Abgriff verschen.
Die Einstellung erfolgt stets so. daß die zuvor erwähnte Bedingung des elektrisch-kompensierten
Zustandes am Verbindungspunkt 44 bei Grundlastbetrieb gegeben ist.
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Erst bei Spitzenlastbetrieb wird die Zündspannung der Glimmlampen
G1, und G12 unterschritten und die Versorgung des Punktes 44 mit negativer Spannung
unterbrochen. Jetzt kann sich der Kondensator C5 am Punkt 44 über die vom Miderstand
R10 zugeführte positive Spannung aufladen und erst in diesem Zeitpunkt atsigt die
Spannung an der Zündelektrode Z1 der Röhre an. Jedoch erfolgt dies infolge der Bemesssung
der Zeitkonstante der aus den Gliedern R10 und C5 bestchenden RC-Kmobination entsprechend
langsam, so daß die Kursseitschaltung, die nachstchend anhand des leitkreises noch
näher beschrieben wird, die überbrückung des Widerstandes R17 normalerweise aufhebt,
bevor die Zündung der KaltkathodenröhreRö1 einsetzt. Nach Wiedereinschalten des
Wideratandes R17 erfolgt wiederum über die Diode D2 eine Zündung der Glimmlampan
Gl1 und Gl2, wodurch um Punkt 44 wieder negative Spannung anliegt, die die Zündspannung
für die Röhre Rö1 neutralisiert.
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Fällt aus irgendeinem Grunde die Aufhebung der Überbrückung des Widerstandes
R17 innerhalb der Zeit aus, die durch die Kombination aus dem Kondensator C5 und
dem Widerstand Rio vorgegeben ist, dann zündet die Kaltkathodenröhre R81. Dadurch
wird das Relais RL2 erregt, wodurch der normalerweise ständig geschlossene Kontakt
r2,1 geöffnet wird. Der Kontakt fällt in eine mechanische Sperrstellung und unterbricht
sofort die Versorgung der Lampe 10. Das Gerät schaltet sich deshalb automatisch
ab und awer unabhängig von irgendwelchen mechanischen Gliedern, die sich verklemmen
könnten.
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Die mechanische Arretierung des Kontaktes r1/2 läßt sich nicht selbsttätig
aufheben. Dadurch ist man gezwungen, nach dem Fehler zu suchen, der die Auslösung
verursacht hat. Erst nach Beseitigung des Fehlers kann der Kontakt r2/1 wieder eingestellt
werden, wodurch sich dann die Betriebsbereitschaft des Gerätes ergibt.
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Im Zeitkreis 24 befindet sich der vom Relais RL 1 betätigte Ruhestromkontakt
rl/l normalerweise in der Ruhekontaktstellung.
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In dieser Stellung ist der Widerstand R1 über einen Leiter 28, zusammen
mit dem Kondensator C2, mit einem Taster T verbunden.
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Wird der Taster T niedergedrückt, wird das Relais RL1 durch den Ladestrom
des Kondensators C2 kurzfristig erregt und geht über den Arbeitskontakt r1/1, den
Widerständen R2 und R3 in Belbsthaltung. Gleichzeitig geht der Kontakt r112 von
der Ruhestellung in die Arbeitsstellung und hierdurch wird der Widerstand R17 in
der zuvor beschtiebenen Weise über die Leitung 42 überbrückt.
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Die Lampe 10 geht dadurch in ihre Hochlaststellung.
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Durch das Umschalten des Kontaktes r1,2 wird die Überbrückung der
Zündelektrode, die normalerweise über die Normalstellung des Kontaktes f1/2 besteht,
aufgehoben. Somit kann sich über die
Widerstände R2, R5 und dem
Einstellglied R4 der Kondensator C4 aufladen. Diese Spannung gelangt über die Widerstände
R6 an die Zündelektrode Z2 der Röhre Rö2. Wach Durchlaufen der durch die vorgenannten
Widerstände und dem Kondensator C4 vorgegebenen Zeitkonstante wird an der Zündelektrode
Z2 der Röhre Rö2 ein positiver Spannungswert erreicht, bei dem die Röhre Rö2 durchzündet.
Durch den durch die Rohre Rö2 fließenden Ouerstrom entsteht an dem Widerstand R2
ein erhöhter Spannungsabfall und die Haltespannung des Relais RL2 wird unterschritten,
wodurch der Kontakt r1/2 in die Ruhelage zurückgeht, und der widerstand R17 wieder
in den Stromkreis der Lampe 10 eingeschaltet wird. Die Lampe 10 geht dadurch wieder
in ihre Grundlaststellung zurück.
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Gleichzeitig springt der Kontakt r1/1 in seine Ruhelage und entlädt
den Kondensator C2 über den Widerstand R1. Die Größe des Widerstandes R1 ist so
gewählt, daß der Entladevorgang mit einer notwendigen Abkühlpause der Lampe 10 übereinstimmt.
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In dieser Zeit kann durch Drücken des Tasters T das Relais RL1 nicht
erregt werden, da am Kondensator C2 noch kein Potentialunterschied herrscht.
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Bei Ausschalten des Kreises 24 oder bei schadhafter Überbrückung des
Widerstandes R17 tritt die Funktion das zuvor beschriebenen Sicherheitskreises 22
ein.
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Die Vorteile der Erfindung lassen sich abschließend folgendermaßen
kurz zusammenfassen : Das Gerät weist einen Sicherheitskreis 22 auf, der bei Auftreten
aller möglichen Fehler, die normalerweise zu einer Überschreitung der höchstzulässigen
kurzen Bestrahlungsdauer führen könnten, das Gerät sofort abschaltet. Außerdem wird
mit dem Sicherheitekreis das Einhalten der längstzulässigen Bestrahlungsdauer überwacht,
die von du Zeitkreis vorgegeben wird. Es werden vorteilhafterweise
möglichst
wenig mechanische Teile benutzt. Selbst wenn die mechanischen Kontakte des in Zeitkreis
vorhandenen Relais R6 schadhaft werden sollten, ist durch den Sicherheitskreis die
Gewähr gageben, daß bei Auftreten derartiger Fehler eine Abschaltung erfolgt. In
dem Stromkreis zum Auslösen des Sicherheitskontaktes r2/1 befinden sich keine mechanischen
Glieder, die versagen könnten. Der Sicherheitskontakt r2/1 ist zwar selbst ein mschanisches
Glied, aber dieses Glied ist so ausgelegt, daß es bei Auslösung in eine nachanische
Raststellung fällt. Es handelt sich mithin nicht um ein mechanisches Glied, das
ständig betätigt wird, sondern um ein solches Glied, das keinem häufigen Wechselspiel
unterworfen ist, sondern nur beim Eintreten des Sicherheitsfalles wirksam wird.
Danach muß das Gerät zwangsläufig einer Revision unterzogen werden, und hierbei
kann eine Uberprüfung aller kritischen Teile stattfinden.
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Ansprüche