專利名稱：紫外燈系統(tǒng)和用于控制發(fā)射的紫外光的方法
紫外燈系統(tǒng)和用于控制發(fā)射的紫外光的方法技術(shù)領(lǐng)域
總的來說，本發(fā)明涉及紫外燈系統(tǒng)，并且更具體地涉及微波激發(fā)紫外燈系統(tǒng)的調(diào)難iF. ο背景技術(shù)
紫外(UV)燈系統(tǒng)一般用于加熱和固化材料，諸如粘合劑、密封劑、墨水和涂層。某些UV燈系統(tǒng)具有無電極光源，并且通過利用微波能量激發(fā)無電極等離子體燈來操作。在依靠微波能量激發(fā)的無電極UV燈系統(tǒng)中，無電極等離子體燈被安裝在金屬制的微波腔或室之內(nèi)。一個或多個微波發(fā)生器，諸如磁控管，經(jīng)由波導(dǎo)與微波室的內(nèi)部耦合。磁控管供應(yīng)微波能量以啟動并且維持來自封閉在等離子體燈中的氣體混合物的等離子體。等離子體發(fā)射以具有UV和紅外波長的譜線或光子強烈加重的電磁輻射的特征光譜。
為了照射襯底，導(dǎo)向UV光從微波室穿過室出口到外部位置。室出口能夠阻擋微波能量的發(fā)射而允許UV光透射到微波室外側(cè)。細網(wǎng)孔的金屬屏蔽常常覆蓋許多常規(guī)UV燈系統(tǒng)的室出口。金屬屏蔽中的開口透射UV光用于照射位于RF室外部的襯底；還充分地阻擋了微波能量的發(fā)射。在一些常規(guī)UV燈系統(tǒng)中，遮光器也覆蓋室出口并且選擇性地可操作來使襯底暴露于UV光。
一些UV燈系統(tǒng)的應(yīng)用需要非常精確的UV光強度。這些應(yīng)用對UV光強度的改變敏感，需要光強度基本上是恒定的。提供基本恒定的UV光強度提出了一些挑戰(zhàn)。常規(guī)的測量UV光強度的方法利用放在光源下面的UV強度傳感器。這些傳感器測量光源的UV光強度一次并且不能在不中斷光源使用的情況下指示來自后續(xù)應(yīng)用的UV光強度。而且，這種傳感器常常由于持續(xù)暴露于高強度UV光而易于曝曬，致使它們不可操作。另外，這種方法通常由燈系統(tǒng)的客戶或燈系統(tǒng)供應(yīng)商在安裝和/或維護期間執(zhí)行，這擾亂了對UV燈系統(tǒng)的使用。這種方法還需要大量的時間來由客戶配置將來的可以用于他們的應(yīng)用的UV強度，這些應(yīng)用將隨著那些UV燈系統(tǒng)的強度減小而“逐漸地劣化”。
由于考慮UV光強度的控制系統(tǒng)和自動化性能檢測是不可用的，因此在試圖確保高水平的過程控制中，UV燈系統(tǒng)的操作人員常常使用預(yù)防性維護和燈泡替換時間表。但是這些維護時間表也顯著地中斷UV燈系統(tǒng)的使用，因為要停止襯底的任何處理以執(zhí)行任何維護或測試。而且，這些維護時間表一般未能考慮和調(diào)節(jié)在各種應(yīng)用和/或襯底之間UV燈系統(tǒng)的劣化和/或污染。這對于需要高度一致性的應(yīng)用常常是個問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例通過提供產(chǎn)生紫外光的裝置、控制產(chǎn)生紫外光的燈系統(tǒng)的方法以及程序產(chǎn)品，解決了與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的這些和其他的問題。該裝置包括等離子體燈泡；微波發(fā)生器，該微波發(fā)生器可操作產(chǎn)生微波能量場來激發(fā)等離子體燈泡發(fā)射紫外光；傳感器， 該傳感器被配置為測量紫外光的強度；和反射器，該反射器位于等離子體燈泡和傳感器之間。反射器可操作以反射由等離子體燈泡產(chǎn)生的紫外光的至少一部分。
在替代的實施例中，該方法用于控制產(chǎn)生紫外光的燈系統(tǒng)。該方法包括接收關(guān)于紫外光的目標強度并且使用傳感器測量紫外光的強度。該方法進一步包括將目標強度與測量的強度進行比較，并且，響應(yīng)于該比較，調(diào)節(jié)到微波發(fā)生器的功率以調(diào)節(jié)紫外光的強度。
