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EP2080423A1 - Method for operating a uv lamp - Google Patents

Method for operating a uv lamp

Info

Publication number
EP2080423A1
EP2080423A1 EP07816177A EP07816177A EP2080423A1 EP 2080423 A1 EP2080423 A1 EP 2080423A1 EP 07816177 A EP07816177 A EP 07816177A EP 07816177 A EP07816177 A EP 07816177A EP 2080423 A1 EP2080423 A1 EP 2080423A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lamp
voltage
ignition
frequency
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07816177A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marcel Kunz
Dieter Bischof
Reinhard Braun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pantec Engineering AG
Original Assignee
Pantec Engineering AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pantec Engineering AG filed Critical Pantec Engineering AG
Publication of EP2080423A1 publication Critical patent/EP2080423A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a UV lamp according to the preamble of claim 1 or 2.
  • Powerful UV lamps are used as UV lamps for a variety of purposes. For example, for drying and / or curing liquids, gels, adhesives, paints and paints. The UV radiation will cause a chemical reaction. For example, DNA strands can also be separated. In general, UV irradiation with such lamps can support chemical processes, as well as the exposure of photoactive materials (e.g., lithography), or fluorescence excitation of various materials (e.g., bill validators). This technique is mainly used for UV curable materials such as curable polymers, paints and adhesives.
  • Such UV lamps are designed according to the prior art as gas discharge lamps and are electrically powered and driven with appropriately suitable ballasts.
  • the characteristic of such powerful gas discharges require the operation to comply with certain measures.
  • the lamp is operated on the AC mains and connected in series with the lamp a choke to limit the current.
  • measures must be taken to ignite the gas discharge, such as the application of a voltage pulse to the discharge line to initiate the discharge. This is a voltage which is excessive compared to the burning voltage and which is applied for a short time and is no longer necessary after ignition has taken place. After ignition, the impedance of the discharge path is lower and the lamp continues to burn with the aid of the applied AC voltage.
  • ballasts for example traditional throttle controls, as well as increasingly, special electronic ballasts (EVG) are used for the control of a UV lamp.
  • KVG traditional throttle controls
  • EVG special electronic ballasts
  • ballasts must be able to provide the flat characteristic of a UV lamp - the burning voltage is almost independent of the current.
  • the conventional ballasts use the characteristic of the choke and are therefore connected in series to the 400V AC mains. For the adjustment of the lamp power single additional chokes are switched to it. This means, for example, with the switch open with 50% power to drive with the switch closed with 100% power.
  • a ignitor is needed to start the spotlight.
  • a compensation of the reactive current is necessary.
  • ballasts are large and heavy chokes, transducers and transformers with iron cores and due to the low frequency of 50Hz, components with high inductance values. High stray fields and thermal dependence of the electrical properties are further disadvantages. Each KVG unbalanced the three - phase network.
  • EP 0 741 503 A1 describes a circuit arrangement and a method for operating a high-pressure gas discharge lamp, in which operation is also to be possible with lower power than with rated power. It is proposed for nominal power to operate the lamp with a conventional ballast with low-frequency energy and to switch in operation with reduced power to a higher-frequency electronic ballast. This arrangement requires two ballasts and is therefore expensive. In addition, the power can only be adjusted in two stages, ie not be varied continuously.
  • the object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • the object of the present invention is to realize a method for operating a UV lamp, which enables a simplified and economical operation of the UV lamp using largely standardized components which comprises all the essential operating elements, including control for the operation of the lamp arrangement, in a single system and which can be easily integrated into a higher-level process control.
  • the arrangement for operating the UV lamp and the method itself should be simple and economical to implement.
  • the method according to the invention for operating a UV lamp comprises the following steps:
  • the electrical supply of the inverter is provided by a rectified voltage of the supply network
  • the inverter generates a bipolar supply voltage which can be adjusted in size by specifying a specific pulse width ratio, with a selectable adjustable frequency, both of which are specified by an electronic control; after the converter has been put into operation, the bipolar voltage is applied to the electrodes of the UV lamp and an ignition process is initiated on the discharge path of the UV lamp and the ignition carried out is monitored with the aid of the controller,
  • the UV lamp is burned in by detecting or determining the operating state of the UV lamp by means of monitoring means, and by the controller monitoring and processing the same and controlling the bipolar supply voltage and / or or adjusting and / or regulating its frequency at the converter until the burn-in phase is completed such that the predetermined lamp-specific parameters are observed,
  • the lamp power is specified without exceeding the permissible parameters, whereby the UV lamp reaches readiness for operation and the desired lamp power is set for the following phase of operation by varying the frequency and / or the voltage.
  • Control in the form of a peripheral interface for further process processing available.
  • This method allows a very smooth operation of the lamp and a very flexible process management with complete integration of all necessary conditions for safe operation in a single arrangement thanks to the voltage and frequency control of the inverter. It also makes it possible to operate different lamp types and outputs with the same concept. A scaling of the performance classes with standard components is thus given in a very large area.
  • the ignition process can be initiated with a separate ignition arrangement or an additional ignitor, by briefly applying or superimposing a voltage that is excessive with respect to the supply voltage as a voltage pulse with a sufficiently large voltage time area.
  • the proposed method with the control of the frequency and / or the output voltage of the inverter allows to completely dispense with such an additional ignitor.
  • the arrangement is greatly simplified and allows a gentle ignition of the lamp.
  • the current-limiting means are advantageously made of a series-connected throttle, which further simplifies the structure of the arrangement and additionally allows a voltage increase on the lamp to ignite in a simple manner when the electronic control for the ignition Frequency and voltage increases according to preset values until the ignition takes place.
  • the ignition process can be easily monitored, preferably by measuring the voltage dip and / or the increase in current at the lamp or in the supply lines or on the inverter, or with a light sensor. Should the ignition be unsuccessful, one or more additional ignition events can be initiated automatically, as required, until a stable, stable operating state is achieved.
  • the operating power of the lamp is set or regulated with the frequency according to the higher specification or according to a profile with the control.
  • a movable shutter can be operated as a shutter in front of the lamp by means of the controller according to the process specifications. This shutter can be opened, for example, the UV radiation of the lamp as soon as the burn-in phase is over and stable operation is ensured, and closed in a targeted manner after the dose has been delivered to the workpiece to be machined.
  • the controller itself advantageously has an interface which makes it possible to connect the system to another external, higher-level process control. It thus becomes possible to construct the system in modular form as an independent unit and to reliably operate and monitor the UV lamp with all its operating parameters.
  • FIG. 1 shows schematically a preferred circuit arrangement of the power supply and control system for the operation of UV gas discharge lamps
  • Lamp with preferred ignition with the help of the voltage frequency Ignition process by the controlled inverter with corresponding steps according to the characteristic of Figure 2;
  • FIG 4 as Figure 2, but with external separate ignitor.
  • Fig. 6 Schematically a circuit arrangement of the supply and control system for the operation of UV gas discharge lamps with a preferred separate ignitor as a starting aid;
  • FIG. 7 shows in detail a preferred circuit arrangement for a Zünd arrivingn- circuit of a Zündauss according to the arrangement of Figure 6.
  • a converter 1 is used as a ballast with a full bridge 4, which converts the input voltage 2, 2 'into a bipolar voltage with a predefinable frequency and voltage and at the output 16, 16' of the inverter 1 for the lamp 8 makes available.
  • the lamp 8 is connected via the supply lines 17, 18, 19 to the outputs 16, 16 'of the converter via a series-connected throttle 13 as a current limiting element. It is also possible to provide other current-limiting means than the throttle 13, such as, for example, directly inside the converter 1.
  • the throttle 13 is a particularly easy-to-implement component and it is robust and is therefore used with preference.
  • the full bridge 4 is operated via a driver circuit 3 and controlled by the control unit 14 via the supply line 6 for the setpoint specifications such that frequency and voltage can be selected on the lamp 8 in a wide range.
  • the DC voltage 5 at the input 2, 2 'or the output voltage at the converter 1 is detected by the controller 14 and processed according to the setpoint specifications.
  • the lamp penstrom 7 measured and detected by the controller 14 and processed.
  • the controller 14 advantageously has an interface, for example with input and output lines 15, which enable a bus connection, for example a field bus, to a higher-level process control.
  • the UV lamp 8 is arranged in a cassette-type lamp holder 9.
  • a reflector 21 is arranged in the cassette-type lamp holder 9 in such a way that the radiation emitted by the UV lamp strikes bundled on the substrate and does not permit excessive heating of the substrate.
  • the cassette 9 is designed to be open in the front region where the workpieces to be treated are placed.
  • a swiveling aperture with a controlled drive is advantageously provided as a shutter 20, in order to be able to carry out the exposure of the workpiece with UV light in a targeted and controlled manner.
  • the drive of this shutter 20 is in turn controlled by the controller 14.
  • a temperature sensor 11 is provided in the region of the lamp, for example a platinum sensor, such as a PT 100, whose signal is again detected by the controller 14 and it is ensured that the lamp never thermally overloads becomes. It is also possible to provide other monitoring means 11, for example a sensor for detecting the UV emission of the UV lamp 8, or both methods can be combined in order to be able to control the operating state of the lamp at any time.
  • the controller 14 is advantageously designed as a programmable controller, such as a computer controller, a microcomputer controller or a PLC controller. With this control, the lamp can be gently ignited and operated at the desired operating values in compliance with the delicate operating requirements, and these are constantly monitored for correct operation. In addition, alteration-related changes can be compensated automatically by the controller 14 by tracking the parameters of power or time of the UV exposure in one or in combination. Additive- lend this can be specified or corrected with the shutter 20. The method makes it possible to implement a flexible and application-specific method.
  • an external ignition device 12 is shown in Figure 1 which emits an ignition voltage via the lamp 8 and can also be coordinated by the controller 14.
  • This type of ignition can be used for individual dedicated dopes or specific lamp geometries. Although the operation of this type of ignition is somewhat less light bulbs, as the ignition directly with the controlled frequency and voltage variation of the inverter voltage itself, which is referred to here as internal ignition.
  • the internal ignition is based on the procedure that over time a defined frequency and output voltage (URMS_OUT) is set up.
  • This method of igniting the UV lamp 8 requires the inverter 1 and the choke 13, 31 as the only power components.
  • the course of the voltage as a function of time is shown in FIG. 2 and the variation of the frequency in FIG Voltage and frequency creates a voltage - time surface which causes the UV lamp 8 to ignite. It uses the property of the voltage overshoot of a series resonant circuit, formed from the inductance of the choke 13, 31 and the capacity of the UV lamp 8, from.
  • the UV lamp 8 can be considered idealized as a parallel connection of a capacitance and an ohmic resistor, wherein the capacitance changes after the ignition.
  • This idealization of the UV lamp is essentially defined by the lamp geometry and filling.
  • the ignition of the UV lamp 8 takes place at a voltage that occurs both when reaching the positive and when reaching the negative voltage.
  • the idea according to the invention thus lies in the combination of the three components and a special method of varying the lamp voltage in combination with the frequency.
  • Outgoing from point A is preferably continuously the frequency and at the same time the rms value of the output voltage at the inverter 1 is varied or increased. These are increased until an ignition takes place and the transition from the glow discharge to the arc discharge B, ti is detected.
  • the transition from B to D manifests itself in a very high current increase and can therefore be easily detected.
  • the transition is in a known and repeatable frequency range F1, t1 to F2, t2. If the radiator could not be ignited, the controller 14 aborts the process at point C, t2. After a short dwell time, the ignition process is restarted, for example restarted at point A.
  • the voltage curve V1, t1 to V2, t2 corresponding to the representation in FIG. 2.
  • the discharge current and / or the voltage is regulated to a defined value until the required operating point of the UV radiator 8 (temperature, power) is reached, that is to say at point E.
  • the lamp 8 is set directly to the required nominal power F. From this point on the lamp 8 is ready for use, e.g. With dimming the power can be changed by varying the frequency to point G. Shown here as a reduction in frequency.
  • the phases point G to H, K to L can be defined as actual production phase or process phase. In this phase, the shutter 20 is selectively opened and closed again after reaching the process window.
  • a standby state is activated at point H by increasing the frequency F and lowering the voltage V, thereby lowering the power and disabling it again at point J, for example.
  • this standby phase HJ the shutter 20 is closed and the workpiece is changed for the next treatment, without the sensitive UV lamp 8 having to be switched off and re-ignited.
  • This standby phase can also be used in translating presses during the retraction phase.
  • the power can also be set by adjusting or regulating the voltage or it can also be specified in combination with the frequency variation by appropriate control of the inverter 1 with the control unit 14.
  • the voltage is adjusted at the inverter by setting a corresponding pulse width ratio, whereby the choke above the lamp shows a medium DC voltage reading.
  • the voltage waveform and the frequency response is shown analogously when an external ignitor 12 is used for ignition.
  • the ignition takes place here by superposing an excessive voltage, for example a voltage pulse, in the point D, ti wherein the inverter is operated at a fixed predetermined frequency and voltage to the lamp 8 and after ignition, as described above, the power values for the baking phase and the Operation is set or regulated by specifying the frequency and the voltage.
