RU2414767C1 - Apparatus for stabilising radiation of gas discharge lamps - Google Patents

Apparatus for stabilising radiation of gas discharge lamps Download PDF

Info

Publication number
RU2414767C1
RU2414767C1 RU2009146852/07A RU2009146852A RU2414767C1 RU 2414767 C1 RU2414767 C1 RU 2414767C1 RU 2009146852/07 A RU2009146852/07 A RU 2009146852/07A RU 2009146852 A RU2009146852 A RU 2009146852A RU 2414767 C1 RU2414767 C1 RU 2414767C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
gas discharge
lamp
discharge lamps
stabilising
Prior art date
Application number
RU2009146852/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Горбунков (RU)
Владимир Иванович Горбунков
Владимир Иванович Соломонов (RU)
Владимир Иванович Соломонов
Original Assignee
Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" filed Critical Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет"
Priority to RU2009146852/07A priority Critical patent/RU2414767C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2414767C1 publication Critical patent/RU2414767C1/en

Links

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: apparatus for stabilising radiation of gas discharge lamps has a gas discharge source of radiation in form of a gas discharge lamp placed in a closed light-proof cylindrical chamber, on the axis of which the lamp is placed. There is a hole for outlet of radiation into the external medium in the middle part of the wall of the chamber.
EFFECT: reduced effect of change in voltage of the mains supply, and characteristics of the external surrounding medium on intensity and spectral characteristics of radiation.
1 dwg

Description

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании и разработке аппаратуры, применяемой при физических и биологических исследованиях, а также в медицинской практике и служит для стабилизации интегральной мощности излучения.The invention relates to optics and can be used in the design and development of equipment used in physical and biological research, as well as in medical practice, and serves to stabilize the integrated radiation power.

Известно устройство для стабилизации светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения, используемого в теплицах и вегетационных климатических камерах (авт. свид. СССР №1753631, МПК H05B 41/00, от 22.10 90 г., опубл. 07.08.1992 г.), содержащее газоразрядный источник с индуктивным балластом, силовой ключ, измерительный мост на диодах, соединенный с фильтром нижних частот, выход которого соединен с блоком опорного напряжения, а третий вход соединен с выходом датчика напряжения горения разрядного промежутка газоразрядного источника излучения, причем выход блока сравнения соединен с входом фазосдвигающего блока, выход которого соединен с управляющим электрода симистора, включенного в цепь питания газоразрядного источника излучения и его индуктивного балласта.A device is known for stabilizing the lighting characteristics of a gas-discharge radiation source used in greenhouses and vegetation climate chambers (ed. Certificate of the USSR No. 1753631, IPC H05B 41/00, dated October 22, 90, published on August 7, 1992) containing a gas-discharge source with inductive ballast, power switch, measuring bridge on diodes connected to a low-pass filter, the output of which is connected to the reference voltage unit, and the third input is connected to the output of the burning voltage sensor of the discharge gap of the gas-discharge source and, the output of the comparison unit is connected to the input of the phase-shifting unit, the output of which is connected to the control of the triac electrode included in the power circuit of the gas-discharge radiation source and its inductive ballast.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не обеспечивает стабилизацию интенсивности излучения, так как при его применении не учитываются потери на излучение.The disadvantage of this device is that it does not stabilize the radiation intensity, since its use does not take into account radiation losses.

Наиболее близким к заявленному объекту по технической сущности и достигаемому результату является устройство, осуществляющее стабилизацию интенсивности излучения промышленной газоразрядной лампы (патент №2285357, МПК H05B 41/39, от 02.03 2005 г., опубл. 10.10.2006 г.), содержащее газоразрядный источник излучения с индуктивным балластом, диодный мост, включенный параллельно источнику излучения, фильтр нижних частот, блок сравнения, один вход которого соединен с блоком опорного напряжения, согласно изобретению введен фотодатчик УФИ, соединенный через фильтр нижних частот со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с транзисторным блоком регулирования, последовательно с блоком регулирования в диагональ моста включено балластное сопротивление, а параллельно ему включен блок защиты.The closest to the claimed object in technical essence and the achieved result is a device that stabilizes the radiation intensity of an industrial gas discharge lamp (patent No. 2285357, IPC H05B 41/39, dated 02.03.2005, publ. 10.10.2006), containing a gas discharge source radiation with an inductive ballast, a diode bridge connected in parallel with the radiation source, a low-pass filter, a comparison unit, one input of which is connected to a reference voltage unit, according to the invention, a UV sensor is connected through low frequency with the second input of the comparison unit, the output of which is connected to the transistor control unit, in series with the control unit in the diagonal of the bridge is a ballast, and in parallel with it, a protection unit is connected.

Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает стабилизацию интенсивности излучения газоразрядного источника, поскольку отсутствует режим термодинамического равновесия и его излучение не находится в равновесии с плазмой газового разряда (излучение и плазма имеют различные температуры).The disadvantage of this device is that it does not provide stabilization of the radiation intensity of the gas discharge source, since there is no thermodynamic equilibrium mode and its radiation is not in equilibrium with the gas discharge plasma (radiation and plasma have different temperatures).

Размещение газоразрядного источника внутри замкнутой светонепроницаемой полости, с небольшим отверстием в средней части стенки для вывода излучения газоразрядной лампы во внешнюю среду, позволяет реализовать устройство для стабилизации интегральной мощности излучения газоразрядных ламп.Placing a gas-discharge source inside a closed light-tight cavity, with a small hole in the middle part of the wall for outputting the radiation of a gas-discharge lamp into the external medium, makes it possible to realize a device for stabilizing the integrated radiation power of gas-discharge lamps.

Задачей изобретения является ослабление влияния изменения напряжения питающей сети, а также характеристик (параметров) внешней окружающей среды на интенсивность и спектральные характеристики излучения.The objective of the invention is to weaken the influence of changes in the voltage of the supply network, as well as the characteristics (parameters) of the external environment on the intensity and spectral characteristics of the radiation.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для стабилизации интегральной мощности излучения газоразрядных ламп, содержащее газоразрядный источник излучения в виде промышленной газоразрядной лампы, согласно изобретению, газоразрядная лампа помещена соосно корпусу цилиндрической формы, диаметра D, выполненного из светонепрозрачного материала и имеющего отверстие диаметром d, расположенное в средней части стенки корпуса, причем d<<D.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for stabilizing the integrated radiation power of gas discharge lamps, containing a gas discharge source of radiation in the form of an industrial gas discharge lamp, according to the invention, the gas discharge lamp is placed coaxially to the cylindrical body of diameter D made of opaque material and having an opening with a diameter of d located in the middle of the wall of the housing, with d << D.

На чертеже представлена схематическая конструкция устройства для стабилизации интегральной мощности излучения газоразрядных ламп.The drawing shows a schematic design of a device for stabilizing the integrated radiation power of gas discharge lamps.

Предложено устройство для стабилизации интегральной мощности излучения газоразрядных ламп, которое содержит, например, промышленную кварцевую цилиндрическую газоразрядную ртутную лампу 1 низкого давления (0,8÷0,9 Па) типа ДРБ-8 ТУ 16-535.659-77 или TUV 8w G8 Т5 UV - Special «Philips», которая расположена соосно корпусу 2, выполненному из светонепроницаемого материала (например, из алюминиевого листа) диаметром D и имеющего в средней части стенки корпуса отверстие диаметром d, поз.3, причем d<<D.A device is proposed for stabilizing the integrated radiation power of gas discharge lamps, which contains, for example, an industrial quartz cylindrical gas discharge mercury lamp 1 of low pressure (0.8 ÷ 0.9 Pa) of the DRB-8 type TU 16-535.659-77 or TUV 8w G8 T5 UV - Special "Philips", which is aligned with the housing 2, made of a light-tight material (for example, from an aluminum sheet) of diameter D and having an opening in the middle of the wall of the housing with a diameter of d, item 3, with d << D.

Устройство для стабилизации интегральной мощности излучения газоразрядных ламп работает следующим образом.A device for stabilizing the integrated radiation power of discharge lamps works as follows.