在進一步的替代實施例中，程序產(chǎn)品包括程序代碼，該程序代碼被配置為當被處理單元運行時，接收關(guān)于紫外光的目標強度、使用傳感器來測量紫外光的強度、將目標強度與測量的強度進行比較，并且響應(yīng)于該比較來調(diào)節(jié)到微波發(fā)生器的功率以調(diào)節(jié)紫外光的強度。程序產(chǎn)品進一步包括計算機可記錄的介質(zhì)，該計算機可記錄的介質(zhì)承載有該程序代碼。
按照以下的附圖和詳細的描述，這些和其他的優(yōu)點將是顯而易見的。


被包含進本說明書并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且和上面給出的本發(fā)明的概括描述和在下面給出的本發(fā)明的實施例的詳細描述一起，用于解釋本發(fā)明的原理。
圖I是與本發(fā)明的實施例一致的微波激發(fā)紫外(UV)燈系統(tǒng)的透視圖2是沿著圖I的線2-2獲取的圖I的UV燈系統(tǒng)的截面圖3是在圖I的UV燈系統(tǒng)中使用的反射器的頂部平面圖4A是沿著圖3的線4A-4A獲取的截面圖，示出了多個UV強度傳感器的第一位置；
圖4B是沿著圖3的線4B-4B獲取的截面圖，示出了多個UV強度傳感器的第二位置；
圖4C是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的圖4B的一部分的放大圖，其中反射器的內(nèi)側(cè)包括二向色涂層；
圖4D是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的類似于圖4C的放大圖，其中反射器包括二向色涂層，該二向色涂層在與UV強度傳感器中的一個的視場相重疊的位置厚度減小；
圖4E是根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的類似于圖4C和4D的放大圖，其中反射器包括二向色涂層，在與UV強度傳感器中的一個的視場相重疊的位置不存在該二向色涂層；
圖5是示出了用于圖I的UV燈系統(tǒng)的功率控制電路的框圖6是示出了圖5的功率控制電路捕捉來自圖I的光源的等離子體燈泡的UV光強度的操作順序的流程圖；以及
圖7是示出了圖5的功率控制電路調(diào)節(jié)到圖I的光源的磁控管的功率的操作順序的流程圖。
應(yīng)該理解的是，不必按比例繪制附圖，呈現(xiàn)圖示本發(fā)明的實施例的基本原理的各種特征的稍微簡化的表示。如在此公開的本發(fā)明的實施例的特定設(shè)計特征，例如包括各種圖示的部件的特定尺寸、方向、位置和形狀、以及特定操作順序(例如，包括同時的和/或順序的操作)，將部分地通過特定意圖的應(yīng)用和使用環(huán)境來確定。圖示的實施例的某些特征可以相對于其他特征被放大或扭曲，以有助于可視化和清楚地理解。
具體實施方式
通常，存在有在紫外(UV)燈系統(tǒng)中使用的磁控管的功率輸出的變化、在UV燈系統(tǒng)的UV燈泡或反射器上出現(xiàn)的污染以及UV燈系統(tǒng)部件的劣化。因而，常常存在由于那些因素產(chǎn)生的UV輻射或光的變化。這些變化繼而直接地與來自UV燈系統(tǒng)的UV光強度相關(guān)聯(lián)。 這對于一些對UV光強度的改變敏感的應(yīng)用以及尤其是趨向于需要恒定的UV光強度的重要處理造成了困難。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，其中貫穿多個附圖中相同的編號代表相同的部分，圖I示出了微波激發(fā)UV燈系統(tǒng)，或與本發(fā)明的實施例一致地示出了光源10。光源10包括一對微波發(fā)生器，圖示為一對磁控管12，其中的每一個通過相應(yīng)的波導(dǎo)16耦合到縱向延伸的微波室14。 每一個波導(dǎo)16具有耦合到微波室14上端的出口端18，使得由一對微波發(fā)生器12產(chǎn)生的微波鄰近于室14的相對上端以縱向隔開的關(guān)系耦合到微波室14。
如現(xiàn)有技術(shù)已知的，以密封、縱向延伸的等離子體燈泡20形式的無電極等離子體燈安裝在微波室14之內(nèi)并且被支撐鄰近于室14的上端。盡管未示出，但是將被理解，光源 10被安裝在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的包括加壓空氣源的殼體或外殼之中，可操作該加壓空氣源如圖2箭頭22所圖示地引導(dǎo)空氣進入微波室14以冷卻等離子體燈泡20。
