專利名稱：紫外射燈及放射源模組以及含有該紫外射燈的處理系統(tǒng)的制作方法
紫外射燈及放射源模組以及含有該紫外射燈的處理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域一方面，本發(fā)明涉及一種紫外射燈。另一方面，本發(fā)明涉及一種包含該紫外射燈的放射 源模組。再一方面，本發(fā)明涉及一種包含該紫外射燈的液體處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液體處理系統(tǒng)在該領(lǐng)域內(nèi)被人們所熟知。例如，美國專利4,482,809、 4,872,980、 5,006,244、 5,418,370、 5,539,210以及Re:36,896 (都是以Maarschalkerweerd的名義，并且都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的代理人)都描述了采用了紫外 (UV)照射的重力反饋液體處理系統(tǒng)。通常，以前這樣的液體處理系統(tǒng)采用一個(gè)紫外射燈發(fā)射特定波長或波長范圍(一般在 185 400 nm之間)的射線以實(shí)現(xiàn)對(duì)于待處理液體的殺菌或其他處理。已知的很多傳統(tǒng)紫外 射燈為"低壓"汞燈。近年來，低壓汞燈的工藝技術(shù)隨著所謂的低壓高輸出(LPHO)以及汞齊UV射燈的發(fā)展 而得到了發(fā)展。這些燈被廣泛用于UV照射的水處理系統(tǒng)，尤其被用于城市飲用水及廢水的 處理。這里提及的"低壓"UV射燈指的是包括傳統(tǒng)UV射燈、LPHO UV射燈以及汞齊UV 射燈。在使用時(shí)，在該燈中通常必需具有"冷卻部分"作為燈的汞池，因此可以保持適當(dāng)?shù)墓?蒸氣壓從而有效地發(fā)射紫外線。汞池可以是液態(tài)汞，也可以是汞和其他材料例如銦的汞齊。 如果"冷卻部分"的溫度不在一個(gè)較窄的溫度范圍內(nèi)，則低壓汞燈中的汞蒸氣壓不適用于有 效地產(chǎn)生UV射線。更具體的說，"冷卻部分"的溫度過高或過低會(huì)造成發(fā)射UV射線的效率 損失。這會(huì)導(dǎo)致對(duì)待處理液體的處理不充分，尤其由于液體溫度會(huì)變化，并且功率水平和導(dǎo) 致燈的溫度也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)該汞燈被用于液體處理系統(tǒng)例如上述Maarschalkerweerd專利中所述并例舉的一個(gè)特定 的系統(tǒng)時(shí)，該必需的"冷卻部分"是通過與待處理的水進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)的。使用被動(dòng)的方法保持必需的"冷卻部分"，這是在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的。例如，美國專利6,217,834 [Hosein等人]提出了一種在紫外線燈外部安置一種吸熱部件作為被動(dòng)方法從而 在燈中形成"冷卻部分"，使得紫外線有效地發(fā)射。在使用時(shí)，該吸熱部件在該紫外射燈中被 用作在燈外表面的"散熱裝置"。這樣，在使用中，吸熱部件從燈與其接觸的區(qū)域除去熱量。 結(jié)果是在與該區(qū)域?qū)?yīng)的燈的內(nèi)表面(也就是包含汞蒸氣的地方)形成了 "冷卻部分"。汞蒸 氣在"冷卻部分"冷凝從而使紫外線從燈中有效地發(fā)射出來。還已知使用通過熱傳導(dǎo)至低溫環(huán)境或結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制的汞池(汞齊)，并且使該熱連接隨著 例如雙金屬部件的溫度而變化，參見例如美國專利3,309,565。還參見例如國際專利申請(qǐng)?zhí)?WO 96/31902，提出了通過雙金屬開關(guān)從汞齊部件上可變地將熱量導(dǎo)出，從而控制汞齊溫度。還已知使用外部調(diào)節(jié)加熱器以控制過冷的汞池溫度，也就是Hosein等人研究的相反的情 況。該方法需要使用(i)由加熱器到電源的電力連接，以及(ii)由加熱器到電力調(diào)節(jié)裝置的 傳感器信號(hào)。已知使電流通過燈絲以使燈絲保持在適用于電子發(fā)射的溫度。以前的工藝將汞齊置于燈絲附近以利用由燈絲工作自然產(chǎn)生的熱量，并且如上所述，以 前的工藝涉及使用外部加熱器以提高汞齊溫度。待審的美國專利申請(qǐng)S.N. 60/682,809 [Fmser等人]提出了一種紫外射燈，其中加熱單元 位于包含含汞材料的空腔的外部。該加熱單元被置于與包含含汞材料的空腔的第一部分相接 觸。加熱單元具有可調(diào)節(jié)的熱輸出。這些先前的工藝方法需要使用額外的部件以提供熱量或從燈上除去熱量，以控制汞齊的 溫度。在先前的工藝中己知控制燈絲溫度在較低的燈輸入能量設(shè)置可以提高燈絲的壽命。還已 知通過使用加熱或制冷部件控制汞齊或汞池溫度，從而可以通過控制汞蒸氣壓提高燈的效率。還已知使用貼合或接近燈絲的汞齊，從而使汞齊被電弧或燈絲的溫度所加熱。該方法的 缺點(diǎn)在于汞齊的溫度不是與燈電弧電流無關(guān)。當(dāng)電弧功率下降時(shí)汞齊溫度會(huì)下降，并且燈的 效率也相應(yīng)地下降。紫外射燈是熱裝置，在更高的功率水平下工作以提供更大的紫外線輸出，因此需要控制 熱條件的升高，從而優(yōu)化燈的效率。例如，當(dāng)"冷卻部分"在65 100^的范圍內(nèi)時(shí)一些汞 齊燈可以產(chǎn)生最佳的UV輸出。因此，現(xiàn)在需要一種射燈工藝，尤其是紫外射燈，結(jié)合了其中汞齊點(diǎn)或汞池的有效溫度 控制，但不需要存在額外的部件向燈提供熱量或由燈除去熱量以控制汞齊的溫度。理想情況 下，該射燈可以在或接近最適宜的汞壓下工作，因此有最佳的效率，與待處理的液體溫度、射燈光源的功率設(shè)置和/或外部保護(hù)筒(如果存在的話)的直徑無關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于避免或減輕以前工藝的上述缺點(diǎn)中的至少一個(gè)。 因此，在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種紫外射燈，包含 一個(gè)基本上密封的空腔，其包含含汞的材料； 位于密封空腔內(nèi)的燈絲；以及
