DE2048582C

DE2048582C - Method for heating up a UV irradiation device and irradiation device for carrying out the method

Info

Publication number: DE2048582C
Application number: DE19702048582
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. 3400 Göttingen Taube
Original assignee: Dr. Kern GmbH, 3400 Göttingen
Filing date: 1970-10-02
Publication date: 1973-03-29

Description

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Die I-.rfindiing bezieht sich auf ein Vetfahren zum Anheizen eines UV-Bestrahlungsgerätes, das einen Quecksilber! Iochdruckbrenner und eine diesem in Reihe geschaltete elektrische Schaltung zum Begrenzen iles tiller die Entladungsstrecke des Queeksilber-Hoch iiiicknrcuncrs fließenden Stromes aufweist, wobei eine \urgegebene Anfangsstromstärke nicht überschritten werden darf, und ein UV-Bestrahlungsgeräi zum Durchführen dieses Verfahrens.The I-.rfindiing refers to a Vetfahren to Heating up a UV radiation device that produces mercury! High pressure burner and one in Series connected electrical circuit to limit iles tiller the Queeksilver-High discharge range iiiicknrcuncrs flowing current, where a given initial current strength must not be exceeded, and a UV irradiation device to perform this procedure.

Die in UV-ßestrahlungseeräten dieser Art verwendeten Ouecksilber-Hochdrückbrenner benötigen eine gewisse Zeit, um nach dem Hinschalten den erforderlichen Quecksilber-Dampfdruck entstehen zu lassen Während dieser Anheizzeit steigt der Widerstand de: Entiadungs'.trecke ständig an. Um den Strom im Zeit punkt des IVüschaltens auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, wird aer Quecksilber-Hochdruckbrenner nicht unmittelbar, sondern über einen Vorwiderstaiu! an Spannung gelegt. Der Strom im stationären Zustand beträgt dann etwa nur 60 °/υ seines Anfängewertes. The high pressure mercury burners used in UV radiation devices of this type require one certain time after switching to the required To allow mercury vapor pressure to arise During this heating-up time, the resistance de increases: Discharge is constantly on. In order to reduce the current to a certain value at the time of switching on limit, the high-pressure mercury burner is not activated directly, but via a pre-resistance! put on tension. The current in the steady state is then only about 60 ° / ½ of its initial value.

Die wirksame Bestrahlungszeit der für kosmetische und medizinische Zwecke verwendeten UV-Bestralilungsgeräte wird um die Zeit, die zum Anheizen de*- Quecksilber-Hochdruckbrenners benötigt wird, verlängert, da dieser im Anheizstadium nur eine geringe Strahlungsleistung im ultravioletten Spektra'.bereich abgibt. Besonders nachteilig macht sich die dadurch bewirkte Verlängerung der Bestrahlungszeit bei Kurzzeitbestrahlungsgeräten, mit Bestrahlungszeiten von IO bis 120 Sekunden, bemerkbar, da hier die Anhei/-zeit bereits einen erheblichen Anteil der Gesamtbestrahlungszeit einnimmt.The effective exposure time of the UV irradiation devices used for cosmetic and medical purposes is around the time it takes to heat the * - High-pressure mercury burner is required, since this is only a small one in the heating-up stage Emits radiation power in the ultraviolet spectra range. This makes it particularly disadvantageous effected extension of the irradiation time with short-term irradiation devices, with irradiation times from IO to 120 seconds, noticeable because the heat-up time is here already takes up a significant proportion of the total irradiation time.

