CN102812535A - 用于运行汞齐灯的方法 - Google Patents

Abstract

在已知的用于运行具有标称功率P_最佳值的汞齐灯的方法中规定，在电极之间施加被设计为UVC发射的最大值的灯电压U_最佳值或者流动被设计为UVC发射的最大值的灯电流I_最佳值，其中放电室对于汞齐沉积体是可到达的，该汞齐沉积体可借助于加热元件被加热，所通过的方式是通过该加热元件引导加热电流W。为了由此出发说明一种确保在功率最佳值的范围中稳定运行的运行方式，根据本发明提出，设置低于I_最佳值的灯电流额定值I_额定，并且在低于灯电流的下极限值I1时接通或提高加热电流I_加热并且在超过灯电流的上极限值I2时关断或降低该加热电流I_加热。

Description

用于运行汞齐灯的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行具有标称功率P_标称的汞齐灯的方法，该汞齐灯具有包含填充气体的放电室，在该放电室中在电极之间施加被设计为UVC发射的最大值的灯电压U_最佳值或者流动被设计为UVC发射的最大值的灯电流I_最佳值，其中放电室对于汞齐沉积体是可到达的，该汞齐沉积体可借助于加热元件被加热，所通过的方式是通过该加热元件引导加热电流I_加热。

背景技术

在汞齐灯中将固体汞齐合金形式的水银引入到放电室中。汞齐中水银的结合与释放到放电室中作用相反。这实现了较高的运行电流（和较高的温度），使得与常规的水银低压灯相比可达到三倍至六倍的功率和功率密度。

根据开头所述类型的汞齐灯的运行方式在WO 2007/091187 A1中描述。汞齐灯由已经用挤压部封闭的石英玻璃管构成，穿过所述挤压部分别将一个电流馈通装置安装到放电室中直至螺旋状电极。所述挤压部之一配备朝向放电室敞开的空腔，汞齐被引入到该空腔中。固体汞齐因此布置在放电装置之外。所述固体汞齐可单独加热。为此在汞齐沉积体附近设置加热设备，该加热设备具有自己的电路和温度控制装置。优选地，螺旋状电极同时是用于加热汞齐的加热设备。

汞齐灯通常以功率调节的方式、有时也以电流调节的方式被运行，其中标称功率或标称电流设计成放电室中的最佳的水银浓度以及与此对应地最大的UVC强度。

在具有“恒定电流”的运行模式中，螺旋状电极的温度被保持恒定，使得汞齐沉积体保持在大致恒定的温度下并且就此而言预先给定了对于运行来说最佳的水银蒸汽压力。但是这只在外部条件不改变时适用。但是，在外部温度改变时或通过灯的升温—例如通过放置在狭小空间中，在汞齐沉积体的区域中很容易导致温度升高，使得汞齐灯不再以其运行最佳值来运行，这导致功率和光效率降低。

一般借助于经功率调节的镇流器以“恒定功率”的运行模式来运行汞齐灯。在这方面应当注意，商业上常见的汞齐灯在水银蒸汽压力在0.8 Pa附近时得出最大的UVC功率。在图3中示意性示出最佳情况，其中相对于以[Pa]为单位的水银蒸汽压力绘出了相对单位的UVC发射。

现在已经示出了，灯电压随着水银蒸汽压力改变。这尤其适用于具有氦或氖填充气体的汞齐灯。这种相关性示意性地在图4的图表中示出，其中相对于以[Pa]为单位的水银分压p_Hg分别以相对单位在左侧的纵坐标上绘出了灯电压U并且在右侧的纵坐标上绘出了灯电流I。最佳的运行电流I_最佳值得出0.8 Pa附近的水银蒸汽压力。在具有恒定功率“P”的运行模式下，灯电流“I”与灯电压“U”成反比（根据P=U×I）。因此在经功率调节的运行中，灯电压（曲线2）的每次改变都通过灯电流（曲线1）的相反调整得到补偿。但是，灯电流直接影响螺旋状电极的温度并且因此随之影响汞齐沉积体的温度并且通过水银蒸汽压力相应地也影响灯电压。

