申请日2007.01.30
公开(公告)日2016.03.23
IPC分类号H01J61/28; H01J61/70; H01J61/52
摘要
一种灯系统、水处理系统、低压汞蒸气放电灯、灯系统的使用。本发明涉及一种包含低压汞蒸汽放电灯的灯系统，该放电灯具有放电腔(6)，其封闭了放电空间(8)，两个电极(10、30)位于所述放电腔内;以及汞合金(18)，其设置在第一电极和第二电极之间的放电路径外的第一端部分(28)。镇流器与电加热电流独立地产生放电电流。加热元件(22)位于所述第一端部分中，用于使用所述电加热电流来加热所述汞合金。汞合金的温度在一个相对宽的工作条件范围内，可以保持在其最佳温度范围内。
权利要求书
1.一种包括低压汞蒸汽放电灯的灯系统，所述的灯包括：
-至少一个放电腔(6)，它以不透气的形式封闭了放电空间(8)，其中提供有汞和稀有气体填充物，所述放电腔具有第一端部分(28)和第二端部分，
-设置在第一端部分的第一电极(10、30)，设置在第二端部分的第二电极，用于沿着所述第一电极和所述第二电极之间的放电路径维持放电，
-汞合金(18)，它具有最佳的温度范围，设置在所述放电路径外的所述第一端部分，
其特征在于所述灯进一步包括：
-加热元件(22)，其设置在所述第一端部分，用于将所述汞合金加热到其最佳温度范围内的温度，
密封端(14)，其处于所述第一端部分(28)，用于以不透气的形式密封所述第一端部分，并且所述汞合金由处于面向所述放电腔(6)的一侧的密封端(14)保持，
并且其特征在于所述灯系统进一步包括：
-电子电路(38)，设置它产生用于维持放电的放电电流以及用于不依赖于所述放电电流加热所述加热元件的加热电流，
-控制电路(40)，用于产生至少一个控制信号来激活所述电子电路产生加热电流，
-温度传感器，用于在靠近所述汞合金的位置测量温度等级，其中所述控制电路(40)可以编程以根据所述温度传感器提供的温度等级产生所述至少一个控制信号，
其中汞合金的最佳的温度范围用来指一个温度范围，在该温度范围内，汞蒸汽压力使得灯的辐射输出至少是当辐射输出最大时的90%，即在汞蒸汽压力处于最优的工作条件下。
2.根据权利要求1的灯系统，其特征在于所述低压汞蒸汽放电灯是杀菌灯。
3.根据权利要求1或2的灯系统，其特征在于所述第一电极(10，30)和第二电极设置在放电空间内。
4.根据权利要求1或2的灯系统，其特征在于所述加热元件(22)被设置为与所述第一电极(10)独立地加热所述汞合金(18)。
5.根据权利要求4的灯系统，其特征在于所述加热元件(22)是灯丝电路。
6.根据权利要求1或2的灯系统，其特征在于所述第一电极被进一步设置作为所述加热元件来工作。
7.根据权利要求1的灯系统，其特征在于，所述控制电路(40)可以编程以根据所述灯的变暗等级产生所述至少一个控制信号。
8.根据权利要求1的灯系统，其特征在于，所述控制电路(40)可以进一步编程以根据所测的灯的灯电压等级产生所述至少一个控制信号。
9.根据权利要求1的灯系统，其特征在于，所述控制电路(40)可以进一步编程以根据灯周围环境的温度等级产生所述至少一个控制信号。
10.包括至少一个根据权利要求1到9中任一个的灯系统的水处理系统或者空气处理系统。
11.一种被设置为在根据权利要求1的灯系统中工作的低压汞蒸汽放电灯，包括：
-至少一个放电腔(6)，它以不透气的形式封闭了放电空间(8)，其中提供有汞和稀有气体填充物，所述放电腔具有第一端部分(28)和第二端部分，
-设置在第一端部分的第一电极(10、30)，设置在第二端部分的第二电极，用于沿着所述第一电极和所述第二电极之间的放电路径维持放电，
-汞合金(18)，它具有最佳的温度范围，设置在所述放电路径外的所述第一端部分，
-加热元件(22)，其设置在所述第一端部分，用于将所述汞合金加热到其最佳温度范围内的温度，
并且其中，所述第一端部分包含密封端(14)，用于以不透气的形式密封所述第一端部分，其特征在于：
所述汞合金由处于面向所述放电腔(6)的一侧的密封端保持，
