Способ расширения зоны эффективного излучения ртутных ламп
EXPANSION METHOD OF EFFECTIVE MERCURY LAMP EMITTING ZONE

Изобретение может быть использовано при расширении зоны эффективного излучения ртутных ламп, обеспечивающих гарантированную для каждого потребителя индивидуальную дозу ультрафиолетового излучения ламп в оборудовании, применяемом в салонах- красоты, студиях загара, а также физиотерапевтических кабинетах медицинских и профилактических учреждений.
По данным литературы известен патент RU 2470496 С2, Н05В 37/02 «Система и способ управления осветительными приборами», технический результат которого заключается в повышении эффективности управления осветительными приборами. Система имеет один или более датчиков света для сбора данных датчиков для осуществления оптической обратной связи и пользовательский интерфейс для обеспечения опорных данных, представляющих требуемый смешанный свет. Система также имеет контроллер для преобразования либо данных датчиков, либо опорных данных в координатное пространство другого из этих типов данных и для определения разности между данными датчиков и опорными данными в этом координатном пространстве.
Недостатками указанного способа является использование обратной связи по световым потокам осветительных приборов, требующей обязательное наличие датчиков света, усложняющих систему управления, и контроллер для обработки данных с датчиков для получения заданного качества смешанного света, что не требуется в фототерапевтических установках с жестко заданным спектром излучения.
Также известен патент RU 2470496 С2, Н05В 37/02 «Способ и устройство для увеличения диапазона регулирования освещенности твердотельных приборов», в котором результат достигается тем, что система для управления уровнем светоотдачи твердотельной осветительной нагрузки, управляемой регулятором освещенности, включает в себя детектор фазовых углов и преобразователь питания. Детектор фазовых углов выполнен с возможностью измерения фазового угла регулятора освещенности на основе выпрямленного напряжения с регулятора освещенности и определения сигнала управления мощностью на основе сравнения измеренного фазового угла с заданным. При этом за счет обратной связи по фазовому углу регулирования качественно осуществляется работа при низком требуемом уровне освещенности.
Недостатком указанного способа является то, что при его использовании принимается пропорциональная зависимость светового потока от потребляемой источником мощности, что не соответствует действительности для ртутных ультрафиолетовых ламп, изменяющих величину светоотдачи, доводящих ее за время эксплуатации до уровня неработоспособности, при одной и той же потребляемой мощности.
Техническим результатом предлагаемого нами способа расширения зоны эффективного излучения ртутных ламп является увеличение длительности стабильного светового потока и повышение качества их работы путем обеспечения гарантированной индивидуальной дозы ультрафиолетового излучения потребителям.
Технический результат достигается тем, что в данном способе для расширения зоны гарантированного изготовителем периода работоспособности выполняется разделение зоны на начальный и последующие временные интервалы эффективного излучения. Длительность интервалов коррелирует с характеристиками ламп и фиксируется в оборудовании таймером с начала их работы. В начальном интервале с высоким уровнем светоотдачи, превышающим его среднее значение за гарантированный срок службы, интенсивность излучения снижается регулятором, работающим в течение времени, заданного таймером. По завершении начального и последующих интервалов, таймер изменяет задание для регулятора интенсивности излучения системы управления в следующем интервале, которая поддерживает среднее значение излучения на эффективном уровне.
Предварительно для разделения периода работоспособности на начальный и последующие интервалы эффективного излучения используются характеристики временной зависимости уровня излучения ртутных ламп от времени их работы, а также связь уровня излучения с величиной поступающей на лампы мощности для каждого интервала.
Способ расширения зоны эффективного излучения ртутных ламп поясняется чертежами, приведенными на фиг. 1-5
На фиг. 1 представлена характеристика временной зависимости уровня излучения ртутных ламп в процессе их использования с постоянной величиной мощности электрической энергии и разделение ее на временные интервалы,
где: Ф - величина светового потока лампы;
t - время работы лампы;
1
2
3
t, t, t - время окончания первого, второго и третьего интервалов;
Э
Ф - эффективное значение светового потока;
СР1
СР2
СР3
Ф, Ф, Ф - среднее значение светового потока для каждого интервала.
На фиг. 2. представлена зависимость уровня излучения ртутных ламп от величины, поступающей на них мощности для каждого интервала, где:
Р
К
Н
К=Р/Р - коэффициент нагрузки лампы;
1
1
1
1, 2, 3, 4 - характеристики при постоянной по величине номинальной мощности электрической энергии на входе лампы;
2
2
2
1, 2, 3, 4 - характеристики при переменной по величине для каждого интервала мощности электрической энергии на входе лампы.
На фиг. 3 представлен относительный уровень подаваемой на лампы мощности для различных интервалов.
