EP2311069B1 - Schnellstart für quecksilber-niederdruck-amalgam-lampen - Google Patents

Schnellstart für quecksilber-niederdruck-amalgam-lampen Download PDF

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EP2311069B1
EP2311069B1 EP09776878.2A EP09776878A EP2311069B1 EP 2311069 B1 EP2311069 B1 EP 2311069B1 EP 09776878 A EP09776878 A EP 09776878A EP 2311069 B1 EP2311069 B1 EP 2311069B1
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low
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    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/52—Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
    • H01J61/523—Heating or cooling particular parts of the lamp

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an amalgam lamp, wherein the run-up time is reduced.
  • Amalgam lamps are extremely durable high-performance low-pressure lamps. They achieve up to 10 times the UV power density of classic low-pressure mercury lamps and can be used at higher ambient temperatures. In addition, amalgam lamps are insensitive to temperature fluctuations.
  • Typical applications for amalgam lamps include drinking water sterilization and process water treatment in industry, water disinfection in fish farming, but also disinfection of air in air conditioning and cooling systems and surface disinfection.
  • amalgam lamps In order to realize a quick start with the mercury low-pressure amalgam lamps, it is not sufficient to increase only the discharge current significantly compared to the operating current. In these lamps, most of the mercury is bound in the amalgam when cold. It is therefore necessary to specifically heat the amalgam deposit so that in this way can build up a significant mercury vapor pressure within the lamp quickly.
  • a heating element applied to the lamp is indicated in the form of a PTC or an ohmic resistance.
  • the heat transfer through the quartz to the amalgam is here, however, quite slow.
  • the heating element is provided here for controlling the amalgam temperature during operation, not to achieve a short burn-in time.
  • the patent document US-A-5 095 336 discloses a method according to the introductory part of claim 1. The object of the invention is therefore to provide a method for operating an amalgam lamp, in which the run-up time is significantly reduced and the lamp already after a few seconds unfolds its full effect, as well as for the method suitable amalgam lamp.
  • the method according to the invention for operating an amalgam lamp, wherein the amalgam lamp has at least one amalgam depot provides that the depot is heated by means of an external energy source. This heating causes the amalgam to liquefy within one second, quickly building up a significant mercury vapor pressure and quickly reaching full power after ignition. Thus, the baking phase is reduced to a few seconds. It has been shown that this fast-start behavior, especially in industrial processes in which discontinuous operation is desired, has great importance and burn-in phases of less than 10 seconds are desired.
  • the invention provides that an infrared lamp is used as the energy source.
  • the infrared lamp has a gold-plated reflector.
  • the infrared lamp is similar to a commercial halogen reflector lamp for general lighting.
  • the filament is imaged onto a focal spot of a few millimeters in diameter.
  • the infrared reflector lamp is placed over the amalgam lamp, that the focal spot is brought to coincide with the amalgam depot. This liquefies the amalgam within 1 second of turning on the infrared reflector lamp and builds up the desired mercury vapor pressure so that the lamp can quickly deliver its full power.
  • the amalgam lamp according to the invention provides a lamp tube filled with inert gas with two electrodes arranged in the lamp tube, at least one amalgam deposit being arranged on an inner side of the lamp tube.
  • an adhesion promoter layer can be applied, for example, of noble metal.
  • the adhesion promoter layer advantageously serves as a carrier layer for amalgam.
  • FIG. 1 a mercury low-pressure amalgam lamp 1 is shown, which has a lamp tube 10 with two electrodes 12 arranged in the lamp tube 10.
  • the interior 14 of the lamp 1 is filled with a noble gas or noble gas mixture.
  • the lamp tube 12 seals the interior 14 against the environment.
  • On the inside of the lamp tube 10 is optionally a bonding agent layer 16, which is formed in this case of gold or a gold alloy.
  • This adhesion promoter layer 16 serves as a carrier for the amalgam depot 18.
  • An external infrared lamp 20 with a reflector 22 is arranged next to the amalgam depot 18, so that the infrared radiation 26 on the Amalgamdepot 16 is focused. Before the ignition of the lamp 1, the amalgam reservoir 18 is heated and thereby released mercury vapor. This is the discharge already during the ignition available, so that sets immediately a significant UV power.
  • FIG. 2 the run-in behavior of a conventional mercury low-pressure amalgam lamp without amalgam heating is shown.
  • the electrodes preheated by a heating current after about 5 seconds at time A, the lamp is ignited.
  • the UV power at the beginning is extremely low and rises only slowly. Only after about 70 seconds has the lamp reached about 50% of the UV power and it takes about 140 seconds for the mercury low pressure amalgam lamp to reach its full UV output.
  • FIG. 3 shows the running-in behavior of a mercury low-pressure amalgam lamp according to the invention.
  • the electrodes are also preheated for 5 seconds, but at the same time the amalgam deposit is also preheated at the same time until time B at the same time. It can clearly be seen that the mercury low-pressure amalgam lamp reaches about 50 percent of the UV power within about 10 seconds and reaches its full UV power after about 30 seconds.