光源10被設(shè)計并且構(gòu)建為在由從一對微波發(fā)生器12耦合到微波室14的微波能量充分激發(fā)等離子體燈泡20時，如圖2中的箭頭24所示出，從微波室14的底端發(fā)射UV光或光。盡管在此示出并描述了一對磁控管12，將理解的是在不背離本發(fā)明的實施例的情況下，光源10可以只包括單個磁控管12以激發(fā)等離子體燈泡20。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，光源10包括啟動器燈泡26，和一對變壓器28，其中的每一個分別電耦合到磁控管12中的一個以向磁控管12的燈絲供給能量。磁控管12 被安裝到波導(dǎo)16的入口端30，使得磁控管12產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)16的縱向隔開的出口端 18被釋放到室14中。優(yōu)選地，在光源10的操作期間，兩個磁控管12的頻率被分開或偏移了小的量，以防止它們之間的互相耦合。在特定的實施例中，第一磁控管12可以產(chǎn)生大約2.4GHz的信號，而第二磁控管12產(chǎn)生與第一磁控管12的差達到大約20MHz的信號。
如參照圖I和圖2所最好理解的，微波室14包括基本上水平的頂壁32、一對基本上豎直的相對的端壁34，以及一對基本上豎直的相對的側(cè)壁36，該對側(cè)壁36在端壁34之間并在等離子體燈泡20的相對側(cè)上縱向延伸。微波室14進一步包括從側(cè)壁36朝向頂壁 32向上并且向內(nèi)延伸的斜壁38。在微波室14的上端提供了一對開口 40，該對開口 40與波導(dǎo)16的出口端18對準并且耦合到波導(dǎo)16的出口端18。以這種方式，由一對磁控管12產(chǎn)生的微波能量耦合到微波室14從而以足夠的能量激發(fā)等離子體燈泡20發(fā)射UV光24。當然，在不背離本發(fā)明的實施例的情況下，微波室14其他的構(gòu)造也是可能的。
與本發(fā)明的實施例一致，縱向延伸的反射器42被安裝在微波室14之內(nèi)，用于將從等離子體燈泡20發(fā)射的UV光24從微波室14底端朝向襯底(未示出)反射。反射器42在橫截面上優(yōu)選地具有橢圓形的構(gòu)造，雖然在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下拋物線或其他橫截面構(gòu)造也是可能的。網(wǎng)孔屏蔽44被安裝到微波室14的底端，網(wǎng)孔屏蔽44對于發(fā)射的UV光24是透明的而對由一對磁控管12產(chǎn)生的微波保持不透明。
在一些實施例中，反射器42由帶有涂層的玻璃制成。例如，反射器42的一側(cè)42a (例如，等離子體燈泡側(cè))包括如圖4C所最好的示出的二向色涂層45而反射器42的另一側(cè)可以被噴沙來提供以圖4C中不可見的尺度變粗糙的表面。二向色涂層45可以包括難熔二氧化物層。因而，反射器42對由一對磁控管12產(chǎn)生的微波能量是基本上透明的但是對由等離子體燈泡20發(fā)射的UV光24是基本上不透明的并且基本上反射UV光24。然而，至少一些UV光24能夠穿透反射器42的至少一些部分。例如，二向色涂層45可以不完全阻擋 UV光24，或者反射器42的至少一個分離的區(qū)域45b (圖4E)可以通過不被涂覆而省略二向色涂層45。或者，在反射器42中可以配置至少一個開口 47 (圖4B)。
在任何情況下，可以由至少一個UV強度傳感器70 (如圖2所示，UV強度傳感器 70a和70b)測量穿過反射器42透射的、穿過延伸通過反射器42的厚度的開口 47 (圖4B) 透射的、穿過在反射器42上的二向色涂層45 (圖4C)透射的、穿過具有比反射器42的其他部分薄的二向色涂層45的部分的反射器42的分離區(qū)域45a (圖4D)透射的，或穿過去除了二向色涂層45的反射器42的分離區(qū)域45b (圖4E)透射的UV光24的強度。