  • an external ignition device 12 is preferably operated over all phases of operation at a constant frequency, for example at a few hundred Hz, e.g. 250Hz.
  • Table 3 For a specific converter, reactor, UV lamp configuration, another numerical example for a voltage-frequency characteristic is given in the following table 3 for which the operating points according to FIGS. 2 and 3 are run through: Table 3:
  • the method is particularly suitable for lamp operating powers in the range of 0.5 to 30 KW at current values of 1A to 6OA.
  • the converter 1 without the ignition, at least voltages in the range of 10 to 1600V, preferably in the range of 10V to 500V and preferably variable generated and can deliver.
  • the arrangement must be such that the ignition voltage at the lamp 8 is greater than 800V, preferably greater than 1000V, but not more than 6000V.
  • the frequency of the output voltage of the inverter 1 should be within the range of 1 Hz to 100 kHz, preferably in the range of 1 Hz to 10 kHz and variable.
  • the bipolar voltage is in this case substantially symmetrical and advantageously substantially rectangular.
  • the feeding of the lamp 8 is advantageously carried out by a single inverter 1 and it is used with advantage a commercially available standard component.
  • This phase includes power control and / or control, preferably current regulation. This phase continues until thermally sufficient conditions are reached.
  • the conditions within the cassette 9 are of interest, and here too, in particular those of the UV lamp 8.
  • the power variation can be adjusted by adjusting the frequency and / or output voltage.
  • the standby power is set by adjusting the output voltage and / or frequency.
  • an external ignition device 12 can be completely dispensed with.
  • the voltage at the converter output 16, 16 ' is varied in such a way that frequency and voltage reach a value (voltage time area) defined for the ignition of the UV lamp 8, which fulfills the ignition conditions.
  • the UV lamp 8 is ignited with fewer components and gentler.
  • the programmable controller 14, such as a PLC may provide additional functions such as shutter 20, communication, and the like.
  • a bus connection (Profibus, Ethernet, 7) enables a connection to a higher-level controller.
  • controller 14 makes it possible to adapt important operating parameters, which shift due to aging, in order to ensure optimum conditions for the curing process over the lamp life.
  • an external ignition device is preferred in order to achieve reliable ignition, as shown schematically in FIG.
  • Such lamps for example, have a smaller diameter or a different doping which makes the ignition more difficult.
  • the advantage of this ignition aid (36) is that only low power components are used by the only auxiliary power but not the operating current for the UV lamp flows.
  • an additional, external ignition device 12 is connected as a starting aid in the power circuit with the negative line 39 and the positive line 40.
  • the ignition device 12 includes a transformer 30 with two windings 31, 32 which are coupled via a ferromagnetic core and an electrical circuit of the Zünd Anlagennbesciens 36.
  • the one winding is formed as a main winding 31 which forms the function of the throttle 13, 31 as a current-limiting element and in Series in one of the lamp leads 39, 40 is connected. It does not matter if this throttle 13, 31 is integrated into the negative line 39 or the positive line 40.
  • the transformer 30 with choke 31 and ignition coil 32 can be designed as a single component.
  • the second winding 32 represents the ignition winding and via this potential, a firing voltage via its two terminals 33, 34 is coupled.
  • the ignition voltage is provided at these two terminals 33, 34 by a Zünd Anlagennbe- circuit 36 which in turn a supply voltage from the Lampen connecting lines 39, 40 via its two terminals 35, 37.
  • This Zünd Anlagennbesciens 36 includes ahandsvervielfacheran Aunt, which from the on The lamp supply voltage provided by the inverter generates an increased voltage for safe ignition of the lamp. In most cases, a voltage doubling is preferred which is preferred.
  • a voltage limiter 46 it is advantageous to limit the ignition voltage across the feed line 17, 18, 39, 40 of the UV lamp 8 with a voltage limiter 46, so that the ignition voltage is essentially independent of the line length used, the UV lamp 8 nevertheless igniting safely can be.
  • a voltage limiter can also be provided directly in the Zünd Vietnamesenbesciens 36 via the feed terminals 35, 37.
  • the Zünd Anlagenbeschal- device 36 is operated via a switch 47 such that it is active only in the ignition phase and is deactivated in the operating phase of the lamp.
  • the schematic of a preferred arrangement for a Zünd Anlagenbesciens 36 is shown schematically in Figure 7.
  • the circuit for the voltage increase is preferably made of passive electronic components.
  • a suitable model tion is structured as follows. A capacitor and a diode are electrically connected in series, which in turn are connected in parallel with another separate series circuit of capacitor and diode. The two diodes are connected in anti-parallel.
  • On one side of the + terminal of the UV lamp 35 is connected and on the other side via an activation switch 47 - - connection of the UV lamp 37.
  • Parallel to + connection 35 and - terminal 37, a voltage limiter 46 is provided.
  • the polarities can, as already mentioned, also be reversed.
  • This Zünd Anlagennbesciens (36) can also be adapted with advantage with an additional auxiliary winding (32) to existing chokes (13) and thereby even retrofitted.
  • the ignition aid 12 is activated.
  • the capacitors are charged with a voltage doubling circuit until a defined voltage level is reached. The stored charge will be out of the
  • the two windings 31, 32 are used for the transformation of
  • Ignition voltage used From the ignition winding 32 to the main winding 31, the voltage is transformed up. The voltage of the transformed charge is at least so large that the ignition of the lamp 8 is made possible.
  • Main winding 31 is also used for smoothing the lamp current.
  • the required energy for the ignition (voltage-time area) is stored by charging the two capacitors 42, 43 to different voltage potentials.
  • the diodes 44, 45 and capacitors 42, 43 are connected so that a voltage multiplication (eg voltage doubling) arises. If the charge is sufficient large, that is, the charging voltage reaches a predetermined switching threshold of the voltage switch 41 so it is delivered to the ignition coil 32.
  • the ignition energy is up-converted with a conversion from the ignition coil 31 to the main coil 31.
  • the output voltage (ignition voltage) is limited with a voltage limit of 46
  • the ignition aid 12 is activated with a switch 47 during the ignition phase, in the operating phase it is deactivated. As long as the switch 47, the ignition aid 12 is activated in succession generates ignition pulses, which are defined in time by the wiring until the lamp 8 lights and the controller 14 via the switch 47, the ignition aid 47 is deactivated.
  • the preferred method of ignition with an external igniter 12 thus comprises at least the following steps: the ignition voltage is generated by charging at least two capacitors 42, 43 to voltage potentials to store the required energy for the ignition and that diodes 44, 45 with the capacitors 42, 43 are connected in such a way that at least one voltage doubling is achieved, and when the desired predetermined charging voltage reaches the corresponding switching threshold of a voltage switch 41, when turned on, it is output to the ignition winding 32 of the transformer 30 and thereby the ignition energy is converted by the ignition winding 32 to the choke 31, which forms the main winding, up-converted by predetermined value and the supply voltage to the UV - lamp 8 superimposed, whereby this is ignited, and the ignition, for example with a switch 47, during the ignition phase and activated in the operation phase is deactivated.
  • the UV system is an independent, complete system for controlling UV lamps, including temperature control and shutter control; - Use of a high-volume standard product with high quality, reliability, large performance classes, worldwide approvals, a large service network, guaranteed further development, significantly increases cost-effectiveness; - Use of an industrial bus interface (CANopen, Profibus); - Additional customer benefit in the form of a PLC for temperature control, shutter control, integrated PLC can be used by the end customer, eg for system control;
  • UV lamps are very sensitive to temperature influences.
  • the temperature has a decisive influence on the lifetime, light spectrum and the like. A fast, characteristic communication between actual temperature and nominal lamp power is therefore useful.
  • the lamp life can be determined by changing the ignition parameters over the operating time so that service interventions can be planned (for example in the case of color changes, ...) and need not be carried out when it is unfavorable.
  • the operating parameters of voltage and / or frequency during operation of the UV lamp and / or the shutter 20 may vary depending on the aging of the UV light.
  • Lamp be tracked by the controller 14 to predetermined values

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

A method for operating a UV lamp (8) comprising the following steps: - a converter (1) produces a bipolar feed voltage, current-limiting means (13) being provided, - the converter (1) is fed from the supply system and it produces an adjustable bipolar feed voltage with a pre-selectable adjustable frequency, both of which can be predetermined by an electronic controller (14), - an ignition operation (B, D) is introduced on the lamp (8) and the ignition (D) is monitored by the controller (14), - after the ignition (D) there follows a run-in phase (D, E), in which at least one of the parameters: temperature, voltage and current is detected by the controller (14) and the bipolar feed voltage and/or its frequency is adjusted using the converter (1) in such a way that the lamp parameters are maintained, - then the desired lamp power is predetermined for achieving operation readiness (E, F) by means of varying the frequency or the voltage for the purpose of adjusting the desired lamp power for the following operating phase (G, H).

Description

Verfahren zum Betrieb einer UV - Lampe Method for operating a UV lamp
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer UV - Lampe ge- mäss Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder 2.The invention relates to a method for operating a UV lamp according to the preamble of claim 1 or 2.
Leistungsstarke UV - Lampen werden als UV - Strahler für die verschiedensten Zwecke eingesetzt. Beispielsweise zum Trocknen und / oder Härten von Flüssigkeiten, Gelen, Klebstoffen, Lacken und Farben. Durch die UV - Bestrahlung wird hierbei eine chemische Reaktion hervorrufen. Beispielsweise können auch DNA Stränge aufgetrennt werden. Ganz generell können durch die UV - Bestrahlung mit derartigen Lampen chemische Prozesse unterstützt werden, wie auch die Belichtung von photoaktiven Materialien (z.B. Lithographie), oder Fluoreszenzanregung von verschiedenen Stoffen (z.B. bei Banknotenprüfer). Diese Technik wird vor allem für UV - härtbare Materialien eingesetzt, wie für härtbare Polymere, Lacke und Klebstoffe.Powerful UV lamps are used as UV lamps for a variety of purposes. For example, for drying and / or curing liquids, gels, adhesives, paints and paints. The UV radiation will cause a chemical reaction. For example, DNA strands can also be separated. In general, UV irradiation with such lamps can support chemical processes, as well as the exposure of photoactive materials (e.g., lithography), or fluorescence excitation of various materials (e.g., bill validators). This technique is mainly used for UV curable materials such as curable polymers, paints and adhesives.
Derartige UV - Lampen sind entsprechend dem Stand der Technik als Gasentladungslampen ausgebildet und werden mit entsprechend dafür geeigneten Vor- schaltgeräten elektrisch gespiesen und getrieben. Die Charakteristik derartiger leistungsstarken Gasentladungen erfordern für den Betrieb die Einhaltung bestimmter Massnahmen. Beim bekannten Betrieb wird die Lampe am AC - Netz betrieben und in Serie zur Lampe eine Drossel zur Strombegrenzung geschaltet. Zusätzlich müssen zum Start der Lampe Massnahmen zur Zündung der Gasentladung getroffen werden, wie das Anlegen eines Spannungspulses an die Entla- dungsstrecke zur Einleitung der Entladung. Dies ist eine gegenüber der Brennspannung überhöhte Spannung welche kurze Zeit angelegt wird und nach erfolgtem Zünden nicht mehr notwendig ist. Nach erfolgtem Zünden wird die Impedanz der Entladungsstrecke geringer und die Lampe brennt mit Hilfe der angelegten AC Spannung weiter. Gemäss Stand der Technik werden für die Ansteuerung eines UV-Strahlers konventionelle Vorschaltgeräte (KVG), Beispiel traditionelle Drosselansteuerungen, wie auch vermehrt, spezielle elektronische Vorschaltgeräte (EVG) eingesetzt. Die Vorschaltgeräte müssen aber in jeden Fall die flache Kennlinie einer UV-Lampe - die Brennspannung ist nahezu unabhängig vom Strom - zur Verfügung stellen können.Such UV lamps are designed according to the prior art as gas discharge lamps and are electrically powered and driven with appropriately suitable ballasts. The characteristic of such powerful gas discharges require the operation to comply with certain measures. In known operation, the lamp is operated on the AC mains and connected in series with the lamp a choke to limit the current. In addition to the start of the lamp measures must be taken to ignite the gas discharge, such as the application of a voltage pulse to the discharge line to initiate the discharge. This is a voltage which is excessive compared to the burning voltage and which is applied for a short time and is no longer necessary after ignition has taken place. After ignition, the impedance of the discharge path is lower and the lamp continues to burn with the aid of the applied AC voltage. According to the state of the art, conventional ballasts (KVG), for example traditional throttle controls, as well as increasingly, special electronic ballasts (EVG) are used for the control of a UV lamp. The In any case, ballasts must be able to provide the flat characteristic of a UV lamp - the burning voltage is almost independent of the current.
