PROCEDIMIENTO PARA EL FUNCIONAMIENTO DE UNA LÁMPARA UV.

Dispositivo para el funcionamiento de una lámpara UV (8) que presenta electrodos,

que comprende un convertidor (1) con salidas (16, 16') para generar una tensión de alimentación bipolar en las salidas (16, 16') que se alimenta a la lámpara UV (8) mediante las líneas de alimentación (17-19); un elemento limitador de corriente (13), que conecta la lámpara UV (8) mediante las líneas de alimentación (17-19) con las salidas (16, 16'); el convertidor (1) comprende además medios rectificadores de tensión, que están conectados mediante conexiones rectificadores con una red de alimentación, así como un dispositivo de control electrónico (14); estando realizado el dispositivo de control electrónico (14) de tal modo que puede seleccionarse una frecuencia en la salida del convertidor (1) y el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar, pudiendo ajustarse el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar mediante el ajuste de una relación de duración de impulsos predeterminada; estando configurado el dispositivo de tal modo que tras la puesta en marcha del convertidor (1) la tensión de alimentación bipolar está conectada a los electrodos de la lámpara UV (8) pudiendo iniciarse un proceso de cebado (A, D) en la distancia de descarga de la lámpara UV (8), vigilándose un cebado (D) efectuado con ayuda del dispositivo de control electrónico (14); que tras el cebado (D) efectuado tiene lugar una fase de calentamiento (D, E) de la lámpara UV (8), registrando, vigilando y procesando el dispositivo de control electrónico (14) la misma mediante medios de vigilancia (7, 11, 38) y ajustando y/o regulando el dispositivo de control electrónico (14) el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar y/o la frecuencia de tal modo que se respetan los parámetros predeterminados, específicos para la lámpara; que después de finalizar la fase de calentamiento (D, E) predeterminada puede predeterminarse una potencia teórica predeterminada de la lámpara, con lo cual se consigue que la lámpara UV (8) esté lista para el funcionamiento, ajustándose mediante la regulación de la frecuencia y/o del valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar la potencia teórica predeterminada de la lámpara para una fase de funcionamiento siguiente (F, H, J, K, L); estando realizado el dispositivo de control electrónico (14) para controlar las fases que se están ejecutando y presentando el mismo una interfaz periférica para proporcionar a un dispositivo de control de orden superior datos para un procesamiento posterior del proceso, caracterizado porque el dispositivo presenta además un accionamiento de transporte (24, 25, 26) para transportar un substrato que ha de ser irradiado, en particular material plano, así como un shutter (20), estando realizado el dispositivo de control electrónico (14) para sincronizar el accionamiento de transporte y el shutter y hacer funcionar el shutter (20) durante la fase de funcionamiento (F, H, J, K, L) de la lámpara UV (8) según los valores especificados del proceso

La invención se refiere a un dispositivo para el funcionamiento de una lámpara UV según la reivindicación 1.

Las lámparas UV de alta potencia se usan como radiadores UV para los fines más diversos. Por ejemplo, para secar y / o endurecer líquidos, geles, pegamentos, lacas y pinturas. Mediante la radiación UV se provoca aquí una reacción química. Por ejemplo, también es posible separar cadenas de ADN. De forma general, pueden favorecerse procesos químicos mediante la radiación UV con lámparas de este tipo, como la exposición de materiales fotoactivos (p. ej. litografía) o la estimulación de la fluorescencia de diferentes materiales (p. ej. en comprobadores de billetes de banco). Esta técnica se usa sobre todo para materiales endurecibles por radiación UV, como polímeros, lacas y pegamentos endurecibles.

Las lámparas UV de este tipo están realizadas según el estado de la técnica como lámparas de descarga gaseosa y son eléctricamente alimentadas y accionadas con estabilizadores correspondientemente adecuados para ello. La característica de estas descargas gaseosas de alta potencia de este tipo requiere que se apliquen determinadas medidas para el funcionamiento. En el funcionamiento conocido, la lámpara funciona en la red de CA y una bobina de reactancia se conecta en serie con la lámpara para limitar la corriente. Además, para encender la lámpara deben tomarse medidas para el cebado de la descarga de gas, como la aplicación de un impulso de tensión a la distancia de descarga para iniciar la descarga. Esto es una tensión más elevada en comparación con la tensión de alumbrado que se aplica durante poco tiempo y que ya no es necesaria después de haberse efectuado el cebado. Después de haberse efectuado el cebado, la impedancia de la distancia de descarga se reduce y la lámpara sigue encendida con ayuda de la tensión de CA aplicada.

Según el estado de la técnica, para el mando de un radiador UV se usan tanto estabilizadores convencionales, p. ej. mandos de bobina de reactancia tradicionales, como cada vez más estabilizadores electrónicos especiales. No obstante, los estabilizadores deben poder proporcionar en cualquier caso la curva característica plana de una lámpara UV; la tensión de alumbrado es prácticamente independiente de la corriente.