與燈絲接觸(也就是說電接觸)的電控制元件，該電控制元件的作用在于將含汞的材料 的溫度調(diào)節(jié)或保持在預(yù)定的溫度。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種紫外射燈，包含
一個(gè)基本上密封的空腔，其包含具有預(yù)定最佳溫度范圍的含汞材料，在該溫度范圍內(nèi)含 汞材料處在蒸發(fā)狀態(tài)；
位于密封空腔內(nèi)的燈絲；以及
與燈絲接觸(也就是說電接觸)的電控制元件，該電控制元件的作用在于將含汞的材料 的溫度基本保持在預(yù)定的最佳溫度范圍內(nèi)。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種紫外射燈，包含
一個(gè)基本上密封的細(xì)長的空腔，其包含第一燈絲和第二燈絲，位于其中接近其相對(duì)的兩
端；
位于空腔中的汞池；
位于汞池中的含汞材料，該含汞的材料具有預(yù)定的最佳溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)含汞 材料處在蒸發(fā)狀態(tài)；以及
與燈絲接觸(也就是說電接觸)的電控制元件，該電控制元件的作用在于將含汞的材料 的溫度基本上保持在預(yù)定的最佳溫度范圍內(nèi)。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種紫外射燈，包含
一個(gè)基本上密封的空腔，其包含含汞的材料；
位于密封空腔內(nèi)的燈絲；
一個(gè)探測器，用于在燈工作時(shí)測定來自密封的空腔的紫外線(例如UV-C);以及 與探測器和燈絲接觸的電控制元件，該電控制元件的作用在于將含汞的材料的溫度調(diào)節(jié) 或保持在預(yù)定的溫度。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種放射源組件，包含該紫外射燈。在另一方面，本發(fā)明涉及一種放射源模組，包含該紫外射燈。 在另一方面，本發(fā)明涉及一種液體處理系統(tǒng)，包含該紫外射燈。
圖1所示為閉環(huán)溫度控制的第一個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)非限制的實(shí)施例，其中加熱水平是基 于目標(biāo)汞齊溫度的反饋。
圖2所示為閉環(huán)溫度控制的第二個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)非限制的實(shí)施例，其中加熱水平是基 于燈的UV-C輸出的反饋。
圖3所示為開環(huán)溫度控制的實(shí)施方式的一個(gè)非限制的實(shí)施例，其中加熱水平僅基于工作 條件(沒有上文中的用于控制加熱水平而進(jìn)行的汞齊溫度測定或燈的UV-C輸出測定)。
圖4所示為間接反饋控制的實(shí)施方式的一個(gè)非限制的實(shí)施例，其中加熱水平是基于與目 標(biāo)溫度相關(guān)的溫度。
具體實(shí)施例方式
因此，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了一種不同的方法以調(diào)節(jié)紫外射燈中含汞的材料的溫度控制，即通 過控制施加在燈絲上的電流從而向含汞的材料供熱。這樣使本發(fā)明的紫外射燈以最佳的效率 工作而無需使用額外的部件向含汞的材料加熱或除去熱量。
因此，本發(fā)明涉及通過調(diào)節(jié)流過燈絲的加熱電流以控制汞齊/汞的溫度。汞齊溫度應(yīng)該保 持在預(yù)定的范圍內(nèi)，該范圍部分依賴于汞池的屬性。純汞具有相對(duì)較窄的適用的溫度范圍， 而一些多組分的汞齊具有相對(duì)較寬的范圍。減少溫度測定的次數(shù)/燈(可以等于零)通常能夠 降低成本，缺點(diǎn)是精度稍低。在很多情況下，這是可以接受的，如果適用的溫度范圍相對(duì)較 大或功率水平和環(huán)境條件的工作范圍相對(duì)較小。
有三個(gè)用于通過調(diào)節(jié)流過燈絲的加熱電流以控制汞齊/汞的溫度的一般的實(shí)施方式。
閉環(huán)溫度控制。在本實(shí)施方式中，目標(biāo)材料(燈中的汞齊)的溫度被直接測定，并且施 加的熱量以成比例的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，或使用"脈沖寬度調(diào)節(jié)"的形式，其中以單一的水平施 加熱量，并且開/關(guān)時(shí)段依賴于目標(biāo)的熱量損失。而該方法通常是最精確的控制目標(biāo)溫度的方 法，同時(shí)也相對(duì)較貴，取決于測定目標(biāo)溫度的簡易程度和費(fèi)用。這可以應(yīng)用于對(duì)于每個(gè)燈分 別進(jìn)行溫度測定和控制，或?qū)τ谡麄€(gè)系統(tǒng)的單一的溫度測定，而所有燈的熱條件都基于該單 一的測定進(jìn)行調(diào)節(jié)。在該閉環(huán)溫度控制實(shí)施方式中，優(yōu)選使用在汞齊上的溫度傳感器和/或燈的實(shí)際UV輸出 測定作為反饋以控制施加于燈絲的電功率。對(duì)于燈汞齊溫度的實(shí)時(shí)測定，需要的汞齊的溫度 范圍可以在實(shí)驗(yàn)室中在各種可能的工作條件下進(jìn)行測定。如果實(shí)際燈的輸出無論與汞齊溫度 一起使用或與之分開，燈的輸出值和燈絲的熱輸出值會(huì)高頻振動(dòng)，從而對(duì)于任何設(shè)定的條件， 即功率設(shè)定、水溫度、燈的壽命等都能實(shí)現(xiàn)最大效率。