如果例如灯电压降低，则这由镇流器通过提高电流来补偿，这又提高了汞齐沉积体的温度和水银蒸汽压力，这又导致电压的进一步下降。在相反的方向上、也就是在灯电压提高的情况下，也得出相应的发展（Aufschaukelung）。

该系统因此不能稳定地保持在最佳的运行点，例如保持在0.8 Pa的水银蒸汽压力下。

发明内容

因此本发明所基于的任务是说明一种用于汞齐灯的运行方式，该运行方式确保功率最佳值范围中的稳定运行。

从开头所述类型的运行方式出发，根据本发明一方面通过如下方式解决该任务，即从开头所述方法的特征出发设置低于I_最佳值的灯电流额定值I_额定，并且在低于灯电流的下极限值I1时接通或提高加热电流I_加热并且在超过灯电流的上极限值I2时关断或降低该加热电流I_加热。

为了解决上述稳定性问题，本发明利用汞齐灯的特性，根据该特性在放电室中的水银蒸汽压力的最佳值的范围中，灯电流—在对汞齐灯进行功率调节时—随着水银分压而增加。灯的电流/电压工作点不像在其他情况下常见的那样被调准到UVC发射的最佳值并且由此调准到最佳的水银蒸汽压力上，而是设置在最佳的水银蒸汽压力以下的区域中，也就是在更低的灯电流的方向上。由此尽管得出更小的水银蒸汽压力，但是具有借助附加的调整机构再次提高该水银蒸汽压力的可能性，即通过施加热电流或者通过提高已经施加的加热电流再次提高水银蒸汽压力。由此实现了，使调节系统稳定并且阻止摆动。

重要的是，灯电流的额定值在最佳值以外被朝向水银蒸汽压力降低的方向移动并且不返回。因为返回移动可能需要用于附加地降低水银蒸汽压力的措施，这不可能容易地做到。

通过施加或提高经过加热元件的加热电流，汞齐沉积体被加热或被加热得更高，使得水银蒸汽压力升高。在理想情况下，工作点移动到水银蒸汽压力和UVC发射的最佳值。

灯电压或灯电流的改变在该运行方式下不导致调节系统的摆动。如果灯电流下降到预先给定的值I_额定以下，则接通或提高加热电流，使得图4中的工作点“A”再次向右移动。因此，灯电流再次提高到值I_额定以上例如提高到值I_最佳值，这又用作用于关断经过加热元件的加热电流的信号，并且由此工作点“A”再次向左移动。

通过该运行方式实现了，使汞齐灯的工作点“A”在最佳值附近稳定。在此，可以将工作点“A”相对于最佳值的距离设置得如此微小，使得UVC发射不显著地降低。

鉴于此，优选这样的运行方式，在该运行方式中I_额定与I_最佳值之间的差别位于I_最佳值的0.1至10%的范围中。

工作点的微小移动是足够的，因为重要的仅仅是汞齐沉积体的加热可以用作另外的用于调节的调整机构。多于10％的差别需要经常地或持续地加热汞齐沉积体，而对于调节系统的稳定性没有附加的显著的贡献。在差别少于0.1％的情况下，仅仅得出涉及调节稳定性的微小改善。

根据本发明，为接通或提高或者关断或降低加热电流设置极限值I1和I2。下极限值I1可以低于I_额定，并且上极限值I2可以位于I_额定与I_最佳值之间。但是优选成立的是：

I1=I2=I_额定。

在该方法中，在低于额定值I_额定时接通或提高加热电流并且在超过I_额定时再次关断或降低加热电流。根据本发明的运行方式特别表明了，在水银蒸汽压力在0.2至2 Pa的范围中、优选在0.8 Pa附近时得出I_最佳值。

在对汞齐灯进行功率调节时，灯电压由于关系“P＝U×I”而反比于灯电流（＝放电电流）。因此，将灯电压U_额定的工作点移动到高于U_最佳值的值原则上导致与上述将灯电流的工作点移动到较低值相同的结果。这也在图4中示意性示出。