Газоразрядная лампа 1, расположенная соосно корпусом 2, имеет линейчатый спектр (регистрируемый при прохождении через отверстие 3), огибающая линий которого является функцией ПланкаThe gas discharge lamp 1, located coaxially with the housing 2, has a linear spectrum (recorded when passing through the hole 3), the envelope of the lines of which is a Planck function

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

что свидетельствует о термодинамическом равновесии излучающей среды газоразрядной лампы.which indicates the thermodynamic equilibrium of the emitting medium of the discharge lamp.

Здесь h=6,625·10-34 [Дж·c] - постоянная Планка;Here h = 6.625 · 10 -34 [J · s] is the Planck constant;

k=1,381·10-23 [Дж/К] - постоянная Больцмана,k = 1.381 · 10 -23 [J / K] is the Boltzmann constant,

с=3·108 [м/с] - скорость света; v=c/λ;c = 3 · 10 8 [m / s] is the speed of light; v = c / λ;

T=9÷10 кК - абсолютная температура плазмы.T = 9 ÷ 10 kK is the absolute temperature of the plasma.

Если излучающая среда находится в термодинамическом равновесии, то при высокой оптической плотности излучения, имеющейся в линиях, присутствует равновесие излучения с веществом.If the radiating medium is in thermodynamic equilibrium, then at a high optical density of the radiation present in the lines, the radiation is in equilibrium with the substance.

Прямым следствием выполнения закона Планка является закон Стефана-БольцманаA direct consequence of the implementation of the Planck law is the Stefan-Boltzmann law

R=σ·T4,R = σ · T 4 ,

σ=5,6687·10-8 [Вт/м2/К4], согласно которому интегральная светимость (плотность мощности) термодинамически равновесного излучателя с непрерывным спектром излучения пропорциональна его температуре в четвертой степени. Допустим, при действующем значении

Figure 00000002
тока лампы Т1 - абсолютная температура ее плазмы, тогда интегральная мощность излучения R1, согласно закону Стефана-Больцмана, будет R1=σ(T1)4. При возрастании тока лампы
Figure 00000003
мощность излучения увеличится до R2=σ(Т2)4. Рост абсолютной температуры плазмы, приводящий к росту относительной интегральной плотности мощности излучения, представленной в видеσ = 5.6687 · 10 -8 [W / m 2 / K 4 ], according to which the integrated luminosity (power density) of a thermodynamically equilibrium emitter with a continuous emission spectrum is proportional to its temperature to the fourth degree. For example, with the current value
Figure 00000002
the current of the lamp T 1 is the absolute temperature of its plasma, then the integrated radiation power R 1 , according to the Stefan-Boltzmann law, will be R 1 = σ (T 1 ) 4 . With increasing lamp current
Figure 00000003
the radiation power will increase to R 2 = σ (T 2 ) 4 . An increase in the absolute temperature of the plasma, leading to an increase in the relative integrated radiation power density, presented in the form

Figure 00000004
Figure 00000004

не превышает 1,5÷2%, несмотря на существенное увеличение тока лампы

Figure 00000005
. Коэффициент нестабильности излучателя, выражающийся как отношение ΔR/R к относительному изменению тока лампы
Figure 00000006
мал, чем и обеспечивается ослабление влияния изменения напряжения сети на интенсивность и спектральные характеристики излучения.does not exceed 1.5 ÷ 2%, despite a significant increase in lamp current
Figure 00000005
. The emitter instability coefficient, expressed as the ratio ΔR / R to the relative change in the lamp current
Figure 00000006
is small, which ensures the attenuation of the influence of changes in the network voltage on the intensity and spectral characteristics of radiation.

Устройство для стабилизации интегральной мощности излучения газоразрядных ламп отличается простым конструктивным решением и позволяет обеспечить большой коэффициент стабилизации интенсивности и спектра излучения газоразрядной лампы независимо от внешних условий и изменения напряжения сети.A device for stabilizing the integrated radiation power of gas discharge lamps is characterized by a simple constructive solution and allows to provide a large coefficient of stabilization of the intensity and emission spectrum of a gas discharge lamp regardless of external conditions and voltage changes.

