用于UV灯的电子调光镇流器的控制方法与流程

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用于UV灯的电子调光镇流器的控制方法与流程

本发明涉及一种用于操作液体消毒系统的控制方法。



背景技术:

紫外(Ultraviolet,UV)辐射的抑菌作用是众所周知的。现有系统的缺点在于功耗和UV灯的寿命有限。为了解决这个问题,希望能提供一种用于控制UV灯的强度的装置,以使灯的强度可以适应于系统的状态来被减弱。

在消毒设备中使用的低压UV灯在任一端都包括一对加热灯丝或阴极。供给电压被用于将阴极加热至一个能够发生电子发射的温度。然后,通过在两个阴极之间提供高电压,这些电子可以被用于发起穿过管子的辉光放电,从而引起气体发生辐射。通常,连接于UV灯的电子调光器电路用于控制该UV灯的强度。

如上所述,已知UV灯的阴极应当被预加热以启动灯。预加热能增加电极的所谓热离子发射,这是由阴极的合适的表面涂层来增强的。在过低的温度下,电极的发射必须要更高的电压,这样就导致了涂层的损坏,进一步导致了UV灯本身的损坏。

预加热保护了阴极并延长了UV灯的寿命。此外,已经证明在运行过程中,阴极的温度应保持升高。否则,如果阴极的温度过低,阴极材料会被损坏。如今,当调光范围达到90%时,导致灯输出只有额定功率输出的10%。用于在昏暗条件下驱动灯的电能的参数通常以如下方式最优化,即依据辐射输出对比(versus)功率输入,对UV光产生的效率进行最优化。参数是电压、电流、以及在脉冲宽度调制情况下的脉冲长度或占空比。昏暗条件下的电流过低,导致当通过阴极时无法产生足够的热量。因此,为了使对阴极的损害最小化,需要使用额外的热源来防止阴极的冷却降温。这样做的缺点是,额外的热源是复杂并且昂贵的。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种用于用UV灯来操作液体消毒系统的控制方法,其复杂度低,且在以降低的功率输出运行时,保持UV灯的阴极在足够的温度中。

这个问题由用于操作液体消毒系统的控制方法来解决。

因此,提供一种用于通过UV辐射来操作液体消毒系统的控制方法,其中,UV辐射是由至少一个UV气体放电灯生成的,所述UV气体放电灯包括一对具有最小放电电压的加热阴极,所述UV灯由电子镇流器单元运行,所述电子镇流器单元配备有控制方法,所述控制方法允许调整UV灯的工作参数,特别是通过使用脉冲宽度调制,以降低UV功率,所述控制方法适于至少控制电流、电压和脉冲宽度或长度的参数,以降低UV输出功率,所述控制方法包括以下步骤:

将电流降至一个水平;

增大电压振幅使之超过最小放电电压,直到达到所期望的UV功率水平;

随着电压振幅的增加,减小脉冲宽度,直到达到PWmin

其中,电流的下降和电压的增大以如下方式实现:生成一无效的电流-电压比,而过高的电流用于阴极加热。

以下是在下文中使用的变量:

PWmin是用于在无效模式下运行UV灯的脉冲宽度;

Ikmin是用于在无效模式下运行UV灯的电流。需要注意的是,Ikmin比以最高可能的效率来运行UV灯时使用的惯常工作电流更高;

Ukmin是用于在无效模式下运行UV灯的电压;

UD是用于维持气体放电所需的最小电压。

在上下文中,“无效”意味着UV灯在最佳工作状态之外运行。在上述情况下,电流过高,不能完全用于UV产生。一部分电流用于加热阴极。

在技术上,在这种控制过程中,参数以这样一种方式变化,即,UV输出在惯常的变化范围内基本上保持恒定,并且电功率输入增加。这个过程使得灯的运行无效,也就是说UV光产生效率对比电功率消耗降低。因此,为了将工作温度保持在期望的水平,需将更多的电能转换成热量。有意地改变运行UV灯的参数以使效率降低是一种不常见的措施。

以这种方式,部分能量用于加热阴极,这延长了UV灯的寿命,而不需要额外的热源。

优选地,UV灯的工作电压具有在40kHz与80kHz之间的频率,更优选的是大约65kHz的频率。

在脉冲宽度的主要部分期间,电压振幅可以是放电电压的110%至180%,更优选的为135%至150%。

有利地,所述UV灯是低压UV灯,和/或,所述液体是饮用水或经处理后的废水。

附图说明

本发明的优选实施例将参照附图来描述。在所有附图中,相同的附图标记表示相同的部件或功能相似的部件。

图1示出了现有技术中,由用于具有多个UV灯的UV模块的镇流器单元产生的电压和电流曲线的示意图;以及

图2示出了根据本发明的电压和电流曲线的示意图。

具体实施方式

UV辐射器(例如,低压气体放电灯)的电子镇流器单元在开始气体放电之前对灯的线圈预热,并产生点火电压来开始放电。被连接的UV辐射器的功率通过脉冲宽度调制自动控制。它由从整流AC(如图1所示)获得的脉冲成形(pulse-shaped)电压驱动。图1的示例示出了在UV功率输出与相应的电能输入为灯的额定功率的30%的情况下进行的调光操作。然而,阴极是针对100%的额定功率来构造的,其中,在该100%的额定功率时能产生预定阴极温度。在额定功率的30%时阴极太冷,这对UV灯的使用寿命有不利影响。

图2示出了根据本发明的电压和电流随时间的变化。输出电流I和电压U基本为矩形,具有约为65kHz的频率。因为不存在常用的扼流圈,电流信号I和电压信号U具有几乎相同的形状。功率、更确切地说是有效电流I由脉冲宽度调制(PWM)控制。

在额定工作期间,电压振幅应等于灯的放电电压UD。如果燃烧电压U高于放电电压UD,则几乎不产生UV功率;而是通过发热而损耗能量。

如图2所示,在脉冲开始时,电压在短时间内增加,直到其在剩余的脉冲长度内下降到预定水平Ukmin为止,产生了一个尖峰,随后达到平稳。给定的电流Ikmin导致工作电压U下降到Ukmin。该模式产生无效的电流-电压比,其中过高的电流用于阴极加热。

电子镇流器单元优选地配备有两个控制方法。控制变量是UV功率。为了降低UV功率,电流降至Ikmin并保持在此水平。之后,电压振幅增加直到达到期望的UV功率。随着电压振幅的增加,减小脉冲宽度,直到达到PWmin

优选地,中间电压电路按照如下方式被设计:在没有硬件修改的情况下能给出期望的电压范围。

为了以可接受的电极加热达到30%的UV功率,在一个实施例中,脉冲宽度为额定工作时的脉冲宽度的35%,以及电压振幅比额定工作时的电压振幅高40%。

再多了解一些
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