Die konventionellen Vorschaltgeräte (KVG) nutzen die Eigenschaft der Drossel und sind daher in Serie zum 400V AC - Netz geschaltet. Für die Verstellung der Lampenleistung werden einzelne weitere Drosseln dazu geschaltet. Das bedeutet, beispielsweise, bei geöffnetem Schalter mit 50% Leistung, bei geschlossenem Schalter mit 100% Leistung zu fahren. Zusätzlich zum Vorschaltgerät wird noch ein Zündgerät benötigt, um den Strahler zu starten. Zusätzlich ist eine Kompensation des Blindstromes notwendig.The conventional ballasts (KVG) use the characteristic of the choke and are therefore connected in series to the 400V AC mains. For the adjustment of the lamp power single additional chokes are switched to it. This means, for example, with the switch open with 50% power to drive with the switch closed with 100% power. In addition to the ballast, a ignitor is needed to start the spotlight. In addition, a compensation of the reactive current is necessary.
Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, dass eine stufenlose Einstellung der Lampenleistung nur sehr begrenzt möglich ist. Daher sind in der Vergangenheit verschiedene Abwandlungen zur Leistungsanpassung entstanden wie z.B. Transduktorbetrieb mit oder ohne Streufeldtrafo oder Step-Up Trafo.This known arrangement has the disadvantage that a stepless adjustment of the lamp power is only very limited possible. Therefore, in the past, various variations in power matching have arisen, e.g. Transducer operation with or without stray field transformer or step-up transformer.
Bei konventionellen Vorschaltgeräten handelt es sich um grosse und schwere Drosseln, Transduktoren und Transformatoren mit Eisenkernen und aufgrund der niedrigen Frequenz von 50Hz, um Komponenten mit hohen Induktivitätswerten. Hohe Streufelder und thermische Abhängigkeit der elektrischen Eigenschaften sind weitere Nachteile. Jedes KVG belastet das Dreiphasen - Netz unsymmetrisch.Conventional ballasts are large and heavy chokes, transducers and transformers with iron cores and due to the low frequency of 50Hz, components with high inductance values. High stray fields and thermal dependence of the electrical properties are further disadvantages. Each KVG unbalanced the three - phase network.
Um Nachteile der KVG's zu verbessern sind elektronische Vorschaltgeräte entstanden, mit dem Ziel die folgenden Verbesserungen zu erreichen: • Symmetrische Netzbelastung,In order to improve the disadvantages of CCGs, electronic ballasts have been developed with the aim of achieving the following improvements: • Symmetrical network load,
• Einstellbarkeit der Lampenleistung,• adjustability of the lamp power,
• Die Vorschaltgeräte sind kleiner und leichter,• The ballasts are smaller and lighter,
• Automatische Anpassung an die verschiedenen AC - Netze,• Automatic adaptation to the different AC networks,
• Die schnelle Pulsbarkeit der Leistung im Millisekunden-Bereich ermöglicht die Anpassung auch an schnelle diskontinuierliche Prozesse und führt somit zu Energieersparnis und geringerer Aufwärmung des Substrats bzw. des Werkstückes. Derartige EVG's sind in der Regel als Vollbrücken Inverter aufgebaut. Die Funktionsprinzipien der EVG's können in die zwei unterschiedlichen Systeme: niederfrequenter Rechteckbetrieb (z.B. 250Hz) und höherfrequenter Drosselbetrieb (z.B. 10OkHz) unterteilt werden. Für die Zündung der Gasentladung einer UV-Lampe kann einerseits das Überlagerungsprinzip mit Hilfe eines externen Zünders oder in Resonanz befindenden L/C - Schwingkreis unterteilt werden. In beiden Fällen jedoch sind zusätzliche Komponenten erforderlich, welches den Aufwand vergrö- ssert. In der EP 0 741 503 A1 wird beispielsweise eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckgasentladungslampe beschrieben, bei welchem ein Betrieb auch mit geringerer Leistung als mit Nennleistung möglich sein soll. Es wird vorgeschlagen für Nennleistung die Lampe mit einem konventionellen Vorschaltgerät mit niederfrequenter Energie zu betreiben und im Betrieb mit reduzierter Leistung auf ein höherfrequentes elektronisches Vorschaltgerät um zu schalten. Diese Anordnung benötigt zwei Vorschaltgeräte und ist deshalb aufwendig. Ausserdem kann die Leistung nur in zwei Stufen eingestellt werden, also nicht kontinuierlich variiert werden.• The fast pulsability of the power in the millisecond range allows the adaptation to fast discontinuous processes and thus leads to energy savings and less heating of the substrate or the workpiece. Such electronic ballasts are usually constructed as full bridges inverter. The operating principles of electronic ballasts can be subdivided into the two different systems: low-frequency square-wave operation (eg 250 Hz) and higher-frequency throttling operation (eg 10O kHz). For the ignition of the gas discharge of a UV lamp, on the one hand, the superimposition principle can be subdivided with the aid of an external igniter or L / C resonant circuit in resonance. In both cases, however, additional components are required, which increases the expense. For example, EP 0 741 503 A1 describes a circuit arrangement and a method for operating a high-pressure gas discharge lamp, in which operation is also to be possible with lower power than with rated power. It is proposed for nominal power to operate the lamp with a conventional ballast with low-frequency energy and to switch in operation with reduced power to a higher-frequency electronic ballast. This arrangement requires two ballasts and is therefore expensive. In addition, the power can only be adjusted in two stages, ie not be varied continuously.
Bei diesen bekannten Anordnungen und Verfahren zum Betrieb einer UV - Lampe müssen die einzelnen Komponenten jeweils an die Betriebsparameter und den verschiedenen Lampentypen speziell angepasst werden, wodurch eine Standardisierung derartiger Vorschaltgeräte nur bedingt möglich ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die bekannten Verfahren der Ansteuerung der Lampe nicht optimal sind für die Erzielung einer möglichst grossen Lampenlebensdauer und die Alterungseffekte der Lampe, also die Abnahme des Wirkungsgrades des UV - Strahlers, nicht berücksichtigt wird. Ausserdem sind kompakte Systeme, die eigenständig den ganzen Lampenbetrieb ermöglichen und direkt einbindbar in übergeordnete Prozesssteuerungen sind, nicht realisiert.In these known arrangements and methods for operating a UV lamp, the individual components must each be specially adapted to the operating parameters and the different lamp types, whereby a standardization of such ballasts is only partially possible. Another disadvantage is that the known methods of driving the lamp are not optimal for achieving the largest possible lamp life and the aging effects of the lamp, ie the decrease in the efficiency of the UV lamp is not taken into account. In addition, compact systems that independently enable the entire lamp operation and can be integrated directly into higher-level process controls are not realized.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Betrieb einer UV - Lampe zu realisieren, welches einen vereinfachten und ökonomischen Betrieb der UV - Lampe ermöglicht unter Verwendung von weitgehend standardisierten Komponenten welche alle wesentlichen Betriebselemente, inklusive Steuerung für den Betrieb der Lampenanordnung, in einem einzelnen System umfasst und welches einfach in eine übergeordnete Prozessteuerung einbindbar ist. Weiter soll durch das Verfahren die Betriebssicherheit und Lebensdauer der Lampe erhöht werden bei hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der zu erzielenden Betriebswerte. Ausserdem soll die Anordnung zum Betrieb der UV - Lampe und das Verfahren selbst einfach und wirtschaftlich realisierbar sein.The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, the object of the present invention is to realize a method for operating a UV lamp, which enables a simplified and economical operation of the UV lamp using largely standardized components which comprises all the essential operating elements, including control for the operation of the lamp arrangement, in a single system and which can be easily integrated into a higher-level process control. Next to be increased by the process, the reliability and lifetime of the lamp with high accuracy and reproducibility of the operating values to be achieved. In addition, the arrangement for operating the UV lamp and the method itself should be simple and economical to implement.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren zum Betrieb der UV - Lampe gemäss den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder 2 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung.The object is achieved with the method for operating the UV lamp according to the features of patent claim 1 or 2. The dependent claims relate to advantageous further embodiments of the invention.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb einer UV - Lampe umfasst die folgenden Schritte:The method according to the invention for operating a UV lamp comprises the following steps:
- über Zuleitungen wird eine bipolare Speisespannung an die Lampe angelegt, welche durch einen Umrichter erzeugt wird, wobei die Anordnung Strom begrenzende Mittel aufweist,via supply lines a bipolar supply voltage is applied to the lamp, which is generated by an inverter, the arrangement having current-limiting means,
- die elektrische Speisung des Umrichters erfolgt durch eine gleichgerich- tete Spannung des Versorgungsnetzes,- the electrical supply of the inverter is provided by a rectified voltage of the supply network,
- der Umrichter erzeugt eine in der Grosse einstellbare bipolare Speisespannung durch Vorgabe eines bestimmten Pulsbreitenverhältnis, mit wählbarer einstellbarer Frequenz, welche beide von einer elektronischen Steuerung vorgegeben werden, - nach der Inbetriebnahme des Umrichters liegt die bipolare Spannung an den Elektroden der UV - Lampe an und es wird ein Zündvorgang an der Entladungsstrecke der UV - Lampe eingeleitet und die erfolgte Zündung mit Hilfe der Steuerung überwacht,the inverter generates a bipolar supply voltage which can be adjusted in size by specifying a specific pulse width ratio, with a selectable adjustable frequency, both of which are specified by an electronic control; after the converter has been put into operation, the bipolar voltage is applied to the electrodes of the UV lamp and an ignition process is initiated on the discharge path of the UV lamp and the ignition carried out is monitored with the aid of the controller,
- nach der Zündung erfolgt eine Einbrennphase der UV - Lampe, indem der Betriebszustand der UV - Lampe mit Hilfe von Überwachungsmittel von der Steuerung erfasst oder bestimmt wird und dass die Steuerung diese überwacht und verarbeitet und die bipolare Speisespannung und / oder dessen Frequenz am Umrichter derart einstellt und / oder regelt, bis die Einbrennphase abgeschlossen ist derart, dass die vorgegebenen lampenspezifischen Parameter eingehalten werden,- after ignition, the UV lamp is burned in by detecting or determining the operating state of the UV lamp by means of monitoring means, and by the controller monitoring and processing the same and controlling the bipolar supply voltage and / or or adjusting and / or regulating its frequency at the converter until the burn-in phase is completed such that the predetermined lamp-specific parameters are observed,
- nach Abschluss der vorgegebenen Einbrennphase wird die Lampensol- leistung vorgegeben, ohne überschreiten der zulässigen Parameter, womit die UV - Lampe Betriebsbereitschaft erreicht und es wird über Variieren der Frequenz und / oder der Spannung die gewünschte Lampenleistung für die folgende Betriebsphase eingestellt,- After completion of the specified burn-in phase, the lamp power is specified without exceeding the permissible parameters, whereby the UV lamp reaches readiness for operation and the desired lamp power is set for the following phase of operation by varying the frequency and / or the voltage.
- die ablaufenden Schritte werden von der elektronischen Steuerung (14) kontrolliert und diese stellt die gewünschte Daten einer übergeordneten- The running steps are controlled by the electronic control (14) and this provides the desired data of a parent
Steuerung in Form einer peripheren Schnittstelle zur weiteren Prozessbearbeitung zur Verfügung.Control in the form of a peripheral interface for further process processing available.
Dieses Verfahren ermöglicht einen sehr sanften Betrieb der Lampe und eine sehr flexible Prozessführung mit vollständiger Integration aller erforderlichen Bedingungen für einen sicheren Betrieb in einer einzigen Anordnung dank der Spannungs und Frequenzsteuerung des Umrichters. Es wird dadurch auch möglich verschiedene Lampentypen und Leistungen mit demselben Konzept zu betreiben. Eine Skalierung der Leistungsklassen mit Standard komponeneten ist somit im einem sehr grossen Bereich gegeben.This method allows a very smooth operation of the lamp and a very flexible process management with complete integration of all necessary conditions for safe operation in a single arrangement thanks to the voltage and frequency control of the inverter. It also makes it possible to operate different lamp types and outputs with the same concept. A scaling of the performance classes with standard components is thus given in a very large area.