閉環(huán)溫度控制實(shí)施方式優(yōu)選為下列情況-
*燈的效率是第一驅(qū)動(dòng)，并且在這方面開環(huán)或半開環(huán)(如下所述)不是最優(yōu)化的。
燈的操作費(fèi)用的下降超過了投資費(fèi)用。
如果指定的或允許的汞齊的溫度范圍較小。這里，包含汞齊溫度和/或?qū)嶋Huv-c輸出
會(huì)提高燈的效率。
圖1所示為閉環(huán)溫度控制的第一個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)非限制的實(shí)施例，其中加熱水平是基 于目標(biāo)汞齊溫度的反饋。
圖2所示為閉環(huán)溫度控制的第二個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)非限制的實(shí)施例，其中加熱水平是基 于燈的UV-C輸出的反饋。
開環(huán)溫度控制。在該實(shí)施方式中，在工作時(shí)無需測定目標(biāo)溫度。作為代替，目標(biāo)溫度在 較寬的流量、水溫以及功率水平或任何其他在安裝時(shí)會(huì)發(fā)生改變的變量的條件范圍內(nèi)被事先 測定，同時(shí)固定其他參數(shù)例如燈的尺寸、結(jié)構(gòu)材料等。由該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)庫，可以確定對(duì)于給 定條件所需要的熱量，并且該信息可以被用于形成熱控制算法，基于已知的參數(shù)(例如水溫、 燈的功率水平)而不是目標(biāo)溫度來調(diào)節(jié)熱量。
開環(huán)溫度控制實(shí)施方式優(yōu)選包含測定和/或修改固定的燈和燈組件參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)燈工作 中的最佳汞齊溫度。
參數(shù)可以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下設(shè)定并且調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)汞齊溫度目標(biāo)。對(duì)于生產(chǎn)線的一些參數(shù)可 以被固定，并且一些參數(shù)可以在燈工作中或從場所的變化中改變。
固定參數(shù)的非限制性例子包括套筒直徑、最大燈功率、燈的功率范圍、燈的取向、燈 的直徑、燈的內(nèi)部設(shè)計(jì)、燈的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、燈絲的尺寸、燈絲的組成、燈絲的構(gòu)形、燈在套筒 中的取向以及汞齊的熱剖面。
可變參數(shù)的非限制性例子包括水溫、在燈的使用周期中發(fā)生的電極改變，即發(fā)射體的 糊狀物濺射等。
在實(shí)驗(yàn)室中測定的值(例如水溫)被加入一種算法，然后下載入控制燈絲熱功率的集成電路(例如芯片)。在各種功率設(shè)置下，集成電路(例如芯片)可以計(jì)算出需要的燈絲功率然 后向燈輸出。
根據(jù)汞齊的種類和質(zhì)量，這種控制方法可以非常高效，并且同時(shí)相對(duì)較便宜， 一旦初始 實(shí)驗(yàn)室的工作完成。
開環(huán)溫度控制實(shí)施方式優(yōu)選為下列情況 成本是重要驅(qū)動(dòng)。
設(shè)定套筒直徑度。
設(shè)定燈組件的幾何結(jié)構(gòu)。
設(shè)定燈的最大功率和功率范圍。 ，設(shè)定燈的取向。
設(shè)定待處理液體的溫度范圍。
已知燈的使用期輸出退化和組分退化。
指定的或?qū)嵱玫墓R溫度范圍相對(duì)較大。
圖3所示為開環(huán)溫度控制的實(shí)施方式的一個(gè)非限制的實(shí)施例，其中加熱水平僅基于工作 條件(沒有上文中的用于控制加熱水平而進(jìn)行的汞齊溫度測定或燈的UV-C輸出測定)。
間接反饋控制。在該實(shí)施方式中，測定了與含有汞的材料的目標(biāo)溫度相關(guān)的參數(shù)，并且 基于為了保持目標(biāo)溫度固定的算法調(diào)節(jié)熱量。這可以通過測定燈絲溫度(通過其電阻或電壓) 來實(shí)現(xiàn)，并且基于汞齊溫度和燈絲溫度之間的關(guān)系。
圖4所示為間接反饋控制的實(shí)施方式的一個(gè)非限制的實(shí)施例，其中加熱水平是基于與目 標(biāo)溫度相關(guān)的溫度。
本發(fā)明導(dǎo)致有很多優(yōu)點(diǎn)，包括以下一種或多種
，本發(fā)明的紫外射燈使得汞壓在較大范圍的功率水平和液體(例如水)溫度下得到優(yōu)化；
-本發(fā)明的紫外射燈消除了對(duì)于額外的用于控制汞溫度和壓力的加熱或冷卻電路的需求；
*本發(fā)明的紫外射燈使得燈的輸出和效率在相對(duì)較低的燈的功率設(shè)置下迅速增大； 本發(fā)明的紫外射燈充分降低了待處理液體的溫度對(duì)汞齊溫度以及進(jìn)一步對(duì)燈的輸出和 效率的影響；
本發(fā)明的紫外射燈充分降低了 UV消毒系統(tǒng)的操作費(fèi)用，其在大部分的使用期處在降 低的功率設(shè)置下工作；以及*本發(fā)明的紫外射燈降低了汞齊溫度控制的費(fèi)用，實(shí)際上，這是由于燈絲變得更熱，并 且無需外部加熱器或制冷器之故。