Los estabilizadores convencionales aprovechan las propiedades de la bobina de reactancia, por lo que están conectados en serie con la red de AC de 400 V. Para el ajuste de la potencia de la lámpara se conectan otras bobinas de reactancia individuales. Esto significa, por ejemplo, un funcionamiento de un 50 % de la potencia cuando el interruptor está abierto y un funcionamiento de un 100 % de la potencia con el interruptor cerrado. Además del estabilizador se necesita también un dispositivo cebador para iniciar el radiador. Adicionalmente es necesaria una compensación de la corriente reactiva.

Esta disposición conocida tiene el inconveniente de que sólo es posible un ajuste sin escalonamiento de la potencia de la lámpara muy limitado. Por lo tanto, en el pasado se han creado distintas variantes para la adaptación de la potencia, como p. ej. el funcionamiento de transductor con o sin transformador de dispersión o transformador elevador.

En el caso de estabilizadores convencionales se trata de bobinas de reactancia grandes y pesadas, transductores y transformadores con núcleos de hierro y, debido a la frecuencia baja de 50 Hz, de componentes con unos valores de inductancia elevados. Otros inconvenientes son los campos de dispersión elevados y la dependencia térmica de las propiedades eléctricas. Cada estabilizador convencional carga la red trifásica de forma asimétrica.

Para mejorar los inconvenientes de los estabilizadores convencionales se han creado estabilizadores electrónicos con el objetivo de conseguir las siguientes mejoras:

- carga simétrica de la red,

- ajustabilidad de la potencia de la lámpara

- hacer los estabilizadores más pequeños y más ligeros,

- adaptación automática a las distintas redes de CA

- la pulsación rápida de la potencia en el intervalo de milisegundos permite también la adaptación a procesos discontinuos rápidos y conduce, por lo tanto, a un ahorro de energía y un menor calentamiento del substrato o de la pieza de trabajo.

La estructura de los estabilizadores electrónicos de este tipo es por regla general la de un inversor de puente integral. Los principios de funcionamiento de los estabilizadores electrónicos pueden ser divididos en estabilizadores con un funcionamiento rectangular de baja frecuencia (p. ej. con 250 Hz) y en estabilizadores con un funcionamiento con bobina de reactancia de una frecuencia más elevada (p. ej. 100 kHz). Para el cebado de la descarga de gas de una lámpara UV puede aplicarse, por un lado, el principio de superposición con ayuda de un dispositivo cebador externo y, por otro lado, puede usarse un circuito oscilante de CA que entra en resonancia. No obstante, en los dos casos son necesarios componentes adicionales, que aumentan los costes.

En el documento EP 0 741 503 A1 se describe, por ejemplo, una disposición de circuito y un procedimiento para el funcionamiento de una lámpara de descarga a alta presión, en el que también debe ser posible un funcionamiento con una potencia inferior a la potencia nominal. Se propone hacer funcionar la lámpara para la potencia nominal con un estabilizador convencional con una energía de baja frecuencia, conmutándola, no obstante, para el funcionamiento con una potencia reducida a un estabilizador electrónico de una frecuencia más elevada. Por lo tanto, esta disposición requiere dos estabilizadores, por lo que es costosa. Además, la potencia sólo puede ajustarse respectivamente en dos escalones, es decir, no puede ajustarse de forma continua.

**(Ver fórmula)**

En estas disposiciones y procedimientos conocidos para el funcionamiento de una lámpara UV, los distintos componentes deben adaptarse respectivamente a los parámetros de funcionamiento y a los distintos tipos de lámparas, de modo que una estandarización de los estabilizadores de este tipo sólo es posible de forma limitada. Otro inconveniente es que los procedimientos conocidos para el mando de una lámpara no son óptimos para conseguir una vida útil lo más larga posible de la lámpara, además de no tenerse en cuenta el efecto de envejecimiento de la lámpara, que va unida a una reducción del rendimiento del radiador UV, siendo en general tampoco posible tenerlo en cuenta. Además, es difícil realizar sistemas de lámparas compactos que permitan el funcionamiento independiente de la lámpara pudiendo integrarse la misma, no obstante, también directamente en dispositivos de control de procesos de orden superior.

Los documentos WO 2008/055366, así como US-A-2002/145886 que forman parte del estado de la técnica según el art. 54(3), forman el concepto genérico del que parte la presente invención y los dos documentos se refieren a un procedimiento para el funcionamiento de una lámpara UV.

El documento EP-0689373 prevé el uso de una interfaz en un circuito para el funcionamiento de una lámpara UV.