Der Zündvorgang kann mit einer separaten Zündanordnung oder einem zusätzlichen Zündgerät eingeleitet werden, durch kurzzeitiges anlegen bzw. überlagern einer gegenüber der Speisespannung überhöhten Spannung als Spannungspuls mit genügend grosser Spannungs- Zeitfläche. Das vorgeschlagene Verfahren mit der Steuerung der Frequenz und / oder der Ausgangsspannung des Umrichters ermöglicht auf ein solches zusätzliches Zündgerät vollständig zu verzichten. Dadurch wird die Anordnung stark vereinfacht und ein sanftes Zünden der Lampe ermöglicht. Die Strom begrenzenden Mittel bestehen mit Vorteil aus einer in Serie geschalteten Drossel, was den Aufbau der Anordnung weiter vereinfacht und zusätzlich eine Spannungsüberhöhung an der Lampe zum Zünden auf einfache Weise ermöglicht, wenn für den Zündvorgang die elektronische Steuerung die Frequenz und die Spannung nach vorgegebenen Werten erhöht bis die Zündung erfolgt. Der Zündvorgang kann einfach überwacht werden, vorzugsweise durch Messung des Spannungseinbruches und / oder des Stromanstieges an der Lampe oder in den Speisezuleitungen oder am Umrichter, oder mit einem Lichtsensor. Sollte die Zündung erfolglos sein, kann automatisch, nach bedarf ein oder mehrere weitere Zündvorgänge eingeleitet werden bis ein sicherer stabiler Betriebszustand erreicht wird. Die Betriebsleistung der Lampe wird mit der Frequenz entsprechend der übergeordneten Vorgabe oder nach einem Profil mit der Steuerung eingestellt oder geregelt. Zusätzlich kann eine bewegbare Blende als Shutter vor der Lampe mit Hilfe der Steuerung entsprechend den Prozessvorgaben betrieben werden. Dieser Shutter kann beispielsweise die UV - Strahlung der Lampe, sobald die Einbrennphase vorbei ist und stabiler Betrieb gewährleistet ist geöffnet werden und gezielt nach abgegebener Dosis auf das zu bearbeitende Werkstück wieder geschlossen werden. Die Steuerung selbst weist mit Vorteil ein Interface auf welches es ermöglicht das System an eine weitere externe, übergeordnete Prozessteuerung an zu binden. Es wird somit möglich, das System modulartig als eigenständige Einheit aufzubauen und die UV - Lampe mit all ihren Betriebsparametern zuverlässig zu betreiben und zu überwachen.The ignition process can be initiated with a separate ignition arrangement or an additional ignitor, by briefly applying or superimposing a voltage that is excessive with respect to the supply voltage as a voltage pulse with a sufficiently large voltage time area. The proposed method with the control of the frequency and / or the output voltage of the inverter allows to completely dispense with such an additional ignitor. As a result, the arrangement is greatly simplified and allows a gentle ignition of the lamp. The current-limiting means are advantageously made of a series-connected throttle, which further simplifies the structure of the arrangement and additionally allows a voltage increase on the lamp to ignite in a simple manner when the electronic control for the ignition Frequency and voltage increases according to preset values until the ignition takes place. The ignition process can be easily monitored, preferably by measuring the voltage dip and / or the increase in current at the lamp or in the supply lines or on the inverter, or with a light sensor. Should the ignition be unsuccessful, one or more additional ignition events can be initiated automatically, as required, until a stable, stable operating state is achieved. The operating power of the lamp is set or regulated with the frequency according to the higher specification or according to a profile with the control. In addition, a movable shutter can be operated as a shutter in front of the lamp by means of the controller according to the process specifications. This shutter can be opened, for example, the UV radiation of the lamp as soon as the burn-in phase is over and stable operation is ensured, and closed in a targeted manner after the dose has been delivered to the workpiece to be machined. The controller itself advantageously has an interface which makes it possible to connect the system to another external, higher-level process control. It thus becomes possible to construct the system in modular form as an independent unit and to reliably operate and monitor the UV lamp with all its operating parameters.
Die Erfindung wird nun anhand von Figuren schematisch und beispielsweise beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described schematically and by way of example with reference to FIGS. Show it:
Fig. 1 Schematisch eine bevorzugte Schaltungsanordnung des Speisungsund Steuerungssystems für den Betrieb von UV - Gasentladungs- lampen;1 shows schematically a preferred circuit arrangement of the power supply and control system for the operation of UV gas discharge lamps;
Fig. 2 Eine Spannungskennlinie für das Verfahren zum Betrieb einer UV -2 shows a voltage characteristic for the method for operating a UV
Lampe mit bevorzugter Zündung mit Hilfe des Spannungs- Frequenz Zündverfahrens durch den gesteuerten Umrichter;Lamp with preferential ignition using the voltage-frequency ignition method by the controlled inverter;
Fig. 3 Eine Frequenzkennlinie für das Verfahren zum Betrieb einer UV -3 shows a frequency characteristic for the method for operating a UV
Lampe mit bevorzugter Zündung mit Hilfe des Spannungs- Frequenz Zündverfahrens durch den gesteuerten Umrichter mit korrespondierenden Schritten entsprechend der Kennlinie nach Figur 2;Lamp with preferred ignition with the help of the voltage frequency Ignition process by the controlled inverter with corresponding steps according to the characteristic of Figure 2;
Fig. 4 wie Figur 2, aber mit externem separatem Zündgerät;Figure 4 as Figure 2, but with external separate ignitor.
Fig. 5 wie Figur 3, aber mit externem separatem Zündgerät;Figure 5 as Figure 3, but with external separate ignitor.
Fig. 6 Schematisch eine Schaltungsanordnung des Speisungs- und Steuerungssystems für den Betrieb von UV - Gasentladungslampen mit einem bevorzugten separaten Zündgerät als Zündhilfe;Fig. 6 Schematically a circuit arrangement of the supply and control system for the operation of UV gas discharge lamps with a preferred separate ignitor as a starting aid;
Fig. 7 im Detail eine bevorzugte Schaltungsanordnung für eine Zündhilfen- beschaltung eines Zündgerätes entsprechend der Anordnung nach Figur 6.7 shows in detail a preferred circuit arrangement for a Zündhilfen- circuit of a Zündgerätes according to the arrangement of Figure 6.
Eine vorteilhafte und bevorzugte Anordnung entsprechend der Erfindung ist im Schaltschema in Figur 1 dargestellt. Für den Betrieb der UV - Lampe 8 wird ein Umrichter 1 als Vorschaltgerät verwendet mit einer Vollbrücke 4, die die Eingangsspannung 2, 2' in eine bipolare Spannung mit vorgebbarer Frequenz und Spannung umwandelt und am Ausgang 16, 16' des Umrichters 1 für die Lampe 8 verfügbar macht. Die Lampe 8 ist über die Zuleitungen 17, 18, 19 mit den Ausgängen 16, 16' des Umrichters über eine in Serie geschaltene Drossel 13 als Strombegrenzungselement verbunden. Es können auch andere Strom begrenzende Mittel vorgesehen werden als die Drossel 13, wie beispielsweise direkt in- nerhalb des Umrichters 1. Die Drossel 13 ist ein besonders einfach zu realisierendes Bauelement und sie ist robust und wird somit bevorzugt eingesetzt. Die Vollbrücke 4 wird über eine Treiberschaltung 3 betrieben und von dem Steuergerät 14 über die Zuleitung 6 für die Sollwertvorgaben derart angesteuert, dass Frequenz und Spannung an der Lampe 8 in weiten Bereichen gewählt werden können. Die DC - Spannung 5 am Eingang 2, 2' oder die Ausgangsspannung am Umrichter 1 wird von der Steuerung 14 erfasst und entsprechend den Sollwertvorgaben verarbeitet. In gleicher Weise wird im Ausgangskreis, lastseitig der Lam- penstrom 7 gemessen und von der Steuerung 14 erfasst und verarbeitet. Die Steuerung 14 weist mit Vorteil eine Schnittstelle auf, beispielsweise mit Ein- und Ausgangsleitungen 15, die eine Busanbindung, beispielsweise ein Feldbus, an eine übergeordnete Prozessteuerung ermöglichen. Die UV - Lampe 8 ist in einer kassettenartigen Lampenhalterung 9 angeordnet. Ein Reflektor 21 ist so in der kassettenartigen Lampenhalterung 9 angeordnet, dass die von der UV - Lampe abgegebene Strahlung gebündelt auf dem Substrat auftrifft und keine übermässi- ge Erwärmung des Substrats zulässt. Zur Abgabe der UV - und IR Strahlung 10 ist die Kassette 9 im Frontbereich geöffnet ausgebildet wo die zu behandelnden Werkstücke platziert werden. Zwischen dieser Öffnung bzw. der Lampe 8 und dem Werkstück ist mit Vorteil eine einschwenkbare Blende mit gesteuertem Antrieb als Shutter 20 vorgesehen, um die Exposition des Werkstückes mit UV - Licht gezielt und gesteuert vornehmen zu können. Der Antrieb dieses Shutters 20 wird wiederum durch die Steuerung 14 kontrolliert. Um den thermischen Betriebszustand der Lampe 8 jederzeit überwachen zu können ist im Bereich der Lampe ein Temperatursensor 11 vorgesehen, beispielsweise ein Platinsensor, wie ein PT 100, dessen Signal wiederum von der Steuerung 14 erfasst wird und dafür gesorgt wird, dass die Lampe thermisch nie überlastet wird. Es können auch andere Überwachungsmittel 11 vorgesehen werden, beispielsweise ein Sensor zur Erfassung der UV - Emission der UV - Lampe 8 oder es können beide Methoden kombiniert werden, um den Betriebszustand der Lampe jederzeit kontrollieren zu können.An advantageous and preferred arrangement according to the invention is shown in the circuit diagram in Figure 1. For the operation of the UV lamp 8, a converter 1 is used as a ballast with a full bridge 4, which converts the input voltage 2, 2 'into a bipolar voltage with a predefinable frequency and voltage and at the output 16, 16' of the inverter 1 for the lamp 8 makes available. The lamp 8 is connected via the supply lines 17, 18, 19 to the outputs 16, 16 'of the converter via a series-connected throttle 13 as a current limiting element. It is also possible to provide other current-limiting means than the throttle 13, such as, for example, directly inside the converter 1. The throttle 13 is a particularly easy-to-implement component and it is robust and is therefore used with preference. The full bridge 4 is operated via a driver circuit 3 and controlled by the control unit 14 via the supply line 6 for the setpoint specifications such that frequency and voltage can be selected on the lamp 8 in a wide range. The DC voltage 5 at the input 2, 2 'or the output voltage at the converter 1 is detected by the controller 14 and processed according to the setpoint specifications. In the same way, in the output circuit, on the load side, the lamp penstrom 7 measured and detected by the controller 14 and processed. The controller 14 advantageously has an interface, for example with input and output lines 15, which enable a bus connection, for example a field bus, to a higher-level process control. The UV lamp 8 is arranged in a cassette-type lamp holder 9. A reflector 21 is arranged in the cassette-type lamp holder 9 in such a way that the radiation emitted by the UV lamp strikes bundled on the substrate and does not permit excessive heating of the substrate. To deliver the UV and IR radiation 10, the cassette 9 is designed to be open in the front region where the workpieces to be treated are placed. Between this opening or the lamp 8 and the workpiece, a swiveling aperture with a controlled drive is advantageously provided as a shutter 20, in order to be able to carry out the exposure of the workpiece with UV light in a targeted and controlled manner. The drive of this shutter 20 is in turn controlled by the controller 14. In order to be able to monitor the thermal operating state of the lamp 8 at any time, a temperature sensor 11 is provided in the region of the lamp, for example a platinum sensor, such as a PT 100, whose signal is again detected by the controller 14 and it is ensured that the lamp never thermally overloads becomes. It is also possible to provide other monitoring means 11, for example a sensor for detecting the UV emission of the UV lamp 8, or both methods can be combined in order to be able to control the operating state of the lamp at any time.
Neben einer Leistungsreduktion kann auch ein zusätzliches Kühlsystem vorgesehen werden. Die Steuerung 14 ist mit Vorteil als eine programmierbare Steuerung, wie eine Computersteuerung, eine Mikrocomputersteuerung oder eine SPS - Steuerung ausgebildet. Mit dieser Steuerung kann die Lampe schonend gezündet und betrieben werden bei den gewünschten Betriebswerten unter Einhaltung der heiklen Betriebsanforderungen, sowie diese laufend auf korrekten Betrieb überwacht werden. Ausserdem können alterungsbedingte Veränderungen über die Steuerung 14 automatisch kompensiert werden indem einer oder in Kombination die Parameter Leistung oder Zeit der UV - Exponierung nachgeführt wird. Zusatz- lieh kann dies mit dem Shutter 20 präzisiert oder korrigiert werden. Das Verfahren ermöglicht eine flexibles und applikationsspezifisches Verfahren zu realisieren.In addition to a reduction in performance, an additional cooling system can also be provided. The controller 14 is advantageously designed as a programmable controller, such as a computer controller, a microcomputer controller or a PLC controller. With this control, the lamp can be gently ignited and operated at the desired operating values in compliance with the delicate operating requirements, and these are constantly monitored for correct operation. In addition, alteration-related changes can be compensated automatically by the controller 14 by tracking the parameters of power or time of the UV exposure in one or in combination. Additive- lend this can be specified or corrected with the shutter 20. The method makes it possible to implement a flexible and application-specific method.
Als sehr geeignete weitere Möglichkeit für eine Zündeinrichtung ist in Figur 1 ein externes Zündgerät 12 dargestellt welches eine Zündspannung über die Lampe 8 abgibt und auch von der Steuerung 14 koordiniert werden kann. Diese Art von Zündung kann für einzelne bestimmte Dotierungen oder spezielle Lampengeometrien zur Anwendung kommen. Der Betrieb dieser Art der Zündung ist zwar etwas weniger Lampen schonend, wie das Zünden direkt mit der gesteuerten Frequenz- und Spannungsvariation der Umrichterspannung selbst, welche hier als interne Zündung bezeichnet wird.As a very suitable further option for an ignition device, an external ignition device 12 is shown in Figure 1 which emits an ignition voltage via the lamp 8 and can also be coordinated by the controller 14. This type of ignition can be used for individual dedicated dopes or specific lamp geometries. Although the operation of this type of ignition is somewhat less light bulbs, as the ignition directly with the controlled frequency and voltage variation of the inverter voltage itself, which is referred to here as internal ignition.