本發(fā)明同時(shí)實(shí)現(xiàn)了這些目的，而無需額外的加熱或制冷部件以及相關(guān)的費(fèi)用、復(fù)雜性和 可靠性的問題。本發(fā)明以獨(dú)特的方式使用了燈絲加熱，并且燈絲加熱可以用于與燈絲壽命提 高的需要無關(guān)的的汞齊溫度控制，即燈絲加熱不僅僅是被用于提高燈絲壽命，僅用于汞齊的 熱控制。當(dāng)然，在很多情況下，將燈絲加熱同時(shí)用于兩種目的會(huì)更有益。
本發(fā)明還使汞齊接近燈絲(即在燈的電弧長度以內(nèi)或以外)的汞基低壓燈能夠在非常低 的功率水平下以最佳或接近最佳的效率工作。當(dāng)汞齊在燈絲后面(或非常接近)并且在較低 的燈的功率下時(shí)， 一旦汞齊過冷，燈會(huì)典型地熄滅。相反，本發(fā)明的紫外射燈能夠繼續(xù)工作， 這是本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，燈的汞齊或含汞的材料位于燈絲附近。供電包含了設(shè)計(jì)用 于向燈絲提供電流以調(diào)節(jié)其溫度的電路。此外，具有一個(gè)溫度敏感元件例如熱電偶、RTD (耐 熱裝置)、熱開關(guān)等(對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員來說還有很多其他的例子)，從而具有了對(duì)于 汞齊溫度的響應(yīng)。根據(jù)溫度敏感元件的變化調(diào)節(jié)通過燈絲的電流，從而由燈絲產(chǎn)生的熱量使 汞齊在最佳的溫度，即汞齊的溫度被保持在使之實(shí)現(xiàn)燈的最佳工作效率。在本領(lǐng)域內(nèi)已知汞 齊(或含汞的材料)在該溫度下被蒸發(fā)，從而造成電激發(fā)，然后產(chǎn)生紫外線。
這樣，本發(fā)明消除了對(duì)于獨(dú)立的加熱元件或受控的冷卻元件的需求，并且能夠與電弧電 流無關(guān)地使汞齊溫度優(yōu)化。
對(duì)于用于汞齊溫度控制而使用的燈絲加熱，電流可以僅為了汞齊溫度控制而被優(yōu)化，或 可以同時(shí)為了燈絲壽命和汞齊溫度控制而被優(yōu)化。
在普通的低壓紫外射燈的工作中，可以用電弧電流測定燈絲溫度，該電弧電流，通過陰 極壓降用電阻加熱，，以及由附近的電弧的熱量來加熱燈絲。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，如 果該加熱被用于汞齊溫度控制，則該普通加熱方法可以被優(yōu)化為只有一個(gè)功率設(shè)定。在該實(shí) 施方式中，如果功率下降，燈絲溫度下降，同時(shí)輸入燈絲的熱能也直接減少。
較低的燈絲溫度可以造成縮短燈的壽命，這是由于冷燈絲在點(diǎn)火或工作時(shí)容易產(chǎn)生飛濺。 在傳統(tǒng)燈絲加熱中， 一股獨(dú)立于電弧電流的電流被送至燈絲(燈的各個(gè)燈絲的各個(gè)端點(diǎn)具有 兩個(gè)連接，因此形成了穿過燈絲巻的電路)，以提高燈絲的溫度，從而使得其易于點(diǎn)火或延長 燈的壽命。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于用于汞齊溫度控制而使用的燈絲加熱，電流可以僅為了汞齊溫 度控制而被優(yōu)化，或可以同時(shí)為了燈絲壽命和汞齊溫度控制而被優(yōu)化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，可以以獨(dú)立于燈的電路的電路使電流通過燈的燈絲。該電流可以根據(jù)燈的功率設(shè)定而被設(shè)為多種預(yù)定的值，從而確保最佳汞齊溫度。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以使汞齊位于確保其所需熱能的大部分來自于從燈絲中散射的
熱量，以實(shí)現(xiàn)最佳工作條件。
本發(fā)明已經(jīng)參考例舉的實(shí)施方式和實(shí)施例進(jìn)行了描述，但該描述并不是以限定的形式進(jìn)
行解釋。因此，例舉的實(shí)施方式的各種修改以及本發(fā)明的其他實(shí)施方式，參考該描述，對(duì)于
熟練于本領(lǐng)域的人員來說是非常清楚的。因此附加的權(quán)利要求書將包括各種修改或?qū)嵤┓绞健?br>
例如，可以將上述閉環(huán)溫度控制實(shí)施方式修改為利用半閉環(huán)控制。這與上述閉環(huán)實(shí)施方 式相類似，然而僅每個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)組合的一個(gè)燈會(huì)具有反饋系統(tǒng)。其它的燈會(huì)接收有關(guān)基于 單個(gè)閉環(huán)燈所需要的燈絲熱能的輸入。該系統(tǒng)通?？蛇m用于上述對(duì)于閉環(huán)的情況。
此外，在閉環(huán)溫度控制實(shí)施方式中可以使用基礎(chǔ)控制算法，從而接近燈的工作。即使在 汞齊上的溫度測定裝置和/或燈上的UV輸出測定裝置失效，該方法也確保了燈的工作。
此外，可以將上述開環(huán)溫度控制實(shí)施方式修改為利用半開環(huán)控制。這與上述開環(huán)控制方 法相類似，然而在該修改中，水溫的變化沒有被平均。在該控制方法中可以有兩個(gè)選項(xiàng)(i)將 水的溫度(或這里所述的另一個(gè)變量)手工輸入燈的控制界面(在燈被使用時(shí)或在放射源模 組和/或放射處理系統(tǒng)的制造時(shí))，并且由那里進(jìn)入控制算法，或(ii)在流動(dòng)路徑中的一個(gè)位置 測定水的溫度，并且將該數(shù)值輸入控制算法。該實(shí)施方式可以比基礎(chǔ)開環(huán)設(shè)計(jì)更精確地測定 適用的燈絲功率設(shè)置，并且不會(huì)向系統(tǒng)中加入很多復(fù)雜性(用于現(xiàn)場水溫的輸入屏幕或用于 整個(gè)系統(tǒng)的溫度傳感器和輸入)。該修改尤其優(yōu)選于下列情況
成本是重要驅(qū)動(dòng)因素。