На фиг. 4 представлена скорректированная регулированием зависимость уровня излучения ртутных ламп при поддержании в процессе их использования среднего для каждого временного интервала эффективного значения этого уровня.
На фиг. 5 представлена структурная схема системы управления, обеспечивающая поддержание в процессе работы среднего для каждого временного интервала эффективного уровня излучения ртутных ламп, где:
ПРА - пускорегулирующая аппаратура;
Т - таймер;
Л - ртутная лампа.
В процессе эксплуатации ртутных ламп их световой поток (Ф) не остается постоянным по величине, а со временем снижается. Это связано с неблагоприятным температурным воздействием на применяющееся в ртутных лампах кварцевое стекло, ухудшающим его светотехнические показатели. Отрицательным фактором для них является также разрушение электродов ламп электронами и ионами плазмы. В целом снижение светоотдачи ртутными лампами подтверждается их паспортными данными производителей. Так для ламп типа FR79T12 180W VHO РН производителя WOFF SYSTEM Turbo 33/180R 2.0m NE/AR при рекомендуемом сроке службы ламп 1000 часов в паспорте указано, что уже через 500 часов работы мощность светового потока снижается на 20% - 30%. Такое снижение естественно не гарантирует потребителю получение требуемой дозы облучения даже в пределах половины от рекомендованного срока работы и, тем более, в течение всех 1000 часов.
Э
СР1
СР2
СР3
Заявленный способ осуществляется следующим образом: характеристику зависимости светового потока от времени использования лампы разделяют на временные интервалы (фиг. 1). Опорной величиной светового потока для первого интервала (Ф) принимается его значение через 50-70 часов работы лампы, в течении которых величина светового потока изменяется наиболее интенсивно от его начального значения. Последующие интервалы характеризуются не более чем 20% изменением величины светового потока в их пределах. При этом каждый из интервалов имеет свое снижающееся со временем среднее значение светового потока Ф, Ф, Ф (среднее значение светового потока для каждого интервала).
Э
Э
Превышение относительно Ф среднего значения светового потока для первого интервала снижается до Ф за счет подачи на лампу меньшей мощности от пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). Величина этой мощности определяется по кривым зависимости среднего значения светового потока от коэффициента нагрузки лампы (фиг. 2)
1
Р
Н
P=К⋅Р
где:
1
P - поступающая на лампу мощность электроэнергии в первом интервале;
Р
К - коэффициент нагрузки лампы;
Н
Р - номинальная мощность лампы.
Р
1
Н
2
1
Э
2
Уменьшение поступающей на лампу мощности электроэнергии в первой зоне благоприятно влияет на светотехнические показатели лампы, что положительно отражается на зависимости величины светового потока от коэффициента нагрузки К во второй зоне, переводя лампу с характеристики 2, полученной при питании лампы в первой зоне номинальной мощностью Р, на характеристику 2, полученной при питании лампы в первой зоне пониженной мощностью Р При этом среднее значение светового потока во втором временном интервале Ф также может быть получено при пониженном поступающей на лампу уровне электрической энергии Р. Для каждого из последующих интервалов уровень электрической энергии определяется выражением
К
РК
Н
Р=К⋅Р
где:
К
Р - поступающая на лампу мощность электроэнергии в К-ом интервале;
РК
К - коэффициент нагрузки лампы для К-ого интервала.
Р
Н
РК
Значение К для каждого из интервалов представлено на фиг. 3. Зависимость светового потока от времени при регулировании ламп по интервалам представлена на фиг. 4. После выхода для одного из интервалов на номинальное значение мощности Р(К=1), для последующего гарантированного производителем времени работы лампы мощность питающей электрической энергии остается неизменной при меньшем снижении светового потока, чем при питании лампы номинальной мощностью весь период ее эксплуатации.
Предварительное разделение временной характеристики ртутной лампы на временные интервалы позволяет определить длительность каждой из них и занести эту информацию в таймер, начинающий отсчет времени с момента начала эксплуатации ламп. Таймер по окончании времени каждого из интервалов изменяет задание пускорегулирующей аппаратуре на величину подающейся на лампу электрической энергии для следующего интервала.
Таким образом, расширение зоны эффективного излучения ртутных ламп осуществляется управлением подаваемой на лампы мощности электрической энергии в соответствии с временными интервалами их работы, определяемыми таймером, осуществляющим контроль времени работы ламп с начала их эксплуатации и изменяющим задание для каждого из интервалов на подающуюся на лампы мощности электрической энергии.
Предложенный способ расширения зоны эффективного излучения ртутных ламп, обеспечивает гарантированную для каждого потребителя индивидуальную дозу ультрафиолетового излучения ламп в оборудовании, применяемом в салонах- красоты, студиях загара, а также физиотерапевтических кабинетах медицинских и профилактических учреждений.