La sincronización mediante un dispositivo de control propio se menciona en principio, por ejemplo en el documento GB 2274430 para una máquina de imprenta, que indica que es posible una sincronización de la conmutación de la lámpara UV de un funcionamiento normal a un funcionamiento stand by y un funcionamiento del shutter, estando previstos para ello dispositivos de control separados, de los que no se habla detalladamente. En los documentos US 5,343,629 o JP 08072270 tampoco se hace referencia alguna un dispositivo de control para una eventual sincronización, a la que tampoco se hace referencia.

Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de evitar los inconvenientes del estado de la técnica.

En particular, la invención tiene el objetivo de permitir un funcionamiento simplificado y económico de la lámpara UV usándose componentes en gran medida estandarizados, puesto que la invención comprende los elementos funcionales esenciales, incluido el dispositivo de control para el funcionamiento de la lámpara, en un sistema individual, pudiendo integrarse de forma sencilla en un dispositivo de control de procesos de orden superior. Además, debe aumentarse mediante la invención la seguridad de funcionamiento y la vida útil de la lámpara, pudiendo reproducirse con gran precisión los valores de funcionamiento. Además, la... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el funcionamiento de una lámpara UV (8) que presenta electrodos, que comprende un convertidor (1) con salidas (16, 16') para generar una tensión de alimentación bipolar en las salidas (16, 16') que se alimenta a la lámpara UV (8) mediante las líneas de alimentación (17-19); un elemento limitador de corriente (13), que conecta la lámpara UV (8) mediante las líneas de alimentación (17-19) con las salidas (16, 16'); el convertidor (1) comprende además medios rectificadores de tensión, que están conectados mediante conexiones rectificadores con una red de alimentación, así como un dispositivo de control electrónico (14); estando realizado el dispositivo de control electrónico (14) de tal modo que puede seleccionarse una frecuencia en la salida del convertidor (1) y el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar, pudiendo ajustarse el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar mediante el ajuste de una relación de duración de impulsos predeterminada; estando configurado el dispositivo de tal modo que tras la puesta en marcha del convertidor (1) la tensión de alimentación bipolar está conectada a los electrodos de la lámpara UV (8) pudiendo iniciarse un proceso de cebado (A, D) en la distancia de descarga de la lámpara UV (8), vigilándose un cebado (D) efectuado con ayuda del dispositivo de control electrónico (14); que tras el cebado (D) efectuado tiene lugar una fase de calentamiento (D, E) de la lámpara UV (8), registrando, vigilando y procesando el dispositivo de control electrónico (14) la misma mediante medios de vigilancia (7, 11, 38) y ajustando y/o regulando el dispositivo de control electrónico (14) el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar y/o la frecuencia de tal modo que se respetan los parámetros predeterminados, específicos para la lámpara; que después de finalizar la fase de calentamiento (D, E) predeterminada puede predeterminarse una potencia teórica predeterminada de la lámpara, con lo cual se consigue que la lámpara UV (8) esté lista para el funcionamiento, ajustándose mediante la regulación de la frecuencia y/o del valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar la potencia teórica predeterminada de la lámpara para una fase de funcionamiento siguiente (F, H, J, K, L); estando realizado el dispositivo de control electrónico (14) para controlar las fases que se están ejecutando y presentando el mismo una interfaz periférica para proporcionar a un dispositivo de control de orden superior datos para un procesamiento posterior del proceso, caracterizado porque el dispositivo presenta además un accionamiento de transporte (24, 25, 26) para transportar un substrato que ha de ser irradiado, en particular material plano, así como un shutter (20), estando realizado el dispositivo de control electrónico (14) para sincronizar el accionamiento de transporte y el shutter y hacer funcionar el shutter (20) durante la fase de funcionamiento (F, H, J, K, L) de la lámpara UV (8) según los valores especificados del proceso.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento limitador de corriente (13, 31) presenta una bobina de reactancia (31) que está conectado en serie con la lámpara UV (8).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo presenta un circuito de resonancia serie, que está formado por la capacidad de la lámpara UV (8) y la bobina de reactancia (31), pudiendo hacerse entrar el mismo en resonancia mediante variación de la frecuencia y/o del valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar generándose por lo tanto una energía de cebado para el cebado (B, D) de la lámpara UV (8).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante el proceso de cebado (A, D) varía tanto la frecuencia como el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante el proceso de cebado (A, D) aumentan al mismo tiempo tanto la frecuencia como el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar.

6. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la bobina de reactancia (31) está realizada como bobina de un transformador (30) con un núcleo de material ferromagnético y porque el transformador (30) está acoplado de forma electromagnética con otra bobina de cebado (32).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo presenta una ayuda controlada de cebado (12), que está conectada con el convertidor (1) y que sólo comprende componentes de baja potencia, fluyendo sólo energía auxiliar por la ayuda controlada de cebado (12).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores 6, 7, caracterizado porque la ayuda controlada de cebado (12) genera una tensión de cebado adicional con superficie tiempo-tensión que puede ser predeterminada, que durante el cebado (B, D) queda superpuesta a la tensión de alimentación bipolar.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores 6, 7, 8, caracterizado porque la ayuda controlada de cebado (12) presenta la otra bobina de cebado (32).

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores 6, 7, 8, 9, caracterizado porque la ayuda controlada de cebado (12) presenta un circuito de ayuda de cebado (36), que está configurado como disposición

multiplicadora de la tensión, preferiblemente como disposición de doblado de la tensión.

11. Dispositivo según la reivindicación anterior 10, caracterizado porque el circuito de ayuda de cebado (36) comprende al menos dos condensadores (42, 43), diodos (44, 45), un interruptor de tensión (41) y un interruptor (47) y está configurado de tal modo que la tensión de cebado se genera mediante la carga de los al menos dos condenadores (42, 43) a potenciales de tensión para la acumulación de la energía necesaria para el cebado, estando conectados los diodos (44, 45) con los al menos dos condensadores (42, 43) de tal modo que se consigue al menos un doblado de la tensión, y que, cuando la tensión de carga predeterminada alcanza el umbral de conmutación predeterminado del interruptor de tensión (41), éste conecta aplicando la misma en el momento de la conexión a la bobina de cebado (32) del transformador (30), por lo que la energía de cebado, con una transformación de la bobina de cebado (32) a la bobina de reactancia (31), que forma la bobina principal, se eleva transformando según un valor predeterminado y queda superpuesta a la tensión de alimentación bipolar, por lo que se efectúa el cebado de la lámpara UV (8).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque la ayuda de cebado (12) se activa con el interruptor (47) respectivamente durante la fase de cebado y se desactiva en la fase de funcionamiento.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la fase de funcionamiento (F-L) se ajusta la frecuencia y/o el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar, ajustándose y/o regulándose el valor efectivo de la tensión de alimentación bipolar mediante ajuste de la duración de impulso predeterminada.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo está configurado de tal modo que durante la fase de servicio (F-L) puede realizarse un cambio de la potencia de la lámpara a un valor stand by aumentándose la frecuencia y reduciéndose la tensión de alimentación bipolar, sin que se apague la descarga de la lámpara UV (8) debiendo cebarse la misma nuevamente y que, a continuación, la fase de servicio (F-L) continua con la potencia de lámpara anterior mediante una reducción de la frecuencia y un aumento de la tensión de alimentación bipolar.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la potencia de salida puede presentar valores situados en el intervalo de 0,5 a 30 kW y valores de corriente situados en el intervalo de 1A a 60A.

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión de alimentación bipolar genera para el funcionamiento sin la tensión de cebado adicional al menos un valor en el intervalo de 10V a 1600V, preferiblemente en el intervalo de 10 V a 500V.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la frecuencia presenta valores en el intervalo de 1 Hz a 100 kHz, preferiblemente en el intervalo de 1 Hz a 10 kHz.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión de cebado es superior a 800V, preferiblemente superior a 1000V.

19. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión de alimentación bipolar es sustancialmente simétrica, preferiblemente sustancialmente rectangular.

20. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de control electrónico (14) es un control por ordenador, un control por microordenador o un llamado controlador lógico programable (PLC).

21. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de vigilancia comprenden al menos un sensor.

22. Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado porque el al menos un sensor comprende un sensor de temperatura para detectar la temperatura de la lámpara UV (8) y emite una señal de medición de temperatura para detectar el estado de funcionamiento de la lámpara UV (8) y/o para regular un dispositivo de refrigeración de la lámpara.

23. Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado porque el al menos un sensor comprende un sensor detector de la emisión para detectar la emisión de radiación UV de la lámpara UV (8) y emite una señal de medición de emisión para detectar el estado de funcionamiento de la lámpara UV (8) y/o para regular un dispositivo de refrigeración de la lámpara.

24. Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado porque el al menos un sensor comprende un sensor para detectar la posición del substrato que ha de ser irradiado y emite una señal de medición para la sincronización.

25. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de control

electrónico (14) presenta un acoplamiento de bus de campo para el funcionamiento del dispositivo de control de orden superior.

26. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están previstos medios

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

5 para la determinación del envejecimiento de la lámpara UV y porque el dispositivo está configurado de tal modo que la frecuencia y/o la tensión de alimentación bipolar son reajustadas en función del envejecimiento de la lámpara UV (8) según valores que pueden ser predeterminados.

27. Uso de un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores para el endurecimiento de materiales 10 endurecibles por radiación UV como polímeros, lacas o pegamentos.

**(Ver fórmula)**