設(shè)定套筒直徑。
，設(shè)定燈組件的幾何結(jié)構(gòu)。
設(shè)定燈的最大功率和功率范圍。
*設(shè)定燈的取向。
設(shè)定待處理液體的溫度范圍。
已知燈的使用期輸出退化和組分退化。
，如果指定的或允許的汞齊的溫度范圍較小。這里，包含汞齊溫度和/或?qū)嶋H燈UV-C輸 出會(huì)提高燈的效率。
對(duì)于本領(lǐng)域的熟練人員，可以想象一個(gè)實(shí)施方式，其中用戶輸入燈的取向或其他通常被 固定的參數(shù)例如套筒的直徑(例如， 一個(gè)用于廢水并且一個(gè)用于飲用水)。這樣，該半開環(huán)實(shí) 施方式可以適用于利用手工輸入任何參數(shù)。此外，本發(fā)明的上述很多實(shí)施方式涉及了熱感應(yīng)器、集成電路、射線檢測器等的使用， 以幫助本發(fā)明的紫外射燈的電控制部件的工作。對(duì)于本領(lǐng)域的熟練人員，在一些情況下，優(yōu) 選將單獨(dú)的熱感應(yīng)器、集成電路、射線檢測器等與多個(gè)紫外燈組合使用(例如在放射源模組 或液體處理系統(tǒng)中)。這樣，可以使放射源模組包含多個(gè)紫外射燈位于其中。各個(gè)燈都包含基 本上密封的含有含汞的材料的空腔；位于密封的空腔中的燈絲；以及上述電控制元件。該模 組進(jìn)一步包含單獨(dú)的熱感應(yīng)器、集成電路、射線檢測器等，適當(dāng)與電控制元件相連。該合理化的方法也可以用于電控制部件，即單獨(dú)的電控制部件被用于控制多個(gè)位于其中 的紫外射燈。各個(gè)燈都包含基本上密封的含有含汞的材料的空腔以及位于密封的空腔中的燈 絲。在該實(shí)施方式中，可以使用一個(gè)或多個(gè)熱感應(yīng)器、集成電路、射線檢測器等。這里提及的所有的說明書、專利以及專利申請(qǐng)書，其中全部內(nèi)容都引入本文以作參考， 各個(gè)獨(dú)立的說明書、專利以及專利申請(qǐng)書被特定地和獨(dú)立地指出，并將其中全部內(nèi)容都引入 本文以作參考。
權(quán)利要求
1.一種紫外射燈，包括包含含汞材料的一個(gè)基本密封的空腔；位于所述密封空腔內(nèi)的燈絲；以及與所述燈絲接觸的電控制元件，所述電控制元件配置成用以將含汞材料的溫度調(diào)節(jié)到或保持在預(yù)定溫度。
2. 如權(quán)利要求l所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含用于檢測含汞材料的溫度變 化并作出響應(yīng)的熱感應(yīng)器。
3. 如權(quán)利要求2所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件與所述燈絲及熱感應(yīng)器 保持電連接，所述電控制元件用于在溫度與指定溫度不同時(shí)，對(duì)來自熱感應(yīng)器的信號(hào)作出響 應(yīng)，改變燈絲溫度。
4. 如權(quán)利要求2 3中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器包含熱電偶。
5. 如權(quán)利要求2 3中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器包含熱開關(guān) 或者RTD。
6. 如權(quán)利要求2 5中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器的一部分是 位于所述空腔中。
7. 如權(quán)利要求2 5中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器是位于圍繞 至少一部分所述空腔的環(huán)狀元件中。
8. 如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含位于所述空腔 一端的電連接單元以及包含至少一個(gè)與所述燈絲保持電連接的電連接器。
9. 如權(quán)利要求8所述的紫外射燈，其特征在于，所述電連接單元包含位于射燈一端的第一連接單元和與第一連接單元以可拆卸的方式相嚙合的第二連接單元。
10. 如權(quán)利要求9所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件是位于第一連接單元里。
11. 如權(quán)利要求9所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件是位于第二連接單元里。
12. 如權(quán)利要求9 11中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述第一連接單元和第 二連接單元以基本上互補(bǔ)的方式相配合。
13. 如權(quán)利要求9 12中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述第二連接單元包含 接收器部分，當(dāng)?shù)谝贿B接單元與第二連接單元相嚙合時(shí)用以接收所述至少一個(gè)電連接器。
14. 如權(quán)利要求2 13中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述含汞材料位于空腔 的第一部分中。
15. 如權(quán)利要求14所述的紫外射燈，其特征在于，所述空腔的第一部分基本上位于燈絲 附近。
16. 如權(quán)利要求14所述的紫外射燈，其特征在于，所述空腔的第一部分與燈絲相鄰。
17. 如權(quán)利要求1所述的紫外射燈，其特征在于，所述預(yù)定溫度是結(jié)合至少一個(gè)與燈的 使用環(huán)境相關(guān)的參數(shù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定的。