遮光器72可以位于每一個UV強度傳感器70的感測部的前面，并且被配置為當遮光器72關(guān)閉時，諸如當傳感器不測量UV光24的強度時(如圖2所示，遮光器72a和72b)， 完全阻擋UV強度傳感器70暴露于UV光24。關(guān)閉的遮光器72介入以阻隔傳感器70對從等離子體燈泡20發(fā)射的UV光24的視場。利用遮光器72選擇性地暴露UV強度傳感器70 的感測部，增加了 UV強度傳感器70的壽命并且減小了 UV強度傳感器70的曝曬。而且，還認為，通過反射器42衰減來自等離子體燈泡20的UV光24也增加了 UV強度傳感器70的壽命并且減小了 UV強度傳感器70的曝曬。每一個UV強度傳感器70可以是弗吉尼亞州斯特靈市的LI〗K公司經(jīng)銷的UV強度傳感器，而每一個遮光器72可以是旋轉(zhuǎn)式遮光器或虹膜遮光器，這兩個都是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。
在替代的實施例中，反射器42可以由另一種具有適當?shù)姆瓷洹⒄凵浜?或熱屬性的材料制成，諸如拋光的鋁，其也是對由磁控管12產(chǎn)生的微波能量基本上透明但是對由等離子體燈泡20發(fā)射的UV光24基本上不透明并且基本上反射UV光24。在那些實施例中， 至少一個UV強度傳感器70可以測量由等離子體燈泡20發(fā)射的、穿過至少一個延伸通過反射器42的厚度的相應(yīng)的開口 47的UV光24的強度。
雖然沒示出，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會，光源10可以與可開動的遮光器組件 (未示出)耦合以確保當該可開動的遮光器組件關(guān)閉時盡可能少的UV光24從微波室14逸出。在題為 “Microwave Powered Lamphead Having External Shutter (具有外部遮光器的微波供能的燈頭)”的美國專利No. 6，933，683中公開了這種遮光器組件，通過引用該專利的整體而合并于此。
與本發(fā)明的實施例一致，如圖2、3和4A-4B所示，反射器42包括一對縱向延伸的反射器面46，這一對反射器面46在微波室14之內(nèi)相對地，即鏡像面對的關(guān)系，并且以與等離子體燈泡20隔開的關(guān)系來安裝。通過一對縱向隔離開的保持器48 (圖2)將一對反射器面46安裝在微波室14之內(nèi)，并且每一個反射器面46具有在基本上水平的向內(nèi)導(dǎo)向的凸緣 50上支撐的它的下端,該凸緣從每一個室側(cè)壁36向內(nèi)延伸。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，縱向延伸的中間構(gòu)件52通過在保持器48中形成的一對槽54 (圖2)安裝在微波室14之內(nèi)。如圖2、3和4A-4B所示，以與反射器面46間隔的關(guān)系并且也與等離子體燈泡20間隔的關(guān)系， 來安裝中間構(gòu)件52。中間構(gòu)件52可以由諸如PYREX⑨的玻璃制成，并且可以不涂覆從而對由等離子體燈泡20發(fā)射的UV光24不具有反射性?；蛘?，中間構(gòu)件52可以由與用來制造反射器面46的材料類似的材料制成(例如，如上所述，涂覆的玻璃、拋光的鋁或一些其他適當?shù)牟牧?。
進一步參考圖2、3和4A-4B，每一個反射器面46包括縱向延伸的邊緣56，縱向延伸的邊緣56基本上平行于相應(yīng)的反射器面46的縱軸。中間構(gòu)件52包括一對縱向延伸的相對的邊緣58，每一個邊緣58基本上平行于中間構(gòu)件52的縱軸。反射器面邊緣56和中間構(gòu)件邊緣58中的每一個分別優(yōu)選地具有豎直面60和62，它們基本上平行于等離子體燈泡 20的縱軸。
當在微波室14之內(nèi)組合安裝一對反射器面46和中間構(gòu)件52以形成反射器42時， 一對隔開的縱向延伸的槽64形成在反射器面46的邊緣56和中間構(gòu)件52的邊緣58之間。 與本發(fā)明的實施例一致，可操作一對隔開的縱向延伸的槽64，如圖2中的箭頭22所示，從加壓空氣源(未示出)朝向離子體燈泡20傳遞空氣。槽64優(yōu)選地被排列為平行于等離子體燈泡20的縱軸并與其偏移，使得空氣22整體圍繞離子體燈泡20的外表面有效包圍離子體燈泡20以冷卻燈泡20。一對槽64取向為使得空氣沿著等離子體燈泡20的相對的縱向側(cè)傳遞然后基本上在遠離這一對槽64的燈泡20下方的區(qū)域合并。