其中汞合金的最佳的温度范围用来指一个温度范围，在该温度范围内，汞蒸汽压力使得灯的辐射输出至少是当辐射输出最大时的90%，即在汞蒸汽压力处于最优的工作条件下。
12.根据权利要求11的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，所述汞合金(18)位于密封端(14)的凹槽(20)内。
13.根据权利要求11的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，所述汞合金(18)位于容器(32)中，所述容器与所述密封端(14)耦合，并且所述容器具有面向所述放电空间的开口。
14.根据权利要求11-13中任一个的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，所述加热元件(22)被设置为与第一电极(10)独立地加热所述汞合金(18)。
15.根据权利要求11-13中任一个的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，所述第一电极(10)被进一步设置作为加热元件来工作。
16.使用根据权利要求1的灯系统，来用于水，废水或者空气的消毒。
说明书
灯系统、水处理系统、低压汞蒸气放电灯、灯系统的使用
本申请是申请日为2007年1月30日、申请号为2007800048935、发明名称为“具有汞合金的低压汞蒸汽放电灯”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种包括低压汞蒸汽放电灯的灯系统，所述灯包括至少一个放电腔，其以不透气的形式密封提供有汞和稀有气体填充物的放电空间，所述放电腔具有第一端部分和第二端部分，第一电极被设置在第一端部分，第二电极被设置在第二端部分，用以沿第一电极和第二电极之间的放电路径维持放电，汞合金(amalgam)具有最佳的温度范围，设置在所述放电路径外的所述第一端部分。本发明还涉及一种包括所述灯系统的水处理系统或空气处理系统。本发明也还涉及一种用于所述灯系统的低压汞蒸汽放电灯。本发明也还涉及灯系统的使用。
背景技术
在低压汞蒸汽放电灯中，汞构成了产生紫外(UV)辐射的基本组成部分。包括荧光材料(例如荧光粉)的荧光层可能存在于放电腔的内壁来将紫外辐射转换成其他波长的辐射，例如为了晒黑目的转换成UV-B和UV-A辐射或者为了普通的照明目的转换成可见辐射。这种放电灯因此也被称作荧光灯。可替换地，产生的紫外光可被用于制造杀菌灯(UV-C)。低压汞蒸汽放电灯的放电腔通常是圆形的，同时包括拉长型和紧凑型的实施例。一般而言，紧凑型荧光灯的管状放电腔包括具有相对较小直径的相对较短直形部分的集合，其中直形部分通过桥部分或者弯曲部分互相连接在一起。在放电空间中维持放电的装置是在放电空间中设置的电极。也可应用外部电极。外部电极可以是在放电腔端部分的传导涂层。传导涂层作为电容性电极，在灯工作时，其间放电沿着外部电极之间的轴距延伸。
低压汞蒸汽放电杀菌灯主要产生UV-C辐射，这种类型的灯用于水和空气的消毒，食物消毒，墨水和涂层的固化，水和空气中污染物的破坏。在这种灯中产生的主要辐射具有254nm的波长，其可阻止，例如霉和细菌的生长。
汞蒸汽压力严重影响低压汞蒸汽放电(杀菌)灯的工作。为了灯的有效工作，需要预先设定放电腔内汞蒸汽压力的范围。通过使用一种汞合金，可以在相对宽的温度范围内将汞蒸汽压力控制在这个预先设定的范围内，从而允许高效率地操作灯，以及允许由此带来的该温度范围内相对较高的辐射输出。在本发明的描述和权利要求书中，用于汞合金的称呼“最佳温度范围”是指一个温度范围，在该温度范围内，灯的辐射输出至少是当辐射输出最大时的90%，即在汞蒸汽压力处于最优的工作条件下。所公布的国际专利申请WO2004/089429A2公开了一种低压汞蒸汽放电杀菌灯，汞合金位于灯的端部分，允许在一个相对较宽的温度范围内有效地操作灯。然而，在特定的条件下，温度或许会以一种方式改变而使汞合金的温度处于最佳温度范围之外。