Die interne Zündung basiert auf dem Verfahren, dass über der Zeit eine definierte Frequenz und Ausgangsspannung (URMS_OUT) aufgesetzt wird. Dieses Verfahren zur Zündung der UV-Lampe 8 benötigt als einzige Leistungs-Komponenten den Umrichter 1 und die Drossel 13, 31. Der Verlauf der Spannung abhängig von der Zeit ist in Figur 2 dargestellt und der Verlauf der Frequenz in Figur 3. Diese Variation der Spannung und Frequenz erzeugt eine Spannungs - Zeitfläche, die die UV-Lampe 8 zur Zündung bringt. Sie nutzt die Eigenschaft der Spannungsüberhöhung eines Serieschwingkreises, gebildet aus der Induktivität der Drossel 13, 31 und der Kapazität der UV-Lampe 8, aus. Die UV-Lampe 8 kann als Parallelschaltung einer Kapazität und einem Ohmschen Widerstand idealisiert betrachtet werden, wobei die Kapazität nach der Zündung ändert. Diese Idealisierung der UV- Lampe ist im wesentlichen aus der Lampengeometrie und Füllung definiert. Die Zündung der UV-Lampe 8 erfolgt bei einer Spannung, die sowohl beim Erreichen der positiven als auch beim Erreichen der negativen Spannung erfolgt. Der erfin- dungsgemässe Gedanke liegt somit in Verbindung der drei Komponenten und einem speziellen Verfahren der Variation der Lampenspannung in Kombination mit der Frequenz.The internal ignition is based on the procedure that over time a defined frequency and output voltage (URMS_OUT) is set up. This method of igniting the UV lamp 8 requires the inverter 1 and the choke 13, 31 as the only power components. The course of the voltage as a function of time is shown in FIG. 2 and the variation of the frequency in FIG Voltage and frequency creates a voltage - time surface which causes the UV lamp 8 to ignite. It uses the property of the voltage overshoot of a series resonant circuit, formed from the inductance of the choke 13, 31 and the capacity of the UV lamp 8, from. The UV lamp 8 can be considered idealized as a parallel connection of a capacitance and an ohmic resistor, wherein the capacitance changes after the ignition. This idealization of the UV lamp is essentially defined by the lamp geometry and filling. The ignition of the UV lamp 8 takes place at a voltage that occurs both when reaching the positive and when reaching the negative voltage. The idea according to the invention thus lies in the combination of the three components and a special method of varying the lamp voltage in combination with the frequency.
Ausgehende vom Punkt A wird vorzugsweise kontinuierlich die Frequenz und gleichzeitig der Effektivwert der Ausgangsspannung am Umrichter 1 variiert oder erhöht. Diese werden so lange erhöht bis eine Zündung erfolgt und der Übergang von der Glimmentladung zur Bogenentladung B, ti erkannt wird. Der Übergang von B zu D äussert sich in einem sehr starken Stromanstieg und kann somit einfach erfasst werden. Für eine bestimmte Konfiguration und Dimensionierung der Anordnung aus Umrichter 1 , UV-Strahler 8 und Drossel 13 ist der Übergang in einem bekannten und wiederholbaren Frequenzbereich F1 , t1 bis F2, t2. Konnte der Strahler nicht gezündet werden so bricht die Steuerung 14 den Vorgang im Punkt C, t2 ab. Nach einer kurzen Verweilzeit wird der Zündvorgang neu, beispielsweise wieder im Punkt A gestartet. Dasselbe gilt für den Spannungsverlauf V1 ,t1 bis V2, t2 entsprechend der Darstellung in Figur 2.Outgoing from point A is preferably continuously the frequency and at the same time the rms value of the output voltage at the inverter 1 is varied or increased. These are increased until an ignition takes place and the transition from the glow discharge to the arc discharge B, ti is detected. The transition from B to D manifests itself in a very high current increase and can therefore be easily detected. For a particular configuration and sizing of the inverter 1, UV lamp 8 and choke 13 arrangement, the transition is in a known and repeatable frequency range F1, t1 to F2, t2. If the radiator could not be ignited, the controller 14 aborts the process at point C, t2. After a short dwell time, the ignition process is restarted, for example restarted at point A. The same applies to the voltage curve V1, t1 to V2, t2 corresponding to the representation in FIG. 2.
Für die Einbrennphase, welche die UV - Lampe 8 benötigt, wird der Entladungs - Strom und/oder die Spannung auf einen definierten Wert geregelt bis der erforderliche Betriebspunkt des UV-Strahlers 8 (Temperatur, Leistung) erreicht ist, also im Punkt E. Nach Ablauf der Einbrennphase E wird die Lampe 8 direkt auf die erforderliche Solleistung F gestellt. Ab diesem Zeitpunkt ist die Lampe 8 einsatzbereit, so kann z.B. mit Dimmung die Leistung durch Variieren der Frequenz verändert werden zu Punkt G. Hier als Reduktion der Frequenz dargestellt. Die Phasen Punkt G zu H, K zu L kann als eigentliche Produktionsphase oder Prozessphase definiert wer- den. In dieser Phase wird auch der Shutter 20 gezielt geöffnet und nach dem erreichten Prozessfenster wieder geschlossen. Ein Standby - Zustand wird beispielsweise im Punkt H aktiviert, indem die Frequenz F erhöht wird und die Spannung V gesenkt wird, wodurch die Leistung erniedrigt wird und im Punkt J beispielsweise wieder deaktiviert. In dieser Standby - Phase HJ ist der Shutter 20 geschlossen und es wird das Werkstück gewechselt für die nächste Behandlung, ohne dass die empfindliche UV - Lampe 8 ausgeschaltet und neu gezündet werden muss. Diese Standby - Phase kann auch in translativen Druckmaschinen während der Rückzugsphase verwendet werden.For the burn - in phase which the UV lamp 8 requires, the discharge current and / or the voltage is regulated to a defined value until the required operating point of the UV radiator 8 (temperature, power) is reached, that is to say at point E. Procedure of the baking phase E, the lamp 8 is set directly to the required nominal power F. From this point on the lamp 8 is ready for use, e.g. With dimming the power can be changed by varying the frequency to point G. Shown here as a reduction in frequency. The phases point G to H, K to L can be defined as actual production phase or process phase. In this phase, the shutter 20 is selectively opened and closed again after reaching the process window. For example, a standby state is activated at point H by increasing the frequency F and lowering the voltage V, thereby lowering the power and disabling it again at point J, for example. In this standby phase HJ, the shutter 20 is closed and the workpiece is changed for the next treatment, without the sensitive UV lamp 8 having to be switched off and re-ignited. This standby phase can also be used in translating presses during the retraction phase.
Für die Leistungsregelung oder Einstellung wird der frequenzabhängige Widerstand der Drossel mit Vorteil genutzt. Das heisst für eine Erhöhung der Ausgangsleistung muss die Frequenz reduziert werden: Punkt F zu G. Entgegenge- setzt gilt für eine Leistungsreduktion wird die Frequenz erhöht, Punkt E zu F oder H zu I. Wenn der Aufbau idealisiert betrachtet wird (UV-Strahler als ohmscher Verbraucher, Induktivität als R-L Kombination), so kann die Berechnung der Strahlerleistung ohne Kenntnis der Kenndaten des Strahlers errechnet werden. Für die Berechnung genügt der Strom I, die Frequenz f, die Ausgangsspannung des Inverters UOuτ und die Induktivität L der Drossel.For the power control or adjustment of the frequency-dependent resistance of the throttle is used with advantage. This means that the frequency must be reduced to increase the output power: Point F to G. Opposite If the construction is considered idealized (UV radiator as ohmic load, inductance as RL combination), then the calculation of the radiator output without knowing the characteristics of the Strahlers be calculated. For the calculation satisfies the current I, the frequency f, the output voltage of the inverter U O uτ and the inductance L of the throttle.
Die Leistung kann auch durch Einstellung oder Regelung der Spannung vorgegeben werden oder es kann dies auch in Kombination mit der Frequenzvariation vorgegeben werden durch entsprechende Ansteuerung des Umrichters 1 mit dem Steuergerät 14. Die Spannungseinstellung erfolgt beim Umrichter durch Einstellung eines entsprechenden Pulsbreiten - Verhältnis, wodurch nach der Drossel über der Lampe ein mittlerer DC - Spannungswert erscheint.The power can also be set by adjusting or regulating the voltage or it can also be specified in combination with the frequency variation by appropriate control of the inverter 1 with the control unit 14. The voltage is adjusted at the inverter by setting a corresponding pulse width ratio, whereby the choke above the lamp shows a medium DC voltage reading.
In den Figuren 4 und 5 ist analog der Spannungsverlauf und der Frequenzverlauf dargestellt wenn zur Zündung ein externes Zündgerät 12 eingesetzt wird. Die Zündung erfolgt hierbei durch Überlagerung einer überhöhten Spannung, beispielsweise einem Spannungspuls, im Punkt D, ti wobei der Umrichter mit einer fest vorgegebenen Frequenz und Spannung an der Lampe 8 betrieben wird und nach erfolgter Zündung, wie zuvor beschrieben die Leistungswerte für die Einbrennphase und den Betrieb durch Vorgabe der Frequenz und der Spannung eingestellt bzw. geregelt wird. Bei Verwendung eines externen Zündgerätes 12 als Zündhilfe wird die Anordnung bevorzugterweise über alle Betriebsphasen mit konstanter Frequenz betrieben, beispielsweise mit einigen hundert Hz, wie z.B. 250Hz.In Figures 4 and 5, the voltage waveform and the frequency response is shown analogously when an external ignitor 12 is used for ignition. The ignition takes place here by superposing an excessive voltage, for example a voltage pulse, in the point D, ti wherein the inverter is operated at a fixed predetermined frequency and voltage to the lamp 8 and after ignition, as described above, the power values for the baking phase and the Operation is set or regulated by specifying the frequency and the voltage. When using an external ignition device 12 as an ignition aid, the device is preferably operated over all phases of operation at a constant frequency, for example at a few hundred Hz, e.g. 250Hz.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die verschiedenen Zustände, wie sie in den Figuren 2 bis 5 dargestellt sind zur Übersicht aufgelistet: In the following Table 1, the various states, as shown in Figures 2 to 5 are listed for clarity:
Die oben aufgeführten Kennlinien sind nicht abschliessend aufgeführt. Das heisst z.B. nach dem Zünden D der UV-Lampe 8 kann diese jeden gewünschten Arbeitspunkt einnehmen. Zwischenwerte für die gewünschte Lampenleistung, für die Volleistung, für den Standby - Betrieb, den Shutterbetrieb und zu welchem Zeitpunkt können vom Benutzer entsprechend an der Steuerung 14 oder von der übergeordneten Prozessteuerung nach Bedarf vorgegeben werden.The characteristics listed above are not exhaustive. This means e.g. after the ignition D of the UV lamp 8, this can occupy any desired operating point. Intermediate values for the desired lamp power, for the full power, for the standby mode, the shutter mode and at which time can be specified by the user on the controller 14 or by the higher-level process control as required.
Anhand eines Beispieles werden nachfolgend wichtige Zahlenwerte in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Ausserdem sind die für den Betrieb wichtigen Arbeitsbereiche dargestellt, insbesondere für die wichtigsten Komponenten: Umrichter, Drossel und UV-Lampe und für eine externe Zündhilfe: Tabelle 2:By way of example, important numerical values are given below in Table 2 below. In addition, the important work areas are shown, especially for the most important components: inverter, choke and UV lamp and for an external ignition aid: Table 2:
Für eine spezifische Umrichter, Drossel, UV-Lampen Konfiguration wird ein weiteres Zahlenbeispiel für eine Spannungs- Frequenzkennlinie in der folgenden Tabelle 3 angegeben für welche die Arbeitspunkte entsprechend den Figuren 2 und 3 durchlaufen werden: Tabelle 3:For a specific converter, reactor, UV lamp configuration, another numerical example for a voltage-frequency characteristic is given in the following table 3 for which the operating points according to FIGS. 2 and 3 are run through: Table 3:
Das Verfahren ist besonders geeignet für Lampenbetriebsleistungen im Bereich von 0,5 bis 30 KW bei Stromwerten von 1A bis 6OA. Für die Betriebsphase, also wo die Lampe 8 im Leistungsbetrieb arbeitet, muss der Umrichter 1 ,ohne die Zündung, mindestens Spannungen im Bereich von 10 bis 1600V, vorzugsweise im Bereich von 10V bis 500V und vorzugsweise variierbar erzeugen und abgeben können. Für das Zünden muss die Anordnung derart ausgebildet sein, dass an der Lampe 8 die Zündspannung grösser als 800V erreicht wird, vorzugsweise grösser als 1000V, aber höchstens 6000V. Die Frequenz der abgegebenen Spannung des Umrichters 1 sollte innerhalb des Bereiches von 1 Hz bis 100KHz liegen, vorzugsweise im Bereich von 1 Hz bis 10Khz und variierbar sein. Die bipolare Spannung ist hierbei im wesentlichen symmetrisch und mit Vorteil im wesentlichen rechteck- förmig. Die Speisung der Lampe 8 erfolgt mit Vorteil durch einen einzelnen Umrichter 1 und es wird mit Vorteil eine käufliche Standard Komponente eingesetzt.The method is particularly suitable for lamp operating powers in the range of 0.5 to 30 KW at current values of 1A to 6OA. For the operating phase, ie where the lamp 8 operates in power mode, the converter 1, without the ignition, at least voltages in the range of 10 to 1600V, preferably in the range of 10V to 500V and preferably variable generated and can deliver. For ignition, the arrangement must be such that the ignition voltage at the lamp 8 is greater than 800V, preferably greater than 1000V, but not more than 6000V. The frequency of the output voltage of the inverter 1 should be within the range of 1 Hz to 100 kHz, preferably in the range of 1 Hz to 10 kHz and variable. The bipolar voltage is in this case substantially symmetrical and advantageously substantially rectangular. The feeding of the lamp 8 is advantageously carried out by a single inverter 1 and it is used with advantage a commercially available standard component.