Предлагаемое устройство для стабилизации интегральной мощности излучения газоразрядных ламп было реализовано на основе ртутной бактерицидной лампы TUV 8w G8 Т5 UV - Special «Philips», которая располагалась в замкнутой непрозрачной алюминиевой полости цилиндрической формы диаметром D=0,12 м, длиной 0,6 м и стандартной системой питания, допускающей регулировку питающего напряжения от сети переменного тока в пределах 180÷252 В промышленной частоты 50 Гц. Диаметр отверстия для вывода излучения наружу d=0,009 м.The proposed device for stabilizing the integrated radiation power of gas discharge lamps was implemented on the basis of the TUV 8w G8 T5 UV - Special Philips mercury germicidal lamp, which was located in a closed non-transparent aluminum cavity of cylindrical shape with a diameter of D = 0.12 m, length 0.6 m, and standard power system, allowing the adjustment of the supply voltage from the AC mains within 180 ÷ 252 V industrial frequency of 50 Hz. The diameter of the hole for the output of radiation out d = 0,009 m

При исследовании интегрального излучения плазмы закрытой газоразрядной лампы для действующих значений токов

Figure 00000007
и
Figure 00000008
были найдены значения эффективных температур T1(8620÷9520)К, и Т2(8740÷9660)К. Согласно предыдущей формуле было найдено, что увеличение температуры с Т1 до T2 вызвало рост интегральной мощности излучения на 5,8%, а коэффициент нестабильности излучателя составил величину 0,133.In the study of the integral plasma radiation of a closed discharge lamp for current values of currents
Figure 00000007
and
Figure 00000008
The values of effective temperatures T 1 (8620 ÷ 9520) K, and T 2 (8740 ÷ 9660) K were found. According to the previous formula, it was found that an increase in temperature from T 1 to T 2 caused an increase in the integrated radiation power by 5.8%, and the emitter instability coefficient was 0.133.

По выражению для интегральной мощности излучения (Горбунков В.И. Оценка поглощенной дозы излучения газоразрядной лампы. // Оптика и спектроскопия. 2007, Том 103. - №5. - с.876-880.) в указанном диапазоне температур был проведен расчет интегральной мощности излучения. Поскольку дискретные переходы играют основную роль в формировании линий излучения закрытой ртутной бактерицидной лампы, то рост интегральной мощности излучения для линий ртути составил величину 5,6%, оказавшуюся весьма близкой к соответствующему значению излучения непрерывного спектра.According to the expression for the integral radiation power (V. Gorbunkov. Estimation of the absorbed radiation dose of a gas discharge lamp. // Optics and Spectroscopy. 2007, Volume 103. - No. 5. - p. 876-880.) In the indicated temperature range, the integral radiation power. Since discrete transitions play the main role in the formation of the emission lines of a closed mercury bactericidal lamp, the increase in the integrated radiation power for mercury lines amounted to 5.6%, which turned out to be very close to the corresponding value of the radiation of the continuous spectrum.

Достоверность полученных результатов расчетов подтверждают экспериментально полученные оценки уровня нестабильности спектральной плотности потока излучения резонансной линии 253,65 нм, которая была выделена с помощью малогабаритного монохроматора МУМ 1.720.012, а в качестве фотоприемника был использован модуль ЛК 149L&L1 («Electro Optikal Components, Inc.») с известной спектральной чувствительностью

Figure 00000009
и эффективной фоточувствительной площадью Sd=12,25·10-6 [м2].The reliability of the obtained calculation results is confirmed by the experimentally obtained estimates of the instability of the spectral density of the radiation flux density of the resonance line 253.65 nm, which was isolated using the MUM 1.720.012 small-sized monochromator, and the LC 149L & L1 module (Electro Optikal Components, Inc. was used as a photodetector). ") With known spectral sensitivity
Figure 00000009
and an effective photosensitive area S d = 12.25 · 10 -6 [m 2 ].