18. 如權(quán)利要求17所述的紫外射燈，其特征在于，所述預(yù)定溫度是結(jié)合至少兩個(gè)或更多 個(gè)與燈的使用環(huán)境相關(guān)的參數(shù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定的。
19. 如權(quán)利要求17 18中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述至少一個(gè)參數(shù)是固 定參數(shù)。
20. 如權(quán)利要求19所述的紫外射燈，其特征在于，所述固定參數(shù)選自套筒直徑、燈的最 大功率、燈的功率范圍、燈的取向、燈的直徑、燈的內(nèi)部設(shè)計(jì)、燈的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、燈絲的尺寸、 燈絲的組成、燈絲的構(gòu)形以及套筒中燈的取向。
21. 如權(quán)利要求17 18中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述至少一個(gè)參數(shù)是可 變參數(shù)。
22. 如權(quán)利要求21所述的紫外射燈，其特征在于，所述可變參數(shù)選自燈的功率、水溫以 及在燈的使用期中發(fā)生的電極改變。
23. 如權(quán)利要求17 22中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含用至少一個(gè) 參數(shù)編碼的集成電路。
24. —種紫外射燈，包含基本密封的空腔，其包含具有預(yù)定最佳溫度范圍的含汞材料，在該溫度范圍下所述含汞 材料處在蒸發(fā)狀態(tài)；位于密封空腔內(nèi)的燈絲；以及與燈絲接觸的電控制元件，所述電控制元件配置為使得含汞材料的溫度基本保持在所述 預(yù)定最佳溫度范圍內(nèi)。
25. 如權(quán)利要求24所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含用于檢測含汞材料的溫度 變化并作出響應(yīng)的熱感應(yīng)器。
26. 如權(quán)利要求25所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件與所述燈絲及熱感應(yīng) 器保持電接觸，所述電控制元件用于對(duì)來自熱感應(yīng)器的信號(hào)作出響應(yīng)，改變燈絲溫度，從而 使含汞的材料的溫度基本上保持在所述預(yù)定最佳溫度范圍內(nèi)。
27. 如權(quán)利要求25 26中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器包含熱電偶。
28. 如權(quán)利要求25 26中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器包含熱開 關(guān)或者RTD。
29. 如權(quán)利要求25 28中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器的一部分 是位于所述空腔中。
30. 如權(quán)利要求25 28中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器是位于圍 繞至少一部分所述空腔的環(huán)狀元件中。
31. 如權(quán)利要求25 30中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含位于所述空 腔一端的電連接單元以及包含至少一個(gè)與所述燈絲保持電連接的電連接器。
32. 如權(quán)利要求31所述的紫外射燈，其特征在于，所述電連接單元包含位于射燈一端的 第一連接單元和與第一連接單元以可拆卸的方式相嚙合的第二連接單元。
33. 如權(quán)利要求32所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件是位于第一連接單元里。
34. 如權(quán)利要求32所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件是位于第二連接單元里。
35. 如權(quán)利要求32 34中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述第一連接單元和第 二連接單元以基本互補(bǔ)的方式相配合。
36. 如權(quán)利要求32 35中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述第二連接單元包含 接收器部分，當(dāng)?shù)谝贿B接單元與第二連接單元相嚙合時(shí)用以接收所述至少一個(gè)電連接器。
37. 如權(quán)利要求25 36中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述含汞材料是位于所 述空腔的第一部分中。
38. 如權(quán)利要求37所述的紫外射燈，其特征在于，所述空腔的第一部分基本位于燈絲附近。
39. 如權(quán)利要求37所述的紫外射燈，其特征在于，所述空腔的第一部分與燈絲相鄰。
40. 如權(quán)利要求24所述的紫外射燈，其特征在于，所述預(yù)定最佳溫度范圍是結(jié)合與燈使 用環(huán)境相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定的。
41. 如權(quán)利要求24所述的一種紫外射燈，其特征在于，所述預(yù)定最佳溫度范圍是結(jié)合與 燈使用環(huán)境相關(guān)的兩個(gè)或更多個(gè)參數(shù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定的。