例如，在某些应用中，(杀菌)灯必须能够变暗，即在不需要最大输出的条件下，灯的输入功率减小以减少紫外辐射的输出。在灯变暗的情况下，灯的温度也会降低。而且，在使用杀菌灯进行废水处理，饮用水消毒，或者空气处理的时候，水或者空气的温度降低会引起灯的温度降低。该(杀菌)灯的位置，即灯的水平和垂直位置也影响汞合金的温度。在这些条件下，当汞合金的温度低于它的最佳温度范围时灯的效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效的至少部分解决上面提到的问题的灯系统。
这个目的通过根据本发明的灯系统来实现，其特征在于，灯进一步包含加热元件，其设置在所述第一端部分，用于加热汞合金到其最佳温度范围内的温度，灯系统还包括电路，设置其来产生维持放电所需的放电电流和用于不依赖于放电电流加热加热元件的加热电流，以及用于产生至少一个控制信号以激活电路工作产生加热电流的控制电路。所述第一端部分包含密封端，用于以不透气的形式密封所述第一端部分，并且所述汞合金由处于面向放电腔的一侧的密封端保持在所述灯的相对较冷的区域中。汞合金放置在第一端部分，从而在灯以最大的输入功率工作时，汞合金的温度不会超过其最佳温度范围的最大值，以便获得最佳的汞蒸汽压力。而且，灯位于垂直位置时，在灯使用过程中，汞合金保持在它的位置，即使在引起汞合金熔化的工作条件下。加热元件同汞合金相邻。当汞合金的温度降低到其最佳温度范围以下时，例如由于灯变暗或者灯周围环境的温度的下降，控制电路会激活灯系统的电路来产生电流，该电流使加热元件加热汞合金，并且以此方式汞合金的温度增加到其最佳温度范围内。根据本发明的灯系统在一个相对较宽的工作条件(例如变暗等级，环境温度和灯的位置)范围内以相对较高的效率工作，这允许使特殊应用所需的(杀菌)灯的数目最少，从而降低安装成本和维护成本。
需要注意的是，给自身独立于加热电流产生放电电流的气体放电灯供电的电路是已知的。例如，英国专利申请GB2316246A公开了一种电源产生器，该电源产生器提供有用于加热荧光灯电极的独立加热电路。该加热电路将电极维持在一个特定的温度。国际专利申请WO03/045117A1公开了一种电子镇流器，用于操作放电灯，该放电灯具有用于给灯提供放电电流的第一开关模式电源，用于加热灯电极的第二开关模式电源。第二开关模式电源配置有功率控制环，其包括用于存储至少一个电极加热参考值的存储器。
根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于，第一电极和第二电极被设置在放电空间内。
根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于，所述加热元件被设置为与所述第一电极独立地加热所述汞合金。根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于所述加热元件是灯丝电路。通过将单独的灯丝电路用于对汞合金加热，可以与灯的电极的温度独立地控制汞合金的温度。
根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于，所述第一电极被进一步设置作为所述加热元件来工作。通过将第一电极用于对汞合金加热，提供了相对简单的构造来控制汞合金温度。
根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于容器，其封装汞合金，与加热元件相邻并且具有使得能够进行汞与放电空间的交换的气体开口。根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于电流供应导体，其通过所述第一端部分排出至放电腔的外部，第一电极与电流供应导体耦合，并且汞合金由至少一个电流供应导体支持。在这些实施例中，汞合金以相对于加热元件的固定距离位于这样的位置：在该位置，例如灯变暗情况下或者灯周围环境温度改变情况下的温差相比于放电空间内的其他位置相对低。另外，在灯位于垂直位置中的情况下，即使在使得汞合金熔化的工作条件下，汞合金在灯的使用期间也保持在它的位置。