Nach erfolgreicher Zündung D der UV-Lampe 8 wird diese somit in einen defi- nierten Betriebsbereich gebracht. Diese Phase beinhaltet eine Leistungs - rege- lung und / oder -Steuerung, vorzugsweise eine Stromregelung. Diese Phase hält so lange an bis thermisch ausreichende Bedingungen erreicht sind. Typischerwei- se sind vor allem die Bedingungen innerhalb der Kassette 9 von Interesse und auch hier insbesondere diejenigen der UV-Lampe 8.After successful ignition D of the UV lamp 8, this is thus brought into a defined operating range. This phase includes power control and / or control, preferably current regulation. This phase continues until thermally sufficient conditions are reached. Typischerwei- Above all, the conditions within the cassette 9 are of interest, and here too, in particular those of the UV lamp 8.
Für den normalen Betrieb (Produktion) kann die Leistungsvariation durch Verstellen der Frequenz und/oder Ausgangsspannung eingestellt werden. Die Standby- leistung wird durch verstellen der Ausgangsspannung und/oder Frequenz eingestellt.For normal operation (production), the power variation can be adjusted by adjusting the frequency and / or output voltage. The standby power is set by adjusting the output voltage and / or frequency.
Wird das interne Zündverfahren (Punkt A bis D) angewendet, so kann, wie erwähnt beispielsweise auf eine externe Zündeinrichtung 12 vollumfänglich verzich- tet werden. In diesem Fall wird die Spannung am Umrichterausgang 16, 16' derart variiert, dass Frequenz und Spannung einen für die Zündung der UV-Lampe 8 definierten Wert (Spannungs- Zeitfläche) erreicht, der die Zündbedingungen erfüllt. Mit diesem neuen Zündverfahren wird die UV-Lampe 8 mit weniger Komponenten und schonender gezündet. Mit dem Einsatz von handelsüblichen Baugruppen kann ein Kundennutzen in Form von Qualität (Standardprodukt), Flexibilität (SPS) und Skalierbarkeit (Leistungsklassen) geschaffen werden. Die programmierbare Steuerung 14, wie eine SPS, kann zusätzliche Funktionen wie Shutter 20, Kommunikation und dergleichen bereitstellen. Eine Busanbindung (Profibus, Ethernet,...) ermöglicht eine An- kopplung an eine übergeordnete Steuerung.If the internal ignition method (point A to D) is used, then, as mentioned, for example, an external ignition device 12 can be completely dispensed with. In this case, the voltage at the converter output 16, 16 'is varied in such a way that frequency and voltage reach a value (voltage time area) defined for the ignition of the UV lamp 8, which fulfills the ignition conditions. With this new ignition process, the UV lamp 8 is ignited with fewer components and gentler. With the use of commercially available modules, customer benefits in the form of quality (standard product), flexibility (PLC) and scalability (performance classes) can be created. The programmable controller 14, such as a PLC, may provide additional functions such as shutter 20, communication, and the like. A bus connection (Profibus, Ethernet, ...) enables a connection to a higher-level controller.
Innerhalb des gesamten Systems sind ausserdem gewisse Komponenten einer Alterung unterworfen und sind zudem relevant für die UV-Härtung (UV-Lampe, Spiegel). Die Steuerung 14 ermöglicht zusätzlich eine Anpassung von wichtigen Betriebsparameter die sich alterungsbedingt verschieben, um optimale Bedingun- gen für den Härtungsprozess über die Lampenlebensdauer zu gewährleisten.In addition, certain components are subject to aging throughout the system and are also relevant for UV curing (UV lamp, mirror). In addition, the controller 14 makes it possible to adapt important operating parameters, which shift due to aging, in order to ensure optimum conditions for the curing process over the lamp life.
Bei gewissen Typen von UV - Lampen wird allerdings eine externe Zündeinrichtung bevorzugt, um ein sicheres Zünden zu erreichen, wie dies schematisch in der Figur 6 dargestellt ist. Derartige Lampen haben beispielsweise einen kleineren Durchmesser oder eine andere Dotierung was die Zündung erschwert. Der Vorteil dieser Zündhilfe (36) ist, dass nur niederleistungs Komponenten verwendet werden durch die ausschliesslich Hilfsenergie nicht jedoch der Betriebsstrom für die UV-Lampe fliesst. Zu diesem Zweck wird eine zusätzliche, externe Zündeinrichtung 12 als Zündhilfe in den Leistungskreis mit der Minusleitung 39 und der Plusleitung 40 geschaltet. Die Zündeinrichtung 12 beinhaltet einen Übertrager 30 mit zwei Wicklungen 31 , 32 welche über einen ferromagnetischen Kern gekoppelt sind und einer elektrischen Schaltung der Zündhilfenbeschaltung 36. Die eine Wicklung ist als Hauptwicklung 31 ausgebildet welche die Funktion der Drossel 13, 31 als Strombegrenzendes Element bildet und in Serie in eine der Lampenzuleitungen 39, 40 geschaltet ist. Es spielt hierbei keine Rolle ob diese Drossel 13, 31 in die Minusleitung 39 oder in die Plusleitung 40 eingebunden ist. Für die externe Zün- düng kann der Übertrager 30 mit Drossel 31 und Zündwicklung 32 als einzelnes Bauteil ausgeführt werden.In certain types of UV lamps, however, an external ignition device is preferred in order to achieve reliable ignition, as shown schematically in FIG. Such lamps, for example, have a smaller diameter or a different doping which makes the ignition more difficult. The advantage of this ignition aid (36) is that only low power components are used by the only auxiliary power but not the operating current for the UV lamp flows. For this purpose, an additional, external ignition device 12 is connected as a starting aid in the power circuit with the negative line 39 and the positive line 40. The ignition device 12 includes a transformer 30 with two windings 31, 32 which are coupled via a ferromagnetic core and an electrical circuit of the Zündhilfenbeschaltung 36. The one winding is formed as a main winding 31 which forms the function of the throttle 13, 31 as a current-limiting element and in Series in one of the lamp leads 39, 40 is connected. It does not matter if this throttle 13, 31 is integrated into the negative line 39 or the positive line 40. For external ignition, the transformer 30 with choke 31 and ignition coil 32 can be designed as a single component.
Die zweite Wicklung 32 stellt die Zündwicklung dar und über diese wird potentialfrei ein Zündspannung über ihre beide Anschlüsse 33, 34 eingekoppelt. Die Zündspannung wird an diesen beiden Anschlüssen 33, 34 durch eine Zündhilfenbe- Schaltung 36 bereitgestellt welche wiederum eine Speisespannung von den Lam- penanschlussleitungen 39, 40 bezieht über ihre beiden Anschlüssen 35, 37. Diese Zündhilfenbeschaltung 36 enthält eine Spannungsvervielfacheranordnung, welche aus der an der vom Umrichter bereitgestellten Lampenversorgungsspannung eine erhöhte Spannung generiert zur sicheren Zündung der Lampe. In den meisten Fällen genügt eine Spannungsverdopplung welche bevorzugt wird. Zusätzlich ist es vorteilhaft die Zündspannung über der Speiseleitung 17, 18, 39, 40 der UV - Lampe 8 mit einem Spannungsbegrenzer 46 zu begrenzen, derart dass die Zündspannung im wesentlichen unabhängig von der verwendeten Leitungslänge ist, wobei die UV - Lampe 8 trotzdem sicher gezündet werden kann. Ein solcher Spannungsbegrenzer kann auch direkt in der Zündhilfenbeschaltung 36 über den Speiseanschlüssen 35, 37 vorgesehen werden. Die Zündhilfebeschal- tung 36 wird über eine Schalter 47 derart betrieben, dass diese nur in der Zündphase aktiv ist und in der Betriebsphase der Lampe deaktiviert ist.The second winding 32 represents the ignition winding and via this potential, a firing voltage via its two terminals 33, 34 is coupled. The ignition voltage is provided at these two terminals 33, 34 by a Zündhilfenbe- circuit 36 which in turn a supply voltage from the Lampen connecting lines 39, 40 via its two terminals 35, 37. This Zündhilfenbeschaltung 36 includes a Spannungsvervielfacheranordnung, which from the on The lamp supply voltage provided by the inverter generates an increased voltage for safe ignition of the lamp. In most cases, a voltage doubling is preferred which is preferred. In addition, it is advantageous to limit the ignition voltage across the feed line 17, 18, 39, 40 of the UV lamp 8 with a voltage limiter 46, so that the ignition voltage is essentially independent of the line length used, the UV lamp 8 nevertheless igniting safely can be. Such a voltage limiter can also be provided directly in the Zündhilfenbeschaltung 36 via the feed terminals 35, 37. The Zündhilfebeschal- device 36 is operated via a switch 47 such that it is active only in the ignition phase and is deactivated in the operating phase of the lamp.
Das Schema einer bevorzugten Anordnung für eine Zündhilfebeschaltung 36 ist in der Figur 7 schematisch dargestellt. Die Schaltung für die Spannungserhöhung besteht bevorzugt aus passiven elektronischen Bauteilen. Eine geeignete Ausfüh- rung ist folgendermassen aufgebaut. Ein Kondensator und eine Diode sind in Serie elektrisch verbunden, wobei diese wiederum mit einer weiteren getrennten Serieschaltung aus Kondensator und Diode parallel verbunden sind. Die beiden Dioden sind antiparallel geschaltet. Auf der einen Seite ist der + Anschluss der UV-Lampe 35 angeschlossen und auf der anderen Seite über ein Aktivierungsschalter 47 der - Anschluss der UV-Lampe 37. Parallel zum + Anschluss 35 und - Anschluss 37 ist ein Spannungsbegrenzer 46 vorgesehen. Die Polaritäten können, wie bereits erwähnt, auch umgekehrt geschaltet sein.The schematic of a preferred arrangement for a Zündhilfebeschaltung 36 is shown schematically in Figure 7. The circuit for the voltage increase is preferably made of passive electronic components. A suitable model tion is structured as follows. A capacitor and a diode are electrically connected in series, which in turn are connected in parallel with another separate series circuit of capacitor and diode. The two diodes are connected in anti-parallel. On one side of the + terminal of the UV lamp 35 is connected and on the other side via an activation switch 47 - - connection of the UV lamp 37. Parallel to + connection 35 and - terminal 37, a voltage limiter 46 is provided. The polarities can, as already mentioned, also be reversed.
Diese Zündhilfenbeschaltung (36) kann auch mit Vorteil mit einer zusätzlichen Hilfswicklung (32) an bestehende Drosseln (13) adaptiert werden und dadurch sogar nachgerüstet werden.This Zündhilfenbeschaltung (36) can also be adapted with advantage with an additional auxiliary winding (32) to existing chokes (13) and thereby even retrofitted.
Wird der Umrichter 1 eingeschaltet so wird die Zündhilfe 12 aktiviert. Die Konden- satoren werden mit einer Spannungsverdoppelungsschaltung aufgeladen bis ein definierter Spannungspegel erreicht ist. Die gespeicherte Ladung wird aus denIf the inverter 1 is turned on, the ignition aid 12 is activated. The capacitors are charged with a voltage doubling circuit until a defined voltage level is reached. The stored charge will be out of the
Kondensatoren über den Spannungsschalter und Übertrager 30 an die Lampe 8 abgegeben. Die beiden Wicklungen 31 , 32 werden für die Transformation derCapacitors via the voltage switch and transformer 30 delivered to the lamp 8. The two windings 31, 32 are used for the transformation of
Zündspannung verwendet. Von der Zündwicklung 32 zur Hauptwicklung 31 wird die Spannung hochtransformiert. Die Spannung der transformierten Ladung ist mindestens so gross, dass die Zündung der Lampe 8 ermöglicht wird. DieIgnition voltage used. From the ignition winding 32 to the main winding 31, the voltage is transformed up. The voltage of the transformed charge is at least so large that the ignition of the lamp 8 is made possible. The
Hauptwicklung 31 wird zudem für die Glättung des Lampenstroms benutzt.Main winding 31 is also used for smoothing the lamp current.
