强脉冲紫外辐照系统的制作方法

本发明涉及紫外杀菌，特别是一种强脉冲紫外辐照系统

背景技术：

上世纪90年代以来，紫外杀菌技术由于其环保洁净特性在欧美国家逐步应用于污水、工业消毒等领域。

传统紫外杀菌技术采用的连续汞灯作为光源，其辐射光谱主要集中于254nm波长，通过光二聚反应杀灭细菌和病毒：照射后引起菌体内蛋白质和酶的合成障碍，导致结构发生变异，从而使微生物死亡。而脉冲紫外杀菌系统以脉冲氙灯作为光源，通过高功率、连续紫外辐射的复合杀菌机制，达到高效灭菌的效果。

作为一种使用氙灯频闪发光产生紫外成分杀菌的紫外辐照系统，主要由脉冲氙灯和电源等组成。开关电源中最重要的器件为放电开关。因此，在使用过程中对脉冲氙灯和开关电源的寿命要求会更高。

市面上的紫外脉冲氙灯均为常规u型管氙灯，使用一段时间后，由于电极溅射，会导致灯管发黑，影响石英玻璃透过率，进而影响紫外杀菌效果。同时，开关电源需要提供高电压给脉冲氙灯，对放电开关寿命及可靠性要求也很高。

目前，上述两种关键器件的寿命制约强脉冲紫外辐照系统的发展。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种强脉冲紫外辐照系统，该系统显著增强了氙灯的有效寿命，既简化了放电回路，还使开关电源的工作更加可靠。

本发明的技术解决方案如下：

一种强脉冲紫外辐照系统，其特点在于包括u型氙灯和过电压触发电路，所述的u型氙灯包括一根u型灯管及两电极头，所述的u型灯管的两电极头处制成球状玻璃泡，所述的电极头的顶点处于所述的球状玻璃泡的球心位置；

所述的过电压触发电路包括高压充电机、高压变压器、放电回路、触发回路，该高压充电机的输入回路接直流高压电源，高压充电机的输出回路接储能电容的两极，所述的放电回路由依次的储能电容的正极、所述的高压变压器的次级线圈、所述的u型氙灯、储能电容的负极经电线串联构成，所述的触发回路由触发电容、触发开关和高压变压器的初级线圈经电线串联构成。

所述的球状玻璃泡的直径为u型氙灯的u型灯管直径的1.4～2倍。

本发明的工作过程如下：

所述的高压充电机对所述的储能电容充电；

当所述的触发开关收到触发信号，使可控硅导通，控制所述的触发电容放电，在高压变压器的初级产生电压，通过所述的高压变压器升压，在高压变压器的次级产生15kv-23kv的瞬态高压，击穿u型氙灯。u型氙灯导通后，所述的储能电容立刻通过所述的放电回路对所述的u型氙灯开始快速放电。

由上述技术方案可知，本发明优点在于：

1)本发明u型氙灯两极的球状玻璃泡，使得氙灯的有效寿命显著增强；

2)本发明的过电压触发电路，利用高压变压器的次级充当高压放电开关和放电电感，让开关电源工作更加可靠；

3)利用过电压触发技术，省去常规放电开关，简化放电回路，更为集约可靠。

附图说明

图1是本发明的脉冲氙灯示意图

图2是本发明的氙灯放电原理图

具体实施方式

先请参阅图1、图2，图1是本发明的脉冲氙灯示意图，图2是本发明的氙灯放电原理图，由图可见，本发明强脉冲紫外辐照系统，其特点在于包括u型氙灯10和过电压触发电路，所述的u型氙灯10包括u型灯管1及两电极头2，所述的u型灯管1的两电极头2处制成球状玻璃泡3，所述的电极头2的顶点处于所述的球状玻璃泡3的球心位置；

所述的过电压触发电路包括高压充电机4、高压变压器、放电回路、触发回路，该高压充电机4的输入回路接直流高压电源，外接220v电源，高压充电机4的输出回路接储能电容5的两极，所述的放电回路由依次的储能电容5的正极、所述的高压变压器的次级线圈9、所述的u型氙灯10、储能电容5的负极经电线串联构成，所述的触发回路由触发电容7、触发开关6和高压变压器的初级线圈8经电线串联构成。

所述的球状玻璃泡3的直径为u型氙灯10的u型灯管1直径的1.4～2倍。

实施例

为了解决u型管氙灯使用一段时间后电极溅射，导致灯管发黑的问题，本实施例：u型氙灯10的u型灯管1直径为10mm,在u型氙灯电极头处制造外径15mm的球状过渡玻璃泡3，使所述的电极头2的顶点处于所述的球状玻璃泡3的球心位置。通过放大电极头处的空间，会让脉冲氙灯在频闪时球状玻璃泡内温度相对灯管本身偏低，电极溅射物质会在温度相对低的位置沉积。从而在球状玻璃泡以上位置几乎没有溅射物质，也不会发黑影响到脉冲氙灯发出的紫外辐射。

为了解决放电开关寿命问题，本发明采用一种过电压触发电路结构：高压充电机4为直流可调高压电源，外接220v电源，接通后对储能电容5进行充电。当所述的触发开关6收到触发信号，使可控硅导通，控制所述的触发电容7放电，在高压变压器的初级8产生电压，通过所述的高压变压器升压，在高压变压器的次级9产生15kv-23kv的瞬态高压，击穿u型氙灯10。u型氙灯10导通后，所述的储能电容5立刻通过所述的放电回路对所述的u型氙灯10开始快速放电直至放电完成。

本发明将高压脉冲变压器和饱和电感技术集成应用，使放电高压开关和放电电感合二为一，有效提高了放电回路的可靠性。

上述实施例脉冲紫外辐照系统以2hz的工作频率累计运行了1×10⁷发次，设备未出现异常。实验表明，本发明显著增强了氙灯的有效寿命，既简化了放电回路，还使开关电源的工作更加可靠。

技术特征：

技术总结
一种强脉冲紫外辐照系统，包括U型氙灯和过电压触发电路，所述的U型氙灯的U型灯管的两电极头处制成球状玻璃泡，所述的电极头的顶点处于所述的球状玻璃泡的球心位置；所述的过电压触发电路包括高压充电机、高压变压器、放电回路、触发回路，该高压充电机的输入回路接直流高压电源，高压充电机的输出回路接储能电容的两极，所述的放电回路由依次的储能电容的正极、所述的高压变压器的次级线圈、所述的U型氙灯、储能电容的负极经电线串联构成，所述的触发回路由触发电容、触发开关和高压变压器的初级线圈经电线串联构成。本发明显著增强了氙灯的有效寿命，既简化了放电回路，而且开关电源的工作更加可靠。

技术研发人员：梁海荣;刘建军;李海兵;吴睿骅;邵若燕
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日：2019.07.22
技术公布日：2019.10.18