根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于控制电路可以编程以根据所述灯的变暗等级产生所述至少一个控制信号。当使灯变暗时，汞合金的温度可以保持在其最佳温度范围内。
根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于，依赖于所测量到的灯电压等级，可以进一步编程控制电路来产生至少一个控制信号。所测量到的灯电压等级是灯效率的一种指示。因此所测量到的灯电压等级的降低是汞合金温度即将降低的指示，需要进行汞合金的加热。
根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于，依赖于所测量到的灯周围环境的电压等级，可以进一步编程控制电路来产生至少一个控制信号。在例如围绕灯的废水或气体温度变为较低的等级情况下，所述汞合金的温度保持在它的最佳温度范围内。
根据本发明的灯系统的另一优选实施例的特征在于，用于在靠近汞合金的位置测量温度等级的温度传感器，以及可以编程而根据温度传感器提供的温度等级产生至少一个控制信号的控制电路。通过使用靠近汞合金处的温度值来控制加热元件，可以在宽范围条件下对汞合金的温度进行直接和更加准确的控制。
根据本发明，水处理系统或者空气处理系统包括至少一个根据本发明
的灯系统。根据本发明的灯系统在灯的一个相对宽的温度范围内和相对宽的工作条件下，以相对较高的效率工作，允许使特定水处理系统或者空气处理系统所需的杀菌灯的数量最小化，从而降低安装成本和维护成本。当汞合金处于放电空间内一个相对较冷的区域内时，可以防止在杀菌灯工作期间汞合金熔化，造成当杀菌灯在垂直位置使用时汞合金移出位。
根据本发明，一种低压汞蒸汽放电灯被设置为在根据权利要求1的灯系统中工作，其包含：至少一个放电腔，它以不透气的形式封闭了放电空间，其中提供有汞和稀有气体填充物，所述放电腔具有第一端部分和第二端部分;设置在第一端部分的第一电极，设置在第二端部分的第二电极，用于沿着所述第一电极和所述第二电极之间的放电路径维持放电;汞合金，它具有最佳的温度范围，设置在所述放电路径外的所述第一端部分;加热元件，其设置在所述第一端部分，用于将所述汞合金加热到其最佳温度范围内的温度，并且其中，所述第一端部分包含密封端，用于以不透气的形式密封所述第一端部分，以及所述汞合金由处于面向所述放电腔的一侧的密封端保持。在一优选实施例中，所述汞合金位于密封端的凹槽内。在另一优选实施例中，所述汞合金位于容器中，所述容器与所述密封端耦合，并且所述容器具有面向所述放电空间的开口。所述汞合金位于第一端部分并且由密封端保持以使得在灯工作在最大输入功率的情况下，汞合金的温度将不会超过其最佳温度范围的最大值，使得实现了最佳的汞蒸汽压力。加热元件位于与汞合金相邻的位置。在汞合金的温度例如由于使灯变暗或者灯周围环境的温度的下降而下降到其最佳温度范围以下的情况下，加热元件被设置为对汞合金加热并且将汞合金的温度增大到其最佳温度范围内。另一优点在于，在灯位于垂直位置中的情况下，即使在使得汞合金熔化的工作条件下，汞合金在灯的使用期间也保持在它的位置。否则，熔化的汞合金材料将会散布遍及灯，并且当工作条件改变时在那些位置凝固。放电路径内位置的凝固的汞合金材料例如可能在灯使用的后续阶段变得太热，即，汞合金温度将会变得在其温度范围以外，导致太高的汞蒸汽压力，从而降低了灯效率。根据本发明的灯在相对宽范围的工作条件(如，灯的变暗等级、周围环境的温度和定位)上以相对高的效率工作，使得允许将特定应用所需要的(杀菌)灯的数目最小化，由此减小了安装成本以及修护成本。
根据本发明的灯的另一优选实施例特征在于，所述加热元件设置为与第一电极独立地加热所述汞合金。根据本发明的灯的另一优选实施例特征在于，所述第一电极被进一步设置作为加热元件来工作。
根据本发明，根据权利要求1的灯系统用于水，废水或者空气的消毒。