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  • Discharge Lamp (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Amalgamlampe, wobei die Hochlaufzeit reduziert wird.
  • Amalgamlampen sind extrem langlebige Hochleistungsniederdrucklampen. Sie erreichen die bis zu 10fache UV-Leistungsdichte von klassischen Quecksilberniederdrucklampen und können bei höherer Umgebungstemperatur eingesetzt werden. Zudem sind Amalgamlampen unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen.
  • Typische Einsatzgebiete für Amalgamlampen sind unter anderem die Trinkwasserentkeimung und die Brauchwasseraufbereitung in der Industrie, die Wasserentkeimung in der Fischzucht, aber auch Desinfektion von Luft in Klima- und Kühlanlagen und die Oberflächendesinfektion.
  • Allerdings benötigen derartige Lampen einige Minuten um die volle Leistung zu erreichen, da dass Quecksilber normalerweise vor und kurz nach der Zündung im festen Amalgam gebunden ist. Erst die Erwärmung durch die Edelgasentladung bringt das Quecksilber in die gasförmige Phase, so dass sich eine nennenswerte Brennspannung und damit Lampenleistung einstellt.
  • Dadurch benötigen derartige Lampen einige Minuten bis sie ihre volle Wirkung entfalten.
  • Um bei den Quecksilber-Niederdruck- Amalgam-Lampen einen Schnellstart zu realisieren reicht es nicht aus, nur den Entladungsstrom deutlich gegenüber dem Betriebsstrom zu erhöhen. Bei diesen Lampen liegt der größte Teil des Quecksilbers im kalten Zustand im Amalgam gebunden vor. Es ist daher notwendig, das Amalgamdepot gezielt zu erwärmen damit sich auf diese Weise schnell ein nennenswerter Quecksilberdampfdruck innerhalb der Lampe aufbauen kann.
  • In der DE 102 01 617 B4 wird zur Temperaturbeeinflussung des Amalgams ein auf der Lampe aufgebrachtes Heizelement in Form eines PTC oder eines Ohmschen Widerstandes angegeben. Der Wärmeübergang durch das Quarz zum Amalgam hin ist hier jedoch recht langsam.
  • Weiterhin ist das Heizelement hier zur Steuerung der Amalgamtemperatur während des Betriebs vorgesehen, nicht zur Erreichung einer kurzen Einbrennzeit. Das Patentdokument US-A-5 095 336 offenbart ein Verfahren gemäss dem einleitenden Teil des Anspruchs 1. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben einer Amalgamlampe bereit zu stellen, bei dem die Hochlaufzeit deutlich reduziert wird und die Lampe bereits nach wenigen Sekunden ihre volle Wirkung entfaltet, sowie eine für das Verfahren geeignete Amalgamlampe.
  • Diese Aufgabe wird bereits mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Amalgamlampe, wobei die Amalgamlampe mindestens ein Amalgamdepot aufweist, sieht vor, dass das Depot mittels einer externen Energiequelle erwärmt wird. Durch diese Erwärmung wird bewirkt, dass sich das Amalgam innerhalb einer Sekunde verflüssigt, so dass sich schnell ein nennenswerter Quecksilberdampfdruck aufbaut und die Lampe nach der Zündung schnell auf volle Leistung kommt. Somit verringert sich die Einbrennphase auf wenige Sekunden. Es hat sich gezeigt, dass dieses Schnellstartverhalten besonders bei technischen Prozessen bei denen ein diskontinuierlicher Betrieb erwünscht ist große Bedeutung hat und Einbrennphasen von unter 10 Sekunden erwünscht sind.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform sieht die Erfindung vor, dass als Energiequelle eine Infrarotlampe verwendet wird. Dabei weist die Infrarotlampe einen vergoldeten Reflektor auf.
  • Die Infrarotlampe ähnelt einer handelüblichen Halogenreflektorlampe für die Allgemeinbeleuchtung. Die Glühwendel wird auf einen Brennfleck von wenigen Millimetern Durchmesser abgebildet. Die Infrarotreflektorlampe wird so über der Amalgamlampe angeordnet, dass der Brennfleck mit dem Amalgamdepot zur Deckung gebracht wird. Dadurch wird das Amalgam innerhalb 1 Sekunde nach Einschalten der Infrarotreflektorlampe verflüssigt und es baut sich der erwünschte Quecksilberdampfdruck auf so dass die Lampe schnell ihre volle Leistung abgeben kann.
  • Der erfindungsgemäße Amalgamlampe sieht ein mit Edelgas gefülltes Lampenrohr mit zwei im Lampenrohr angeordneten Elektroden vor, wobei auf einer Innenseite des Lampenrohrs zumindest ein Amalgamdepot angeordnet ist.