Bei Kurzzeitbestrahlungsgeräten, bei denen der Quecksilber-Hochdruckbrenner kurzzeitig stark überlastet wird, ist die Leistung des Gerätes begren/! durch die maximale Belastbarkeit des Netzes. Da die üblichen Haushalte meist mit 1OA abgesichert sind, liegt eine praktische Grenze der Stromaufnahme des. Gerätes bei etwa 8 A. Da die Stromabnahme, wie bereits beschrieben, nicht konstant ist, sondern beim Einschalten wesentlich höher liegt "is im stationären Zustand, betrag die Stromaufnahme in der strahlungswirksamen Zeit nur etwa 5 A. Dadurch iit die maximal erreichbare Strahlungsleistung des Gerätes stark begrenzt, wodurch die Bestrahlungsdauer auch bei Kurzzeitbestrahlungsgeräten noch unerwünscht hoch liegt.For short-term radiation devices where the High-pressure mercury burner is briefly heavily overloaded, the performance of the device is limited /! due to the maximum load capacity of the network. Since the usual households are mostly covered with 1OA, is a practical limit of the power consumption of the device at about 8 A. Since the power consumption, as already described, is not constant, but when switched on is much higher "is in the stationary" State, the current consumption in the radiation-effective time is only about 5 A. This means that the maximum achievable radiation power of the device is severely limited, which means that the irradiation time is also at Short-term radiation devices is still undesirably high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anheizen eines UV-Bestrahlungsgerätes anzugeben, mit dem es gelingt, die Anheizzeit beträchtlich zu verkürzen und die maximale Leistungsaufnahme im stationären Zustand zu erhöhen.The invention is based on the object of a method for heating up a UV irradiation device with which it is possible to shorten the heating-up time considerably and the maximum power consumption increase in steady state.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Anstieg des ohmschen Widerstandes der Entladungsstrecke während des Anheizvorgangs und dem dadurch bedingten Stromabfall dadurch entgegengewirkt wird, daß der Widerstand, der der Entladungsstrecke in Reihe geschaltet ist, verkleinert wird.This object is achieved according to the invention in that the increase in the ohmic resistance counteracts the discharge path during the heating process and the resulting drop in current is that the resistance, which is connected in series to the discharge path, is reduced will.

Durch Erniedrigen des Vorwiderstandes während des Anheizvorganges sinkt der Strom durch die Entladungsstrecke gegenüber der Verwendung eines konstanten Widerstandes nicht so rasch ab, wodurch die Spannung am Quecksilber-Hochdruckbrenner und somit auch die aufgenommene Leistung wesentlich schneller ihre Betriebswerte annehmen können. Zugleich wird der Unterschied der Anfaiigsstromstärke zur iSetriebsstromstärke verkleinert. Bei festliegender Anfangsstromstärke kann demnach eine höhere Leistung während des Betriebs erzielt werden. Beide Vorteile wirken sich in einer Verkleinerung der Gesamtstrahlungsdaucr aus.By lowering the series resistance during the heating process, the current through the discharge path decreases does not decrease as quickly as compared to the use of a constant resistance, whereby the The voltage at the high pressure mercury burner and thus also the power consumed are significant can adopt their operating values more quickly. At the same time there is the difference in the initial current strength reduced to the operating amperage. With a fixed initial amperage, a higher output can be achieved can be achieved during operation. Both advantages have the effect of reducing the total radiation duration out.

Vorteilhafterweise wird dem Stroniabfall so weitAdvantageously, the stroni waste is so far

■entgegengewirkt, daß die Stromstärke am Lnde der Anheizzeit höchstens 2O°/o unter der Anfangsstromiiärke liegt. Da der Stromabfall bei konstantem Vor- »kle-istand bei etwa 40⁰Zo seines Anfangswertes liegt, t,:id durch eine Erniedrigung um 20"Ό bereits eine beachtliche Verkürzung der Gesamtbestrahlungscl.iuer erreicht. Im Prinzip kann der Vorwiderstand Vv-.hrend des Anheizens so weit erniedrigt werden, daß praktisch kein Stromabfall eintritt.This is counteracted by the fact that the current intensity at the end of the heating-up period is at most 20% below the initial current intensity. Since the drop in current with a constant bias is around 40 ⁰ zo of its initial value, a considerable shortening of the total irradiation level can already be achieved by a decrease of 20 " the heating can be reduced so far that there is practically no drop in current.

Hs ist günstig, wenn der maximale Wert des Vorv. idc!Standes so dimensioniert ist, daß die AnfaiiRS-suomstärke 7 bis 8 A beträgt. Damit ist dem Bedürfnis eines großen Verbraucherkreise Rechnung getragen, da das Energienetz meist mit 10 A abgesichert ist.Hs is favorable if the maximum value of the Vorv. idc! Standes is dimensioned in such a way that the AnfaiiRS-suom strength 7 to 8 A. This takes into account the need of a large group of consumers, because the power grid is usually fused with 10 A.