因此，上面说明的技术任务以等效方式还通过这样的运行方式解决，在该运行方式中，设置高于U_最佳值的灯电压额定值U_额定，并且在超过灯电压的上极限值U1时接通或提高加热电流I_加热并且在低于灯电压的下极限值U2时关断或降低该加热电流I_加热。为了解决上述稳定性问题，本发明利用汞齐灯的特性，根据该特性在放电室中的水银蒸汽压力的最佳值的范围中，灯电压随着水银蒸汽压力而减少。灯的电流/电压工作点不像在其他情况下常见的那样被调准到UVC发射的最佳值并且由此调准到最佳的水银蒸汽压力上，而是设置在最佳的水银蒸汽压力以下的区域中，也就是在更高的灯电压的方向上。由此尽管得出更小的水银蒸汽压力，但是具有借助附加的调整机构再次提高该水银蒸汽压力的可能性，即通过施加热电流或者通过提高已经施加的加热电流再次提高水银蒸汽压力。由此实现了，使调节系统稳定并且阻止摆动。

重要的是，灯电压的额定值在最佳值以外被朝向水银蒸汽压力降低的方向移动并且不返回。因为返回移动可能需要用于附加地降低水银蒸汽压力的措施，这不可能容易地做到。

通过施加或提高经过加热元件的加热电流，汞齐沉积体被加热或被加热得更高，使得水银蒸汽压力升高。在理想情况下，工作点移动到水银蒸汽压力和UVC发射的最佳值。

灯电压的改变在该运行方式下不导致调节系统的摆动。如果灯电压升高到预先给定的值U_额定以上，则接通或提高加热电流，使得图4中的工作点“A”再次向右移动。因此，灯电压再次降低到值U_额定以下例如降低到值U_最佳值，这又用作用于关断经过加热元件的加热电流的信号，并且由此工作点“A”再次向左移动。

通过该运行方式实现了，使汞齐灯的工作点“A”在最佳值附近稳定。在此，可以将工作点“A”相对于最佳值的距离设置得如此微小，使得UVC发射不显著地降低。鉴于此，优选这样的运行方式，在该运行方式中U_额定与U_最佳值之间的差别位于U_最佳值的0.1至10%的范围中。

工作点的微小移动是足够的，因为重要的仅仅是汞齐沉积体的加热可以用作另外的用于调节的调整机构。多于10伏特的差别需要经常地或持续地加热汞齐沉积体，而对于调节系统的稳定性没有附加的显著的贡献。在差别少于1伏特的情况下，仅仅得出涉及调节稳定性的微小改善。

根据本发明，为接通或提高或者关断或降低加热电流设置阈值U1和U2。上极限值U1可以高于U_额定，并且下极限值U2可以位于U_额定与U_最佳值之间。但是优选成立的是：

U1=U2=U_额定。

在该方法中，在低于额定值U_额定时接通或提高加热电流并且在超过U_额定时再次关断或降低加热电流。

根据本发明的运行方式特别表明了，在水银蒸汽压力在0.2至2 Pa的范围中、优选在0.8 Pa附近时得出U_最佳值。

在下文中阐述如下方法，所述方法既在移动灯电压的工作点时是有利的也对于灯电流工作点的等效移动是有利的。

因此例如优选地依据额定灯电流I_额定的大小设置加热电流I_加热，其中加热电流在额定灯电流I_额定的20％至70％之间，优选小于额定灯电流I_额定的50％。

小于额定灯电流I_额定的20％的低加热电流需要在水银蒸汽压力显著升高之前的长加热持续时间并且因此导致缓慢的调节。但是高于额定灯电流I_额定的70％的高灯电流很容易导致过热并且导致调节的过冲。加热电流因此被设置得尽可能小并且如所需要的那么大，特别优选地设置为少于额定灯电流的50％。