42. 如權(quán)利要求40 41中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述至少一個(gè)參數(shù)是固 定參數(shù)。
43. 如權(quán)利要求42所述的紫外射燈，其特征在于，所述固定參數(shù)選自套筒直徑、燈的最 大功率、燈的功率范圍、燈的取向、燈的直徑、燈的內(nèi)部設(shè)計(jì)、燈的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、燈絲的尺寸、 燈絲的組成、燈絲的構(gòu)形以及套筒中燈的取向。
44. 如權(quán)利要求40 41中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述至少一個(gè)參數(shù)是可 變參數(shù)。
45. 如權(quán)利要求44所述的紫外射燈，其特征在于，所述可變參數(shù)選自燈的功率、水溫以 及在燈的使用期中發(fā)生的電極改變。
46. 如權(quán)利要求40 45中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含了用至少一 個(gè)參數(shù)編碼的集成電路。
47. —種紫外射燈，包含基本密封的細(xì)長的空腔，在所述空腔內(nèi)相對(duì)的兩端上包含第一燈絲和第二燈絲；位于所述空腔中的汞池；位于所述汞池中的含汞的材料，所述含汞的材料具有預(yù)定最佳溫度范圍，在該溫度范圍 內(nèi)含汞材料處在蒸發(fā)狀態(tài)；以及與所述燈絲接觸的電控制元件，所述電控制元件配置為使得含汞的材料的溫度基本保持 在預(yù)定最佳溫度范圍內(nèi)。
48. 如權(quán)利要求47所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含用于檢測含汞材料的溫度 變化并作出響應(yīng)的熱感應(yīng)器。
49. 如權(quán)利要求48所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件與所述燈絲及熱感應(yīng) 器保持電接觸，所述電控制元件用于接收來自熱感應(yīng)器的信號(hào)并對(duì)此作出響應(yīng)，改變燈絲溫 度，從而使含汞的材料的溫度基本保持在預(yù)定最佳溫度范圍內(nèi)。
50. 如權(quán)利要求48 49中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器包含熱電偶。
51. 如權(quán)利要求48 49中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器包含熱開 關(guān)或者RTD。
52. 如權(quán)利要求48 51中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器的一部分 是位于所述空腔中。
53. 如權(quán)利要求48 51中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述熱感應(yīng)器是位于圍 繞至少一部分所述空腔的環(huán)狀元件中。
54. 如權(quán)利要求48 53中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含位于所述空 腔一端的電連接單元以及包含至少一個(gè)與所述燈絲保持電連接的電連接器。
55. 如權(quán)利要求54所述的紫外射燈，其特征在于，所述電連接單元包含位于射燈一端的 第一連接單元和與第一連接單元以可拆卸的方式相嚙合的第二連接單元。
56. 如權(quán)利要求55所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件是位于第一連接單元里。
57. 如權(quán)利要求55所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件是位于第二連接單元里。
58. 如權(quán)利要求55 57中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述第一連接單元和第 二連接單元以基本互補(bǔ)的方式相配合。
59. 如權(quán)利要求55 58中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述第二連接單元包含 接收器部分，當(dāng)?shù)谝贿B接單元與第二連接單元相嚙合時(shí)用以接收所述至少一個(gè)電連接器。
60. 如權(quán)利要求48 59中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述汞池基本位于第一 燈絲附近。
61. 如權(quán)利要求48 59中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述汞池與第一燈絲相鄰。
62. 如權(quán)利要求47所述的紫外射燈，其特征在于，所述預(yù)定最佳溫度范圍是結(jié)合與燈使 用的環(huán)境相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定的。
63. 如權(quán)利要求47所述的紫外射燈，其特征在于，所述預(yù)定最佳溫度范圍是結(jié)合與燈使 用的環(huán)境相關(guān)的兩個(gè)或更多個(gè)參數(shù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定的。
64. 如權(quán)利要求62 63中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述至少一個(gè)參數(shù)是固 定參數(shù)。