Ein UV-Bestrahlungsgerät der genannten Art mit einem Cuecksilbcr-Hochdruckbrenner und einer die- \em in Reihe geschalteten elektrischen Schaltung zum Begrenzen des Stromes ist zum Durchführen des genannten Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung aus wer^gstens zwei in Reihe geschalteten Widerständen besteht, die bis auf einen durch einen Zeitgeber in bestimmter zeitlicher Reihenfolge kurzschließbar sind. Diese Schaltung besteht in ihrer einfachsten Form aus zwei Widerständen, von denen einer während der Anheiz-/eit kurzgeschlossen wird. Der Strom wird also während der Anheizzeit sprungartig auf einen höheren Wert angehoben. Durch \trwenden von mehr als zwei kurzschließbaren Widerständen kann das Anheben des Stromes in mehreren Stufen erfolgen.A UV irradiation device of the type mentioned with a Cuecksilbcr high pressure burner and an electrical circuit connected in series to the Limiting the current is characterized according to the invention for carrying out the method mentioned, that the circuit consists of at least two resistors connected in series, up to can be short-circuited to one by a timer in a specific time sequence. This circuit In its simplest form, it consists of two resistors, one of which is during the heating-up phase is short-circuited. The current will jump to a higher level during the heating-up time Value increased. By using more than two resistors that can be short-circuited, the of the current take place in several stages.

Bei der Verwendung wenigstens eines kurzschließbaren Widerstandes ist es vorteilhaft, wenn dem Widerstand bzw. den Widerständen Schalter parallel geschaltet sind, und eine bewegliche Nockenscheibe vorgesehen ist, über die die Schalter betätigbar sind. Die Nockenscheibe wird dann beim Einschalten des Gerätes in Bewegung gesetzt und bewirkt durch ihr·' Randformung und die Anordnung der Schalter ein. programmgemäße stufenweise Steuerung des gesamten Vorwiderstandes während des Anheizvorganges.When using at least one short-circuitable resistor, it is advantageous if the Resistance or resistors switches are connected in parallel, and a movable cam disk is provided, via which the switches can be operated. The cam disk is then switched on when the The device is set in motion and its edge shaping and the arrangement of the switches cause it. program-based step-by-step control of the entire series resistor during the heating-up process.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Schaltung einen Heißleiter enthält. Der Heißleiter wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt, wodurch sein Widerstand entsprechend seiner Kennlinie vom Zeitpunkt des Einschalten des Gerätes bis zum stationären Zusund ständig abnimmt. Um eine den Bedürfnissen angepaßte Gesamtkennlinie zu erhalten, kann der Heißleiter noch in Verbindung mit nichtvariablen Widerständen verwendet »'erden.Another embodiment consists in that the circuit contains a thermistor. The thermistor is heated up by the current flowing through it, whereby its resistance corresponds to its characteristic curve from the time the device is switched on until it is stationary. To a The NTC thermistor can still be used in conjunction with to obtain the overall characteristic curve adapted to requirements non-variable resistors used '' ground.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß die Schaltung einen stetig regelbaren Stellwiderstand aufweist, und daß ein Antrieb zum Verstellen des Stellwiderstandes vorgesehen ist. Ein derartiger Antrieb kann beispielsweise wie im vorher erwähnten Fall der Nockenscheibe einen gleichzeitig mit dem Einschalten in Bewegung setzbaren Motor aufweisen, der mit dem Stellwiderstand in Verbindung steht.Another advantageous embodiment consists in the fact that the circuit has a continuously controllable variable resistor has, and that a drive is provided for adjusting the variable resistor. One of those Drive can, for example, as in the aforementioned case, the cam disk one simultaneously with the Have switching on can be set in motion motor which is connected to the variable resistor.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die Schaltung mit einem bezüglich seines Bahnwiderstandes elektronisch steuerbaren Element, vorzugsweise einem Thyristor, auszustatten. Diese Steuerung des Widerstandes k.i.in im Fall dse Heißleiters ohne mechanische bewegte Teile erfolgen. An die Steuerelektrode des Elementes kann ein gleichzeitig mit dem Einschalten des Geia'ics an Spannung legbares Zeitschaltglied, beispielsweise ein /?C-Glied, angeschaltet sein.Another advantageous possibility is to use the circuit with a reference to its rail resistance electronically controllable element, preferably a thyristor, equip. This control of the resistance k.i.in in the case of the thermistor without mechanical moving parts take place. At the same time as the control electrode of the element can be Switching on the Geia'ics with voltage connectable timer, for example a /? C element, be switched on.

In den Abbildungen sind ein vorteilhaftes Ausführuügsbtuspiel der Erfindung und zwei Kennlinienbilder dargestellt. Es zeigtThe figures show an advantageous implementation bonus of the invention and two characteristic curves shown. It shows

A b b. 1 den Verlauf des Stromes, der Spannung und der Leistung als Funktion der Zeit bei konstantem Vorwiderstand,A b b. 1 the course of the current, the voltage and the power as a function of the time at constant Series resistor,

A b b. 2 den Verlauf des Stromes, der Spannung und der Leistung als Funktion der Zeit bei Verwendung einer Stufenschaltung für den Vorwiderstand undA b b. 2 the course of the current, the voltage and the power as a function of the time during use a step switch for the series resistor and

ίο Abb. 3 eine schematische Darstellung einer zweistufigen Steuereinrichtung für den Vorwiderstand.ίο Fig. 3 a schematic representation of a two-stage Control device for the series resistor.