In der Zündhilfenbeschaltung 36 wird durch Aufladen der zwei Kondensatoren 42, 43 auf unterschiedliche Spannungspotentiale die erforderliche Energie für die Zündung (Spannungs-Zeitfläche) gespeichert. Die Dioden 44, 45 und Kondensatoren 42, 43 sind so geschaltet, dass eine Spannungsvervielfachung (z.B. Spannungsverdoppelung) entsteht. Ist die Ladung genügen gross, das heisst die Ladespannung erreicht eine vorgegebene Schaltschwelle des Spannungsschalters 41 so wird diese an die Zündwicklung 32 abgegeben. Die Zündenergie wird mit einer Umwandlung von der Zünd- zur Hauptwicklung 31 hochtransformiert. Die Ausgangsspannung (Zündspannung) ist mit einer Spannungsbegrenzung 46 limi- tiert und so unabhängig der verwendeten Leitungslänge 39, 40. Die Zündhilfe 12 wird mit einem Schalter 47 während der Zündphase aktiviert, in der Betriebsphase ist es deaktiviert. Solange der Schalter 47 die Zündhilfe 12 aktiviert generiert diese nacheinander Zündpulse, welche zeitlich durch die Beschaltung definiert sind, bis die Lampe 8 zündet und die Steuerung 14 über den Schalter 47 die Zündhilfe 47 deaktiviert.In the Zündhilfenbeschaltung 36 the required energy for the ignition (voltage-time area) is stored by charging the two capacitors 42, 43 to different voltage potentials. The diodes 44, 45 and capacitors 42, 43 are connected so that a voltage multiplication (eg voltage doubling) arises. If the charge is sufficient large, that is, the charging voltage reaches a predetermined switching threshold of the voltage switch 41 so it is delivered to the ignition coil 32. The ignition energy is up-converted with a conversion from the ignition coil 31 to the main coil 31. The output voltage (ignition voltage) is limited with a voltage limit of 46 The ignition aid 12 is activated with a switch 47 during the ignition phase, in the operating phase it is deactivated. As long as the switch 47, the ignition aid 12 is activated in succession generates ignition pulses, which are defined in time by the wiring until the lamp 8 lights and the controller 14 via the switch 47, the ignition aid 47 is deactivated.
Das bevorzugte Verfahren zur Zündung mit einem externen Züngerät 12 umfasst somit mindestens die folgenden Schritte: es wird die Zündspannung erzeugt durch Aufladen von mindestens zwei Kondensatoren 42, 43 auf Spannungspotentiale zur Speicherung der erforderlichen Energie für die Zündung und dass Dioden 44, 45 mit den Kondensatoren 42, 43 derart verbunden sind, dass mindestens eine Spannungsverdoppelung erzielt wird und wenn die gewünschte vorgegebene Ladespannung die entsprechende Schalt- schwelle eines Spannungsschalters 41 erreicht, wird beim durchschalten diese an die Zündwicklung 32 des Übertragers 30 abgegeben und dadurch wird die Zündenergie mit einer Umwandlung von der Zündwicklung 32 zur Drossel 31 , die die Hauptwicklung bildet, nach vorgegebenem Wert hochtransformiert und der Speisespannung an der UV - Lampe 8 überlagert, wodurch diese gezündet wird, und der Zündvorgang, beispielsweise mit einem Schalter 47, während der Zündphase aktiviert und in der Betriebsphase deaktiviert wird.The preferred method of ignition with an external igniter 12 thus comprises at least the following steps: the ignition voltage is generated by charging at least two capacitors 42, 43 to voltage potentials to store the required energy for the ignition and that diodes 44, 45 with the capacitors 42, 43 are connected in such a way that at least one voltage doubling is achieved, and when the desired predetermined charging voltage reaches the corresponding switching threshold of a voltage switch 41, when turned on, it is output to the ignition winding 32 of the transformer 30 and thereby the ignition energy is converted by the ignition winding 32 to the choke 31, which forms the main winding, up-converted by predetermined value and the supply voltage to the UV - lamp 8 superimposed, whereby this is ignited, and the ignition, for example with a switch 47, during the ignition phase and activated in the operation phase is deactivated.
Es werden durch das erfindungsgemässe Verfahren folgende Verbesserungen erzielt: - Das UV-System ist ein eigenständiges, komplettes System zur Ansteuerung von UV-Lampen inklusive Temperaturregelung und Shutteransteuerung; - Einsatz eines High-Volume Standardproduktes mit hoher Qualität, Zuverlässigkeit, grossen Leistungsklassen, weltweiten Zulassungen, grossem Servicenetz, garantierter Weiterentwicklung, erhöht die Wirtschaftlichkeit wesentlich; - Verwendung einer industriellen Busankopplung (CANopen, Profibus); - Zusätzlicher Kundennutzen in Form einer SPS für Temperaturregelung, Shut- teransteuerung, Integrierte SPS für den Endkunden nutzbar z.B. für Anlagensteuerung;The following improvements are achieved by the method according to the invention: The UV system is an independent, complete system for controlling UV lamps, including temperature control and shutter control; - Use of a high-volume standard product with high quality, reliability, large performance classes, worldwide approvals, a large service network, guaranteed further development, significantly increases cost-effectiveness; - Use of an industrial bus interface (CANopen, Profibus); - Additional customer benefit in the form of a PLC for temperature control, shutter control, integrated PLC can be used by the end customer, eg for system control;
- Integrierte Temperaturregelung: UV-Lampen sind sehr sensitive auf Tempe- ratureinflüsse. Die Temperatur hat einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer, Lichtspektrum und dergleichen. Eine schnelle, charakteristische Kommunikation zwischen Ist-Temperatur und Soll-Lampenleistung ist daher sinnvoll.- Integrated temperature control: UV lamps are very sensitive to temperature influences. The temperature has a decisive influence on the lifetime, light spectrum and the like. A fast, characteristic communication between actual temperature and nominal lamp power is therefore useful.
- Die Lampenlebensdauer kann über die sich über die Betriebsdauer verän- dernden, Zündparameter bestimmt werden, sodass Serviceeinsätze planbar werden (z.B. bei Farbwechsel,...) und nicht dann durchgeführt werden müssen, wenn es gerade ungünstig ist.- The lamp life can be determined by changing the ignition parameters over the operating time so that service interventions can be planned (for example in the case of color changes, ...) and need not be carried out when it is unfavorable.
- Die Lebensdauer der Lampe wird merklich erhöht, da insbesondere für die interne Zündung nur die erforderliche Zündenergie aufgebracht wird ohne schockartige Zündimpulse. Dies führt zu weniger Stillstand und Serviceeinsätze;- The life of the lamp is significantly increased, since in particular for the internal ignition only the required ignition energy is applied without shock-like ignition pulses. This results in less downtime and service deployments;
- Einfacherer und kostengünstiger Realisierung da nur wenig zusätzliche Bauteile erforderlich sind;- Easier and less expensive implementation because only a few additional components are required;
- Die Betriebsparameter Spannung und / oder Frequenz beim Betrieb der UV - Lampe und / oder dem Shutter 20 können abhängig von der Alterung der UV -The operating parameters of voltage and / or frequency during operation of the UV lamp and / or the shutter 20 may vary depending on the aging of the UV light.
Lampe mit Hilfe der Steuerung 14 nach vorgebbaren Werten nachgeführt werden;Lamp be tracked by the controller 14 to predetermined values;
- Die Betriebsparameter für verschiedene Lampentypen und Prozesskenngrö- ssen lassen sich über eine softwaremässige Parametrierung verändern und bedürfen für präzise Prozesse nicht mehr genau angepasster Hardware- The operating parameters for different lamp types and process parameters can be changed via a software-based parameterization and require for precise processes no longer exactly adapted hardware
- Keine regelmässigen Hardwareredesigns nötig (z.B. bei Komponentenabkündigung, Lieferant baut z.B. die Drossel nicht mehr, ...), da die Industrie laufend neue Standardgeräte entwickelt.- No regular hardware designs are needed (e.g., component discontinuation, vendor no longer builds throttle, ...) as the industry continues to develop new standard devices.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorteilhaft in folgenden Anwendungsgebieten eingesetzt:The process according to the invention is advantageously used in the following fields of application:
- Trocknen von Flüssigkeiten, Gelen, Klebstoffen, Lacken, Farben... , - Härten von Flüssigkeiten, Gelen, Klebstoffen, Lacken, Farben...,- drying of liquids, gels, adhesives, paints, paints ..., - hardening of liquids, gels, adhesives, varnishes, paints ...,
- Hervorrufen von chemischen Reaktionen (z.B. DNA Stränge Auftrennung,...),- inducing chemical reactions (e.g., DNA strands separation, ...),
- Allgemein Unterstützung chemischer Prozesse,- General support of chemical processes,
- Belichtung von photoaktiven Materialien (Lithographie),- exposure of photoactive materials (lithography),
- Fluoreszenzanregung diverser Stoffe (wie Banknotenprüfer). - Fluorescence excitation of various substances (such as banknote validator).

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betrieb einer UV - Lampe (8) umfassend folgende Schritte: über Zuleitungen (17, 18, 19, 39, 40), wird eine bipolare Speisespannung angelegt, welche durch einen Umrichter (1) erzeugt wird, wobei die Anordnung Strom begrenzende Mittel (13, 31) aufweist, die elektrische Speisung des Umrichters (1) erfolgt durch eine gleichgerichtete Spannung des Versorgungsnetzes, der Umrichter erzeugt eine in der Grosse einstellbare bipolare Speisespan- nung durch Vorgabe eines bestimmten Pulsbreitenverhältnis, mit wählbarer einstellbarer Frequenz, welche beide von einer elektronischen Steuerung (14) vorgegeben werden, nach der Inbetriebnahme des Umrichters (1) liegt die bipolare Spannung an den Elektroden der UV - Lampe (8) an und es wird ein Zündvorgang (A, D) an der Entladungsstrecke der UV - Lampe (8) eingeleitet und die erfolgteA method for operating a UV lamp (8) comprising the following steps: via leads (17, 18, 19, 39, 40), a bipolar supply voltage is applied, which is generated by an inverter (1), the arrangement being current limiting means (13, 31), the electrical supply of the inverter (1) is effected by a rectified voltage of the supply network, the inverter generates a large adjustable bipolar supply voltage by specifying a specific pulse width ratio, with selectable adjustable frequency, both are predetermined by an electronic control unit (14), after the start - up of the converter (1) the bipolar voltage is applied to the electrodes of the UV lamp (8) and an ignition process (A, D) takes place at the discharge path of the UV lamp (8) and that took place
Zündung (D) mit Hilfe der Steuerung (14) überwacht, nach der Zündung (D) erfolgt eine Einbrennphase (D, E) der UV - Lampe (8), indem der Betriebszustand der UV - Lampe (8) mit Hilfe von Überwachungsmittel (7, 11 , 38) von der Steuerung (14) erfasst oder bestimmt wird und dass die Steuerung (14) diese überwacht und verarbeitet und die bipolare Speisespannung und / oder dessen Frequenz am Umrichter (1) derart einstellt und / oder regelt bis die Einbrennphase abgeschlossen ist derart, dass die vorgegebenen lampenspezifischen Parameter eingehalten werden, nach Abschluss der vorgegebenen Einbrennphase (D, E) wird die Lampen- Solleistung vorgegeben, ohne überschreiten der zulässigen Parameter, womit die UV - Lampe Betriebsbereitschaft (E, F) erreicht und es wird über Variieren der Frequenz und / oder der Spannung die gewünschte Lampenleistung für die folgende Betriebsphase (G, H) eingestellt, die ablaufenden Schritte werden von der elektronischen Steuerung (14) kon- trolliert und diese stellt die gewünschten Daten einer übergeordneten Steuerung in Form einer peripheren Schnittstelle zur weiteren Prozessbearbeitung zur Verfügung. Ignition (D) monitored by means of the control (14), after the ignition (D) is a burn - in phase (D, E) of the UV lamp (8) by the operating state of the UV lamp (8) by means of monitoring means ( 7, 11, 38) is detected or determined by the controller (14) and that the controller (14) monitors and processes them and adjusts and / or regulates the bipolar supply voltage and / or frequency at the converter (1) until the burn-in phase is completed such that the predetermined lamp-specific parameters are met, after completion of the predetermined burn-in phase (D, E), the lamp target power is specified without exceeding the allowable parameters, with which the UV lamp operational readiness (E, F) reached and it will By varying the frequency and / or the voltage, the desired lamp power is set for the following operating phase (G, H), the running steps are controlled by the electronic control unit (14) and d This provides the desired data to a higher-level controller in the form of a peripheral interface for further processing of the process.