В ходе эксперимента было обнаружено, что рост действующего значения тока лампы с 0,194 А до 0,306 А привел к изменению фототока, вызванного излучением спектральной линией 253,65 нм на 6,16% (от 0,240 мА до 0,255 мА). Нестабильность тока фотодиода, по результатам экспериментальных данных, составляет величину 0,138, практически совпадающую с нестабильностью интегрального излучения непрерывного спектра.During the experiment, it was found that an increase in the effective value of the lamp current from 0.194 A to 0.306 A led to a change in the photocurrent caused by the emission of the 253.65 nm spectral line by 6.16% (from 0.240 mA to 0.255 mA). The instability of the photodiode current, according to the experimental data, is 0.138, which practically coincides with the instability of the integral radiation of the continuous spectrum.

Claims (1)

Устройство для стабилизации излучения газоразрядных ламп, содержащее газоразрядный источник излучения в виде газоразрядной лампы, отличающееся тем, что газоразрядная лампа помещена соосно корпусу цилиндрической формы, диаметра D, выполненному из светонепрозрачного материала и имеющему отверстие диаметром d, расположенное в средней части стенки корпуса, причем d<<D. A device for stabilizing the radiation of gas discharge lamps, comprising a gas discharge source in the form of a gas discharge lamp, characterized in that the gas discharge lamp is placed coaxially with a cylindrical body of diameter D made of opaque material and having an opening of diameter d located in the middle part of the body wall, d << D.
RU2009146852/07A 2009-12-16 2009-12-16 Apparatus for stabilising radiation of gas discharge lamps RU2414767C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009146852/07A RU2414767C1 (en) 2009-12-16 2009-12-16 Apparatus for stabilising radiation of gas discharge lamps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009146852/07A RU2414767C1 (en) 2009-12-16 2009-12-16 Apparatus for stabilising radiation of gas discharge lamps

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2414767C1 true RU2414767C1 (en) 2011-03-20

Family

ID=44053819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009146852/07A RU2414767C1 (en) 2009-12-16 2009-12-16 Apparatus for stabilising radiation of gas discharge lamps

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2414767C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580987C2 (en) * 2014-08-22 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Device for animal photo-haemotherapy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580987C2 (en) * 2014-08-22 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Device for animal photo-haemotherapy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008049168A5 (en)
US11357879B2 (en) Far UV C power supply
US11576991B2 (en) Low voltage far UV C bulb assembly
RU2414767C1 (en) Apparatus for stabilising radiation of gas discharge lamps
JP2021101885A (en) Ultraviolet ray irradiation device
JP2005250130A (en) Illuminator for fluorescent observation
TWI652969B (en) Temperature measuring method of ultraviolet light penetrating member, temperature measuring device of ultraviolet light transmitting member, light source device
CN211050340U (en) Energy-constant self-feedback correction-free ultraviolet zinc lamp
JP6826814B2 (en) Optical physical quantity measuring device and its light source control method
JP2004213955A (en) Lighting system
JP3245144U (en) Gas concentration measuring device
ES2353658T3 (en) PLASMA BULB WITH MEANS TO GENERATE AN ULTRASONIC RESONANT WAVE IN YOUR AMPOLLA.
O'Keeffe et al. Ozone measurement using optical fibre sensors in the visible region
JP2005227275A (en) Lighting detection device for xenon excimer lamp
US8618740B1 (en) Stroboscopic illuminator
Björn Generation and control of light
RU2222007C2 (en) Method measuring bactericide ultraviolet radiation in medicine and industry
US9030133B2 (en) Method for operating high-pressure discharge lamps
RU2560931C1 (en) Gas-discharge radiation source
Fitzpatrick et al. An optical fibre sensor for on-line temperature control of germicidal microwave plasma powered UV lamps
JP2009231282A (en) High-pressure discharge lamp lighter and lighting device
JP2009198210A (en) Fluorescent photometer
El-Moghazy et al. Measurements of UV-A radiation and hazard limits from some types of outdoor lamps
ES2323206B1 (en) ABSOLUTE CALIBRATION PROCEDURE IN INTENSITY OF AN OPTICAL DEVICE.
WO2022265815A1 (en) Shock-free far uv c bulb assembly

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151217