A b b. 1 zeigt den Verlauf von Strom /. Spannung {/ und Leistung N eines Quecksilber-Hochdruckbrenners, der in Reihe zu einem Festwiderstand an einer Spannungsquelle konstanter Spannung liegt, als Funktion der Zeit t. Durch den während des Anheizvurgangs steigenden Widerstand der Entladungsstrecke des Quecksilber-Hochdruckbrenners sinkt der Strom von einem Anfangswei. ois auf einen stationären Wert ab. Der stationäre Wen beträgt etwa 60 ° υ des Anfangswertes. Gleichzeitig steigt dementsprechend die Spannung U an. Die Leistung nls Produkt aus Spannung und Strom nimmt einen ähnlichen Vorlaut wie die Spannung.A b b. 1 shows the course of current /. Voltage {/ and power N of a high pressure mercury burner, which is connected in series with a fixed resistor to a voltage source of constant voltage, as a function of time t. Due to the increasing resistance of the discharge path of the high pressure mercury burner during the heating process, the current drops from an initial point. ois to a stationary value. The stationary value is about 60 ° ½ of the initial value. At the same time, the voltage U increases accordingly. The power, as the product of voltage and current, has a similar boldness to the voltage.

Abb. 2 zeigt den Fall, daß im Zeitpunkt /, der Wert des Vorwiderstandes sprungartig verringert wird. Dadurch wird auch der St^om / stufenartig, beispielsweise wieder auf seinen Anfangswert, erhöht. . Die Spannung U verläuft ab diesem Zeitpunkt/, steiler als in dem in A b b. 1 dargestellten Fall. Die Leistung N geht sprunghaft auf einen höheren Wert über und verläuft für Zeiten größer als i, steiler als bei ungeändertem Vorwiderstand. Bei gleichem Anfangswert des Stromes / ist in diesem Fall der stationäre Wert des Stromes in angeheiztem Zustand höher als in dem in Abb. 1 dargestellten Fall. Daduich liegt auch die Leistung N nach dem Anheizen höher.Fig. 2 shows the case that at time /, the value of the series resistor is suddenly reduced. As a result, the current is also increased in a step-like manner, for example back to its initial value. . The voltage U runs from this point in time /, steeper than in the one in A b b. 1 illustrated case. The power N jumps over to a higher value and runs for times greater than i, steeper than with an unchanged series resistance. With the same initial value of the current / in this case, the steady-state value of the current in the heated state is higher than in the case shown in Fig. 1. In this way, the power N is also higher after heating up.

Abb. 3 zeigt eine einfache Einrichtung zum Steuern des Wertes des Vorwiderstandes während des Anheizvorgangs. Einem Quecksilber-Hochdruckbrenner 1 mit den Elektroden 2 sind drei Widerstände 3,4 und 5 in Reihe geschaltet. Die freien Enden dieser Reihenschaltung sind über einen Schalter 6 an eine Spannungsquelle 7 angeschlossen. Den Widerständen 3 und 4 liegen Schalter 8 und 9 parallel. Diese Schalter können durch eine Nockenscheibe 10 zeitlich nacheinander betätigt werden. Die Nockenscheibe 10 wird durch einen nicht dargestellten Motor in Richtung des Pfeiles 11 um eine Achse 13 angetrieben.Fig. 3 shows a simple device for controlling the value of the series resistor during the Heating up process. A high pressure mercury burner 1 with electrodes 2 has three resistors 3, 4 and 5 connected in series. The free ends of this Series connections are connected to a voltage source 7 via a switch 6. The resistances 3 and 4 are switches 8 and 9 in parallel. These switches can be timed by a cam disk 10 operated one after the other. The cam 10 is driven by a motor, not shown, in the direction of the arrow 11 driven about an axis 13.

Zum Zeitpunkt des Einschaltens des Bestrahlungsgerätes befindet sich die Nockenscheibe 10 gegenüber den Schaltern 8 und 9 in der gezeichneten Stellung, in der die Schalter geöffnet sind. Beim Einschalten ist also die Summe der Widerstände 3,4 und 5 wirksam.When the irradiation device is switched on, the cam disk 10 is opposite the switches 8 and 9 in the position shown in which the switches are open. When switching on is so the sum of resistors 3, 4 and 5 is effective.