65. 如權(quán)利要求64所述的紫外射燈，其特征在于，所述固定參數(shù)選自套筒直徑、燈的最 大功率、燈的功率范圍、燈的取向、燈的直徑、燈的內(nèi)部設(shè)計(jì)、燈的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、燈絲的尺寸、燈絲的組成、燈絲的構(gòu)形以及套筒中燈的取向。
66. 如權(quán)利要求62 63中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述至少一個(gè)參數(shù)是可 變參數(shù)。
67. 如權(quán)利要求66所述的紫外射燈，其特征在于，所述可變參數(shù)選自燈的功率、水溫、 燈的取向、套筒直徑、以及在燈的使用期中發(fā)生的電極改變等。
68. 如權(quán)利要求62 67中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，進(jìn)一步包含了用至少一 個(gè)參數(shù)編碼的集成電路。
69. —種紫外射燈，包含包含含汞材料的基本密封的空腔； 位于所述密封空腔內(nèi)的燈絲；探測器，用于在燈工作時(shí)測定來自密封的空腔的紫外線(例如UV-C);以及 與所述探測器和燈絲接觸的電控制元件，所述電控制元件配置為將含汞材料的溫度調(diào)節(jié) 或保持在預(yù)定溫度。
70. 如權(quán)利要求69所述的紫外射燈，其特征在于，所述探測器的至少一部分位于所述空腔中。
71. 如權(quán)利要求69所述的紫外射燈，其特征在于，所述探測器位于所述空腔外。
72. 如權(quán)利要求69 71中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，進(jìn)一步包含位于所述空腔一端的電連 接單元以及包含至少一個(gè)與所述燈絲保持電連接的電連接器。
73. 如權(quán)利要求72所述的紫外射燈，其特征在于，所述電連接單元包含位于射燈一端的 第一連接單元和與第一連接單元以可拆卸的方式相嚙合的第二連接單元。
74. 如權(quán)利要求73所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件是位于第一連接單元里。
75. 如權(quán)利要求73所述的紫外射燈，其特征在于，所述電控制元件是位于第二連接單元里。
76. 如權(quán)利要求73 75中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述第一連接單元和第 二連接單元以基本互補(bǔ)的方式相配合。
77. 如權(quán)利要求73 76中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述第二連接單元包含 接收器部分，當(dāng)?shù)谝贿B接單元與第二連接單元相嚙合時(shí)用以接收所述至少一個(gè)電連接器。
78. 如權(quán)利要求69 77中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述含汞材料是位于空 腔的第一部分中。
79. 如權(quán)利要求78所述的一種紫外射燈，其特征在于，所述空腔的第一部基本位于燈絲 附近。
80. 如權(quán)利要求78所述的一種紫外射燈，其特征在于，所述空腔的第一部分與燈絲相鄰。
81. 如權(quán)利要求69 80中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，其特征在于，所述預(yù)定溫度是在使燈 在最佳工作狀態(tài)的預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
82. —種放射源組件，包含如權(quán)利要求1 81中任一項(xiàng)所述的紫外射燈，及其可透過射 線的保護(hù)套筒。
83. —種放射源模組，包含第一支撐元件以及至少一個(gè)如權(quán)利要求82所述的放射源組件， 所述放射源組件在其第一端與所述第一支撐元件相連。
84. 如權(quán)利要求83所述的放射源模組，其特征在于，包含多個(gè)如權(quán)利要求82所述的放 射源組件，所述放射源組件在其第一端與所述第一支撐元件相連。
85. 如權(quán)利要求83 84中任一項(xiàng)所述的放射源模組，其特征在于，進(jìn)一步包含第二支撐 元件，其與至少一個(gè)放射源組件的第二端相連。
86. —種液體處理系統(tǒng)，包含如權(quán)利要求82所述的放射源組件。
87. —種液體處理系統(tǒng)，包含多個(gè)如權(quán)利要求82所述的放射源組件。
88. —種液體處理系統(tǒng)，包含如權(quán)利要求83 85中任一項(xiàng)所述的放射源模組。
89. —種液體處理系統(tǒng)，包含多個(gè)如權(quán)利要求83 85中任一項(xiàng)所述的放射源模組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紫外射燈。該紫外射燈包含一個(gè)基本上密封的空腔，其包含含汞的材料；位于密封空腔內(nèi)的燈絲；以及與燈絲接觸的電控制元件，該電控制元件的作用在于將含汞的材料的溫度調(diào)節(jié)或保持在預(yù)定的溫度。該結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明的紫外射燈可以以最佳效率工作而無需額外的組件以向含汞材料提供熱量或除去熱量。
文檔編號(hào)H01J61/95GK101253600SQ200680031450
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者吉姆·弗雷澤, 約瑟夫·埃爾庫, 邁克爾·沙什基斯 申請(qǐng)人:特洛伊科技有限公司