CH680246A5 - - Google Patents

Description

1

CH 680 246 A5

2

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochleistungsstrahler mit einem zumindest einseitig von einem Dielektrikum begrenzten Entladungsraum, der mit einem Gas gefüllt ist, das unter Entladungsbedingungen Strahlung aussendet, und einer einen Umrichter umfassenden Stromversorgungseinrichtung zur Speisung der Entladung.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUNdO UND STAND DER TECHNIK

Die zunehmende Verwendung von Hochleistungsstrahlern für Belichtungs-, Beschichtungsund Trockungsprozesse erfordert leistungsfähige, gleichzeitig wirtschaftliche Stromversorgungen zur Speisung der Entladung. Bei den bisherigen Stromversorgungseinrichtungen wurde auf solche zurückgegriffen, wie sie bei Ozonerzeugern seit langem bekannt sind. Sieht man von den mit Netzfrequenz betriebenen Ozonisatoren ab, so bestehen diese aus einem Umrichter mit steuerbarer Frequenz, Amplitude und/oder Kurvenform der Umrichterausgangsspannung und einem aufwendigen Hochspannungstransformator am Umrichterausgang. Dieser hat die Aufgabe, die in der Grösse von höchstens wenigen kV liegende Ausgangsspannung des Umrichters auf Werte anzuheben, die ausreichen, die Entladung in Gang zu halten bzw. sie überhaupt erst zu zünden.

Die Stromversorgungseinrichtungen von Hoch-ieistungsstrahlern stellen ähnliche Anforderungen an Frequenz und Amplitude der die Entladung speisenden Spannung, wobei die Betriebsfrequenz weit höher liegen kann als bei einem Ozonisator. Beispiele von derartigen Strahlern finden sich in der EP-A 0 254111. Die Höhe der Spannung kann dabei jedoch kleiner sein, liegt aber regelmässig über denjenigen Werten (typisch um 5 kVolt), die ein technisch und wirtschaftlich ausgelegter Umrichter zu liefern in der Lage ist.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hochleistungsstrahler mit einer Stromversorgungseinrichtung anzugeben, welche ohne einen aufwendigen Umrichter und ohne Hochspannungstransformator auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Auf diese Weise lassen sich handelsübliche Stromversorgungseinrichtungen, vorzugsweise Schaltnetzgeräte oder Frequenz-Generatoren mit nachgeschaltetem Leistungsverstärker, mit Ausgangsspannungen um 500 Volt verwenden.

Es ist vorteilhaft, die praktisch rein kapazitive Last, welche der Strahler darstellt, durch Parallelschalten einer Zusatzkapazität noch zu vergrös-sern. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die wirksamen Kapazitäten des gezündeten Strahlers und des ungezündeten Strahlers nur wenig voneinander unterscheiden. Diese Zusatzkapazität, welche im Prinzip nur die Kapazität des gelöschten Strahlers vergrössert, dient gleichzeitig als Energiespeicher für die Zündphase des Strahlers.

Anstelle einer Zusatzkapazität könnte auch nach Zündung des Strahlers die Frequenz des speisenden Stromes oder die Serieninduktivität verändert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematisierter Form einen UV-Hochleistungsstrahler mit Stromversorgungseinrichtung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung der Spannungsüberhöhung am Strahler als Funktion der Frequenz;

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung des Leistungsfaktors des Strahlers als Funktion der Frequenz.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist ein UV-Hochleistungsstrahier generell mit der Bezugszahl 1, die zugehörige Stromversorgungseinrichtung mit 2 bezeichnet. Diese Stromversorgungseinrichtung, im folgenden allgemein mit «Umrichter» bezeichnet, besteht entweder aus einem sogenannten Schaltnetzgerät oder einem Frequenzgenerator mit nachgeschaltetem Leistungsverstärker. Wesentlich dabei ist, dass dieser Umrichter bei Speisung mit technischem Wechselstrom einen Ausgangsstrom mit höherer Frequenz - typisch im Bereich kHz bis etwa 1 Mhz zu liefern imstande ist, wobei die Ausgangsspannung und/oder die Frequenz des Ausgangsstroms einstellbar sein sollte. Der Strahler 1 besteht im wesentlichen aus einem abgeschlossenen Entladungsraum 3, der mit einem Gas oder Gasgemisch gefüllt ist, das unter Enladungsbedingungen UV-Strahlung aussendet. Beispiele derartige Füllgase sind in dem eingangs genannten Patentdokument aufgelistet. Der Entladungsraum 3 ist auf beiden Seiten begrenzt von UV-durchlässigen Dielektrika 4 und 5, z.B. aus Quarzglas, auf welche äussere, UV-transparente Elektroden 6 und 7 aufgebracht sind. Die Elektrode 7 ist direkt, die Elektrode 6 ist über eine Induktivität 8 sind an die beiden Anschlüsse des Umrichters 2 angeschlossen. Eine Zusatzkapazität 9 ist parallel zum Strahler 1 zuschaltbar. Schon aus der schematischen Darstellung des Strahlers 1 erhellt, dass der Strahler für den Umrichter eine Last mit hohem kapazitivem Anteil darstellt.

Die Diagramme gemäss Fig. 2 und 3 verdeutlichen den Einfluss der Frequenz auf die Spannungsüberhöhung (Fig. 2) bzw. den Leistungsfaktor (Fig. 3) bei einem Strahler, der aus einem Frequenzgenerator mit nachgeschaltetem Leistungsverstär-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 680 246 A5

ker mit einer Spannung von 130 Ve« gespeist wurde und einen Entladungsspalt von 3 mm und Quarzdielektrika 4 und 5 von je 1,5 mm Dicke mit einer Dielektrizitätskonstanten von 3,7 aufwies. Die Kurvenzüge A geben dabei den theoretischen Verlauf, die Kurvenzüge B den gemessenen Verlauf wieder.

Um den Strahler ständig im gewünschten Lei-stungsfaktor-Bereich betreiben zu können, kann es notwendig sein, entweder die Frequenz der Umrichterausgangsspannung zu variieren, oder der Induktivität eine Zusatzinduktivität 8a parallel zu schalten oder beide Massnahmen gleichzeitig zu ergreifen.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Hochleistungsstrahler mit einem zumindest einseitig von einem Dielektrikum (4, 5) begrenzten Entladungsraum (3), der mit einem Gas gefüllt ist, das unter Entladungsbedingungen Strahlung aussendet und einer einen Umrichter umfassenden Stromversorgungseinrichtung (2) zur Speisung der Entladung, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler (1 ) nur unter Zwischenschaltung einer Serieninduktivität (8) unmittelbar am Umrichterausgang angeschlossen ist und bei einem Leistungsfaktor nahe 1 betreibbar ist, so dass an seinen Elektroden (6, 7) eine Spannungsüberhöhung von mindestens 5 auftritt.

2. Strahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Strahler (1) eine Zusatzkapazität (9) geschaltet ist.

3. Strahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Umrichter Mittel zur Veränderung der Frequenz seiner Ausgangsspannung vorgesehen sind.

4. Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Serien-Induktivität (8) eine Zusatzinduktivität (8a) geschaltet ist.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3