Die am Umfang der Nockenscheibe angegebenen Werte 0 bis 60 see bezeichnen die Stellung der auf der Nockenscheibe angebrachten Marke 1?, nach einer gewissen Zeit. Da sich der Schalten 8 beim Einschalten an der mit 15 see gekennzeichneten Stelle befindet, wird dieser nich 15 Sekunden geschlossen und dementsprechend der Widerstand 3 kurzgeschlossen. Etwa nach 25 Sekunden Brenndauer wird auch der zweite Schalter 9 kurzgeschlossen, wonach als Vorwiderstand nur noch der Widerstand 5 wirksam ist.The values 0 to 60 specified on the circumference of the cam disc indicate the position of the on the Cam disc attached mark 1 ?, after a certain time. Since the switching 8 is when switched on is located at the point marked with 15 see, it will not be closed for 15 seconds and accordingly the resistor 3 short-circuited. After about 25 seconds the second switch 9 short-circuited, after which only resistor 5 is effective as a series resistor.

Die Widerstände 3 und 4 sind im Veihältnis zum Widerstands beispielsweise so dimensioniert, dall jeweils nach dem Kurzschließen eines dei Widerstände der Strom auf seinen Anfangswert erhöht wird.The resistors 3 and 4 are dimensioned in relation to the resistance, for example, so that each after short-circuiting one of the resistors, the current is increased to its initial value.

Statt der in Abb. 3 dargestellten stufenweisen Erniedrigung des Vorwiderstandes kann auch eine kontinuierliche Änderung vorgesehen sein. Als Elemente zur kontinuierlichen Änderung des Stromes kommen, wie bereits erwähnt, Heißleiter, WTC-Widerstände, z. B. Kohle-, Urdox, Halbleiterwiderstände od. dgl.¹, Schiebe- oder Drehwiderstände oder auch induktive und/oder kapazitive Bauelemente, z. B. Drosseln, in Betracht. Die mechanisch steuerbaren Bauelemente können beispielsweise durch eine mechanische odci elektrische Schaltuhr, beispielsweise durch ein Programmwerk oder durch andere zeitbestimmende Elemente, z. B. Thermoschalter, gesteuert werden Außerdem kommen elektrisch steuerbare Bauelemente, wie Thyristoren, Thyratons und Transistorcr in Betracht.Instead of the gradual lowering of the series resistance shown in Fig. 3, a continuous change can also be provided. As already mentioned, thermistors, WTC resistors, e.g. B. coal, Urdox, semiconductor ^{resistors od. Like. 1} , sliding or rotary resistors or inductive and / or capacitive components, z. B. chokes, into consideration. The mechanically controllable components can, for example, by a mechanical or electrical timer, for example by a program or by other time-determining elements, e.g. B. thermal switches are controlled. In addition, electrically controllable components such as thyristors, thyratons and Transistorcr come into consideration.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Sponsorship claims:

1. Procedure for heating up a UV irradiation device, a high-pressure mercury burner and an electrical one connected in series with it Circuit to limit the discharge path of the mercury! puncture burner having flowing current, wherein a predetermined initial current strength is not exceeded may be, thereby known / eic II net. that the rise of the ehmschen Resistance of the discharge path during the heating process and the one caused by it This at least partially counteracts a drop in electricity will that the resistance that the IZntladungsstrec ': connected in series, reduced in size will.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the current drop is counteracted so far that the current intensity at the end of the heating-up time is at most 2% below the initial current intensity.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the initial current strength 7 to 8 A.

4. UV irradiation device for performing the method according to e.nem of claims 1 to 3 with a high pressure mercury bridge and one connected in series.! electrical circuit for limiting the current-i characterized in that that the circuit (3,4,5) consists of at least two series-connected resistors consists, except for one (5) by a timer (10) in a certain chronological order can be short-circuited.

5. UV irradiation device according to claim 4, characterized in that the resistance or the resistors (3, 4) switches (8, 9) are connected in parallel, and that a movable cam disk (10) is provided, via which the switches can be operated.

6. UV irradiation device according to claim 4, characterized in that the circuit has a Includes thermistor.

7. UV irradiation «; erät according to claim 4, characterized characterized in that the circuit has a continuously controllable variable resistor, and that a drive is provided for adjusting the variable resistor stand.

8. bV irradiation device according to claim 4, characterized in that the circuit holds an element that is electrically controllable with respect to its web resistance, preferably a thyristor.