用于使汞齐沉积体升温的加热元件可以具有单独的加热设备。然而鉴于汞齐灯的简单和紧凑的构造，特别表明了电极之一构造为螺旋状并且用作汞齐沉积体的加热元件。

汞齐灯的根据本发明的运行方式以灯电压与水银蒸汽压力的相关性为前提。该相关性对于具有含氖或含氦的填充气体的汞齐灯来说是特别突出的。因此，根据本发明的运行方式尤其在以下汞齐灯的情况下有利地引人注意，在所述汞齐灯中放电室包含含氖或含氦的填充气体。

附图说明

下面根据实施例和附图进一步阐述本发明。在此以示意图详细示出：

图1 正视图中的汞齐灯的细节，

图2 示出汞齐灯的电流供给装置的一部分的电路图，

图3 关于UVC发射与水银蒸汽压力之间的相关性的图表，以及

图4 在对汞齐灯进行功率调节的情况下关于灯电压和放电电流（灯电流）与水银蒸汽压力的相关性的图表。

具体实施方式

图1示意性示出汞齐灯20的两个末端，该汞齐灯20的特点是800W的标称功率（在标称的灯电流为8A时）、150cm的辐射器长度，并且因此特点是略微小于5W/cm的功率密度。该汞齐灯20由石英玻璃管1构成，该石英玻璃管1在其末端用挤压部2封闭,钼箔3以及通向螺旋状电极5的金属连接部的末端被嵌入到该挤压部2中。电极5为此具有与钼箔3连接的腿部15。

在电极5和与其相对的第二电极（参见图2）之间在运行时产生电弧13，该电弧13的底部（Fuß）14终止于电极5的表面上。电弧13的底点14触及到的电极的上缘用虚线12标明。

所示末端处的挤压部2配备有空腔9，该空腔9用作汞齐储备6的容器。空腔9具有朝向放电室8的开口7。开口7的开口宽度明显窄于空腔9的最大的内部宽度并且也窄于汞齐储备6的最大直径；使得汞齐被俘获在空腔9中并且以固体形式不能到达放电室8中。在该实施例中，开口7的最大开口宽度为2mm。

由此汞齐储备6固定在电极5附近。电极5由电弧13加热到一温度，该温度取决于汞齐灯20的当前功率并且视间距而定作用于汞齐储备6。该间距在电极螺旋的上缘12与汞齐储备的上缘16之间测得；该间距在该实施例中为大约4.5cm。

从图2中可以看出，在汞齐灯20的（断开示出的）放电室8内螺旋状电极5a、5b彼此相对。汞齐储备仅仅在与螺旋状电极5a邻近的空腔9中设置。

汞齐灯20的电流供给装置包括两个独立的电路A和B。电路“A”用于加热电极5a并且因此用于附加地使汞齐储备升温。第二电路“B”用于施加标称7A的灯电流。电路“A”和“B”是镇流器和调节设备21的一部分。

汞齐灯21的放电室8除了水银以外包含稀有气体、即氖。汞齐灯21在0.8 Pa附近的水银蒸汽压力时展示出最大UVC发射，这点由图3的图表示意性示出；在图3中相对于以[Pa]为单位的水银蒸汽压力绘出了相对单位的UVC发射。

如在开头已经阐述的那样，在这种汞齐灯中，灯电压和灯电流在功率调节的情况下取决于水银蒸汽压力，这点由图4的图表示意性示出。相对于以[Pa]为单位的水银部分压力p_Hg分别以相对单位在左侧的纵坐标上绘出了灯电压U并且在右侧的纵坐标上绘出了灯电流I。最佳运行电压U_最佳值和最佳运行电流I_最佳值得出0.8 Pa附近的水银蒸汽压力。

在下文中根据示例和图1至4进一步阐述用于运行汞齐灯21的本发明方法：

示例1

具有800W标称功率的汞齐灯21借助于经功率调节的镇流器以“恒定功率”的运行模式运行。

电路“B”中的标称运行电流从7.2A下降到I_额定=7.0A的值上并且标称电压与此相对应地提高。由此电极5a的温度降低，并且因此汞齐储备6的温度也降低，使得放电室8中的水银浓度减小并且由此UVC辐射的效率微弱地降低。