2. Verfahren zum Betrieb einer UV - Lampe (8) bei welchem ein Umrichter (1), die UV-Lampe (8) über Strom begrenzende Mittel (13,31) speist, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (1) in Frequenz und / oder Spannung variiert wird, um die drei notwendigen Phasen, den Zündvorgang (A1D), die Einbrennphase (D1E) und die Betriebsphase (F1L) nacheinander abzuarbeiten.2. A method for operating a UV lamp (8) in which an inverter (1), the UV lamp (8) via current-limiting means (13,31) feeds, characterized in that the inverter (1) in frequency and / or voltage is varied in order to process the three necessary phases, the ignition process (A 1 D), the burn-in phase (D 1 E) and the operating phase (F 1 L) successively.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Strom begrenzendes Mittel (13, 31) eine Induktivität, vorzugsweise eine Drossel seriell zur UV-Lampe (8) geschaltet betrieben wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as a current-limiting means (13, 31) an inductance, preferably a choke connected serially to the UV lamp (8) is operated.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Variieren der Frequenz und / oder Spannung einen Serieschwingkreis, gebildet aus der Kapazität der UV-Lampe und der Induktivität des Strom begrenzendes Mittels (13, 31), in Resonanz versetzt und dadurch die Zündenergie für das Zünden (B1D) der UV-Lampe (8) erzeugt.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the varying of the frequency and / or voltage a Serieschwingkreis, formed from the capacity of the UV lamp and the inductance of the current-limiting means (13, 31), resonated and thereby generates the ignition energy for the ignition (B 1 D) of the UV lamp (8).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Zündvorgangs (A1D) sowohl Frequenz und Spannung an den Anschlüssen (16,16') vom Umrichter (1) gleichzeitig variiert werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the ignition process (A 1 D) both frequency and voltage at the terminals (16,16 ') from the inverter (1) are varied simultaneously.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Zündvorgangs (A1D) sowohl Frequenz und Spannung an den Anschlüssen (16,16') vom Umrichter (1) gleichzeitig erhöht werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that both the frequency and voltage at the terminals (16,16 ') from the inverter (1) are simultaneously increased during the ignition process (A 1 D).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei erhöhten Anforderungen für die Zündung der UV-Lampe (8) eine Zündhilfe (12) verwendet wird, welche nur Niederleistungs- Komponenten verwendet durch die Hilfsenergie nicht jedoch der Betriebsstrom für die UV-Lampe (8) fliesst.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at increased requirements for the ignition of the UV lamp (8) an ignition aid (12) is used, which only low power Components used by the auxiliary power but not the operating current for the UV lamp (8) flows.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zündhilfe (12) auf einfache Art nachgerüstet werden kann, indem das bestehende Strom begrenzende Mittel (13) mit einer Hilfs- wicklung (32) versehen wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ignition aid (12) can be retrofitted in a simple way by the existing current limiting means (13) with an auxiliary winding (32) is provided.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zündung (B, D) durch Überlagerung einer zusätzlichen9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ignition (B, D) by superposition of an additional
Zündspannung mit vorgebbarer Spannungs- Zeitfläche an der UV - Lampe (8) mit Hilfe eines gesteuerten Zündgerätes (12) erfolgt.Ignition voltage with predeterminable voltage time surface on the UV lamp (8) by means of a controlled igniter (12).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zündung (B, D) ohne zusätzliches Zündgerät (12) erfolgt und ausschliesslich durch gesteuertes Variieren der bipolaren Speisespannung und / oder durch Variieren deren Frequenz erfolgt, welches von der Steuerung (14) des Umrichters (1) über einen vorgebbaren Zeitabschnitt (A, B) vorgegeben wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ignition (B, D) takes place without additional ignitor (12) and exclusively by controlled variation of the bipolar supply voltage and / or by varying their frequency, which is controlled by the controller (14) of the converter (1) over a predeterminable period of time (A, B) is specified.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsphase (E, H, K, L) die Leistung und / oder der Strom eingestellt und / oder geregelt wird durch Variation der Frequenz und / oder vorzugsweise der Speisespannung, vorzugsweise durch die Pulsbrei- teneinstellung.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the operating phase (E, H, K, L), the power and / or the current is adjusted and / or regulated by varying the frequency and / or preferably the supply voltage, preferably by the pulse width setting.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Betriebsphase (E, L) ein Wechsel der Leistung auf einen Standby - Wert erfolgt indem die Frequenz der Speisespannung stark erhöht wird und / oder die Lampenspannung reduziert wird, ohne dass die Entladung der UV - Lampe erlischt und diese neu gezündet werden muss, und dass anschliessend durch senken der Frequenz und / oder erhö- hen der Spannung der Betrieb (K, L) mit gewünschter vorgebbarer Leistung weiter geführt wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that within the operating phase (E, L), a change of power to a standby value by the frequency of the supply voltage is greatly increased and / or the lamp voltage is reduced without the Discharge of the UV lamp goes off and this must be re-ignited, and then by lowering the frequency and / or increase hen the voltage of the operation (K, L) is continued with desired predetermined power.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Ausgangsleistung des Umrichters (1) Werte aufweisen kann, die innerhalb von 0,5 bis 30 KW liegen und Stromwerte, die innerhalb von 1A bis 6OA liegen.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the output power of the inverter (1) may have values that are within 0.5 to 30 KW and current values that are within 1A to 6OA.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Ausgangsspannung des Umrichters (1) zur Speisung der14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the output voltage of the inverter (1) for feeding the
UV - Lampe (8) für den Betrieb ohne Zündimpulse mindestens einen Wert innerhalb des Bereiches von 10V bis 1600V erzeugt, vorzugsweise im Bereich von 10V bis 500V und diese Spannung vorzugsweise variierbar ist.UV lamp (8) for operation without ignition pulses generates at least a value within the range of 10V to 1600V, preferably in the range of 10V to 500V and this voltage is preferably variable.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz Werte im Bereich von 1 Hz bis 100KHz, vorzugsweise im Bereich von 1 Hz bis 10KHz, aufweist und variierbar ist.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the frequency has values in the range of 1 Hz to 100 kHz, preferably in the range of 1 Hz to 10 kHz, and is variable.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zündspannung grösser 800V ist, vorzugsweise grösser16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ignition voltage is greater than 800V, preferably larger
1000V.1000V.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bipolare Spannung im wesentlichen symmetrisch ist und vorzugsweise im wesentlichen rechteckförmig ist.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bipolar voltage is substantially symmetrical and is preferably substantially rectangular.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung der UV - Lampe (8) ausschliesslich durch einen einzelnen Umrichter (1) erfolgt der eine variable bipolare Spannung durch Pulsbreiteneinstellung mit variabler Frequenz bereitstellt und dass dieser Umrichter (8) eine käufliche Standard Komponente ist. 18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the supply of the UV lamp (8) exclusively by a single inverter (1) which provides a variable bipolar voltage by pulse width adjustment with variable frequency and that this inverter (8) a is commercially available standard component.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (14) eine programmierbare Steuerung ist, wie eine Computersteuerung, eine Mikrocomputersteuerung, oder eine SPS - Steuerung.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the controller (14) is a programmable controller, such as a computer control, a microcomputer control, or a PLC control.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsmittel (7, 11 , 38) einen Sensor (11) enthalten, wie Vorzugsweise einen Temperatursensor (11) zur Erfassung der Temperatur an der Lampe (8) und / oder einen Sensor zur Erfassung der UV - Emission der Lampe (8) und das erzeugte Messsignal von der Steuerung20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the monitoring means (7, 11, 38) comprise a sensor (11), such as preferably a temperature sensor (11) for detecting the temperature at the lamp (8) and / or a Sensor for detecting the UV emission of the lamp (8) and the generated measuring signal from the controller
(14) erfasst wird.(14) is recorded.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (14) eine Feldbusankopplung bereitstellt für den Betrieb mit einer übergeordneten weiteren Steuerung.21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the controller (14) provides a field bus coupling for operation with a higher level further control.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der UV - Lampe (8) UV- härtbare Materialien gehärtet werden, wie Polymere, Lacke und Klebstoffe und dass mindestens einer der Betriebsparameter Spannung und / oder Frequenz beim Betrieb der UV -22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that UV-curable materials are cured with the UV lamp (8), such as polymers, paints and adhesives and that at least one of the operating parameters voltage and / or frequency during operation of the UV -
Lampe und / oder dem Shutter (21) abhängig von der Alterung der UV - Lampe mit Hilfe der Steuerung (14) nach vorgebbaren Werten nachgeführt werden.Lamp and / or the shutter (21) depending on the aging of the UV lamp by means of the controller (14) are tracked to predetermined values.
23. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (13, 31) als eine Wicklung eines Übertragers (30) mit einem Kern aus ferro- magnetischem Material ausgebildet ist und dass der Übertrager (30) mit einer weiteren Induktivität, einer Zündwicklung (32) elektromagnetisch gekoppelt ist.23. The method according to claim 3, characterized in that the throttle (13, 31) as a winding of a transformer (30) is formed with a core of ferromagnetic material and that the transformer (30) with a further inductance, a Zündwicklung (32) is electromagnetically coupled.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zündung der UV - Lampe an die Zündwicklung (32) ein Spannungsimpuls mit für die Zündung erforderlicher Spannungs - Zeitfläche angelegt wird, derart dass diese der Umrichterspannung die an der UV - Lampe (8) anliegt überlagert wird, so oft bis von der Steuerung (14) das sichere Zünden der UV - Lampe (8) erfasst wird.24. The method according to claim 23, characterized in that for igniting the UV lamp to the ignition winding (32) with a voltage pulse for the Ignition required voltage time surface is applied, so that this is superimposed on the inverter voltage applied to the UV lamp (8), as often until by the controller (14) the safe ignition of the UV lamp (8) is detected.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsimpuls aus der an die UV - Lampe (8) angelegten Spannung des Umrichters erzeugt wird, vorzugsweise mit Hilfe einer passiven Schaltungsanordnung (36), die als Zündhilfenbeschaltung (36) ausgebildet ist.25. The method as claimed in claim 24, characterized in that the voltage pulse is generated from the voltage of the converter applied to the UV lamp (8), preferably by means of a passive circuit arrangement (36) which is designed as a starting aid circuit (36).
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfenbeschaltung (36) eine Spannungsvervielfacheranordnung enthält, vorzugsweise eine zweifache Vervielfachung.26. The method according to claim 25, characterized in that the Zündhilfenbeschaltung (36) includes a Spannungsvervielfacheranordnung, preferably a double multiplication.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 25 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass als die Zündspannung erzeugt wird durch Aufladen von mindestens zwei Kondensatoren (42,43) auf Spannungspotentiale zur Speicherung der erforderlichen Energie für die Zündung und dass Dioden (44, 45) mit den Kondensatoren (42, 43) derart verbunden sind, dass minde- stens eine Spannungsverdoppelung erzielt wird und wenn die gewünschte vorgegebene Ladespannung die entsprechende Schaltschwelle eines Spannungsschalters (41) erreicht, wird beim durchschalten diese an die Zündwicklung (32) des Übertragers (30) abgegeben und dadurch wird die Zündenergie mit einer Umwandlung von der Zündwicklung (32) zur Drossel (31), die die Hauptwicklung bildet, nach vorgegebenem Wert hochtransformiert und der Speisespannung an der UV - Lampe (8) überlagert, wodurch diese gezündet wird, und der Zündvorgang, beispielsweise mit einem Schalter (47), während der Zündphase aktiviert wird und in der Betriebsphase deaktiviert wird.27. The method according to any one of the preceding claims 25 to 26, characterized in that is generated as the ignition voltage by charging at least two capacitors (42,43) to voltage potentials for storing the energy required for the ignition and that diodes (44, 45) with the capacitors (42, 43) are connected such that at least a voltage doubling is achieved and when the desired predetermined charging voltage reaches the corresponding switching threshold of a voltage switch (41), this is connected to the ignition winding (32) of the transformer (30 ) and thereby the ignition energy with a conversion of the ignition winding (32) to the inductor (31), which forms the main winding, up-converted by predetermined value and the supply voltage to the UV lamp (8) superimposed, whereby this is ignited, and the ignition, for example, with a switch (47), during the ignition phase is activated and in the Betriebsp hase is disabled.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Zündung (D) der UV-Lampe eine Einbrennphase (D, E) folgt, indem eine bipolare Spannung und / oder dessen Frequenz am Umrichter (8) den Strom derart einstellt und / oder regelt bis die Einbrennphase abgeschlossen ist.28. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the ignition (D) of the UV lamp, a baking phase (D, E) is followed by a bipolar voltage and / or its frequency at the converter (8) adjusts the current and / or regulates until the stoving phase is completed.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündspannung über der Speiseleitung (17, 18, 39, 40) der UV - Lampe (8) mit einem Spannungsbegrenzer (46) begrenzt wird, derart dass die Zündspannung im wesentlichen unabhängig von der verwendeten Leitungslänge ist und die UV - Lampe (8) sicher gezündet werden kann. 29. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ignition voltage across the supply line (17, 18, 39, 40) of the UV lamp (8) with a voltage limiter (46) is limited, such that the ignition voltage is substantially independent of the cable length used and the UV lamp (8) can be safely ignited.
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