  • Zwischen dem Quarzrohr und dem Amalgamdepot kann eine Haftvermittlerschicht zum Beispiel aus Edelmetall aufgebracht sein. Die Haftvermittlerschicht dient vorteilhafterweise als Trägerschicht für Amalgam.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • Dabei zeigt in schematischer Darstellung:
    • Figur 1 eine erfindungsgemäße Quecksilber-Niederdruck-Amalgam-Lampe mit einer externen Energiequelle.
    • Figur 2 das Einlaufverhalten einer herkömmlichen Quecksilber-Niederdruck-Amalgam-Lampe.
    • Figur 3 das Einlaufverhalten einer erfindungsgemäßen Quecksilber-Niederdruck-Amalgam-Lampe.
  • In Figur 1 ist eine Quecksilber-Niederdruck-Amalgam-Lampe 1 dargestellt, die ein Lampenrohr 10 mit zwei im Lampenrohr 10 angeordneten Elektroden 12 aufweist. Der Innenraum 14 der Lampe 1 ist mit einem Edelgas oder Edelgasgemisch gefüllt. Dabei dichtet das Lampenrohr 12 den Innenraum 14 gegen die Umgebung ab. Auf der Innenseite des Lampenrohrs 10 befindet sich ggf. eine Haftvermittlerschicht 16, die in diesem Fall aus Gold oder einer Goldlegierung gebildet wird. Diese Haftvermittlerschicht 16 dient als Träger für das Amalgamdepot 18. Eine externe Infrarotlampe 20 mit einem Reflektor 22 ist neben dem Amalgamdepot 18 angeordnet, so dass die Infrarotstrahlung 26 auf das Amalgamdepot 16 fokussiert wird. Vor der Zündung der Lampe 1 wird nun das Amalgamdepot 18 erhitzt und dadurch Quecksilberdampf freigesetzt. Dieser steht der Entladung schon während der Zündung zur Verfügung, so dass sich sofort eine nennenswerte UV-Leistung einstellt.
  • In Figur 2 ist das Einlaufverhalten einer herkömmlichen Quecksilber-Niederdruck-Amalgam-Lampe ohne Amalgamheizung dargestellt. Dabei werden, wie beispielsweise in Figur 1 gezeigt, die Elektroden durch einen Heizstrom vorgeheizt, nach ca. 5 Sekunden zum Zeitpunkt A wird die Lampe gezündet. Es ist deutlich zu erkennen, dass die UV-Leistung am Anfang äußerst gering ist und nur langsam ansteigt. Erst nach ca. 70 Sekunden hat die Lampe etwa 50 % der UV-Leistung erreicht und es dauert ca. 140 Sekunden bis die Quecksilber-Niederdruck-Amalgam-Lampe ihre volle UV-Leistung erreicht.
  • Figur 3 zeigt das Einlaufverhalten einer erfindungsgemäßen Quecksilber-Niederdruck-Amalgam-Lampe. Dabei werden ebenfalls, wie bei herkömmlichen Lampen die Elektroden für 5 Sekunden vorgeheizt, zusätzlich wird aber gleichzeitig auch das Amalgamdepot für die gleiche Zeit bis zum Zeitpunkt B vorgeheizt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Quecksilber-Niederdruck-Amalgam-Lampe innerhalb von ca. 10 Sekunden etwa 50 Prozent der UV-Leistung und nach ca. 30 Sekunden ihre volle UV-Leistung erreicht.
    • Bezugszeichenliste
    • Amalgamlampe
    1
    Lampenrohr
    10
    Elektrode
    12
    Innenraum
    14
    Haftvermittlerschicht
    16
    Amalgamdepot
    18
    Infrarotlampe
    20
    Reflektor
    22
    Infrarotstrahlung
    26

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Amalgamlampe (1) zur Reduzierung der Hochlaufzeit, wobei die Amalgamlampe (1) ein mit Edelgas gefülltes Strahlerrohr (10) aufweist, wobei das Amalgam im Strahlerrohr (10) mittels einer externen Energiequelle (20) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, das als Energiequelle (20) eine Infrarotlampe mit einem vergoldeten Spiegel verwendet wird.
  2. Verfahren zum Betreiben einer Amalgamlampe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Energiequelle (20) vor der Erwärmung des Amalgams eingeschaltet wird.
  3. Verfahren zum Betreiben einer Amalgamlampe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Energiequelle (20) nach der Erwärmung des Amalgams abgeschaltet wird.
  4. Amalgamlampe (1) zum Betreiben gemäß eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3.
  5. Amalgamlampe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amalgamlampe (1) ein Amalgamdepot (18) aufweist.
  6. Amalgamlampe (1) nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amalgamlampe (1) eine Haftvermittlerschicht (16) auf der Innenseite des Lampenrohres (10) aufweist.
  7. Amalgamlampe (1) nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Amalgamdepot (18) auf der Haftvermittlerschicht angeordnet ist.
  8. Amalgamlampe (1) nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (16) ein Edelmetall umfasst.
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