但是作为回报得出汞齐灯21的稳定运行。这通过提供附加的用于调节的调整机构来实现，而且以可以由螺旋状电极5a经由电路“A”引导的加热电流“I_加热”的形式。该加热电流引起电极5a的温度提高并且由此随之引起布置在电极5a附近的汞齐储备6的附加升温。

一旦低于7.0A的运行电流额定值，就接通加热电流“I_加热”，并且一旦达到7A的运行电流，就关断该加热电流“I_加热”。加热电流为额定灯电流I_额定的30%，也就是大约2.0A。

示例2

在等效的运行方式下，替代于参照运行电流而参照运行电压。在此情况下，具有800W标称功率的汞齐灯21也借助于经功率调节的镇流器以“恒定功率”的运行模式来运行。

112V的标称运行电压被提高到U_额定=115V的值并且电路“B”中的标称电流“I_额定”与此相对应地降低。由此，电极5a的温度降低并且因此汞齐储备6的温度也降低，使得放电室8中的水银浓度减小并且由此UVC辐射的效率微弱地降低。

但是作为回报得出汞齐灯21的稳定运行。这通过提供附加的用于调节的调整机构来实现，而且以可以由螺旋状电极5a经由电路“A”引导的加热电流“I_加热”的形式。该加热电流引起电极5a的温度提高并且由此随之引起布置在电极5a附近的汞齐储备6的附加升温。

一旦超过115V的运行电压额定值，就接通加热电流“I_加热”，并且一旦又达到115V的运行电压，就关断该加热电流“I_加热”。加热电流为额定灯电流I_额定的30%，也就是大约2.0A。

Claims (11)

1. 一种用于运行具有标称功率P_标称的汞齐灯的方法，该汞齐灯具有包含填充气体的放电室，在该放电室中在电极之间施加被设计为UVC发射的最大值的灯电压U_最佳值或者流动被设计为UVC发射的最大值的灯电流I_最佳值，其中放电室对于汞齐沉积体是能到达的，该汞齐沉积体能借助于加热元件被加热，所通过的方式是通过该加热元件引导加热电流I_加热,其特征在于，设置低于I_最佳值的灯电流额定值I_额定，并且在低于灯电流的下极限值I1时接通或提高加热电流I_加热并且在超过灯电流的上极限值I2时关断或降低该加热电流I_加热。

2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，I_额定与I_最佳值之间的差别位于I_最佳值的0.1至10%的范围中。

3. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，I1=I2=I_额定成立。

4. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在水银蒸汽压力处于0.2至2 Pa的范围中时得出I_最佳值。

5. 一种用于运行具有标称功率P_标称的汞齐灯的方法，该汞齐灯具有包含填充气体的放电室，在该放电室中在电极之间施加被设计为UVC发射的最大值的灯电压U_最佳值或者流动被设计为UVC发射的最大值的灯电流I_最佳值，其中放电室对于汞齐沉积体是能到达的，该汞齐沉积体能借助于加热元件被加热，所通过的方式是通过该加热元件引导加热电流I_加热,其特征在于，设置高于U_最佳值的灯电压额定值U_额定，并且在超过灯电压的上极限值U1时接通或提高加热电流I_加热并且在低于灯电压的下极限值U2时关断或降低该加热电流I_加热。

6. 根据权利要求5的方法，其特征在于，U_额定与U_最佳值之间的差别位于U_最佳值的0.1至10%的范围中。

7. 根据权利要求5或6的方法，其特征在于，U1=U2=U_额定成立。

8. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在水银蒸汽压力处于0.2至2 Pa的范围中时得出U_最佳值。

9. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，依据额定灯电流I_额定的大小设置加热电流I_加热，其中加热电流为额定灯电流I_额定的20%至70%之间，优选小于额定灯电流I_额定的50%。

10. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，电极之一构造为螺旋状并且用作汞齐沉积体的加热元件。

11. 根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，放电室包含填充气体，所述填充气体包含氖和氦。

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