如圖2、3和4A-4B所示，中間構(gòu)件52盡管相對于其縱軸具有輕微的橫向彎曲，但是基本上被形成為矩形條材料，并且基本上具有矩形的橫截面構(gòu)造，如圖3、4A和4B所示。 根據(jù)本發(fā)明的替代實施例，中間構(gòu)件52和/或反射器面46可以具有替代的形狀，諸如在題為“Microwave Excited UV Lamp System with Improved Lamp Cooling (具有改進燈冷卻的微波激發(fā)UV燈系統(tǒng))”的美國專利No. 6，696，801中公開的那些，通過引用該專利的整體而合并于此。根據(jù)本發(fā)明的進一步的替代實施例，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，反射器42 可以不包括中間構(gòu)件52并且作為替代可以僅僅包括兩個反射器面46。
在一些實施例中，并且如圖4A所示，至少一個UV強度傳感器70a和遮光器72a被配置在反射器面46中的一個上方，UV強度傳感器70a的感測部基本上朝向等離子體燈泡 20取向。具體地，遮光器72a可以與它相應(yīng)的反射器面46的表面42b接觸。UV強度傳感器70a測量穿過反射器面46衰減的UV光的強度?？梢苑治鏊鶞y量的UV光強度以確定在光源10的一部分(例如，磁控管12、等離子體燈泡20或反射器42)上的污染和/或劣化。 至少一個附加的UV強度傳感器70b和遮光器72b被配置在中間構(gòu)件52上方，UV強度傳感器70a的感測部也是基本上朝向等離子體燈泡20取向。再次地，遮光器72b可以與它相應(yīng)的反射器面46的表面接觸。在中間構(gòu)件52缺少二向色涂層45的實施例中，UV強度傳感器70b直接測量來自等離子體燈泡20的UV光的強度。或者，并且如圖4B所示，至少一個附加的UV強度傳感器70b和遮光器72b被配置在反射器面46中的槽64上方和/或開口 47上方，UV強度傳感器70a的感測部也是基本上朝向等離子體燈泡20取向。在任何情況下，在反射器42包括被噴沙的一側(cè)42b的實施例中，反射器42、反射器面46和/或中間構(gòu)件52與UV強度傳感器70和/或遮光器72接觸或在其下方的那些部分可以被構(gòu)造成光滑的(例如，那些部分不被噴沙)。
圖5示出了與本發(fā)明的實施例一致的帶有示例性功率控制回路的光源10的框圖。 功率控制回路電路被設(shè)計為控制向至少一個磁控管12的輸入功率，其通常與磁控管輸出功率和從等離子體燈泡20輸出的UV光24的強度具有很好的相關(guān)性。光源10的操作員選擇功率設(shè)置100 (其對應(yīng)于由等離子體燈泡20產(chǎn)生的對于UV光的預(yù)定強度)，通過傳輸路徑102發(fā)送到微控制器104。微控制器104可以利用查找表來確定用于至少一個磁控管12 的功率電平，并且為了達到要求的輸出功率而設(shè)置電流電平。然后微控制器104將設(shè)置點電流106發(fā)送到用于電流調(diào)整回路108的電路。電流調(diào)整回路108包括可操作用來提供電流反饋控制回路的電路，以調(diào)整和提供基本上恒定的電流輸出，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的。
電流調(diào)整回路108利用微控制器或其他處理單元，其可以包括具體用于電流調(diào)整的微控制器104或單獨的微控制器。電流調(diào)整回路108將調(diào)整的電流發(fā)送到相位控制電路 110，相位控制電路110將可變的AC信號112發(fā)送到至少一個高電壓生成電路114。至少一個高電壓生成電路114通過傳輸路徑116將至少一個可變的高電壓DC信號發(fā)送到至少一個磁控管12以產(chǎn)生期望的輸出，期望的輸出激發(fā)等離子體燈泡20并且進而產(chǎn)生UV光。
微控制器104被配置為經(jīng)由相應(yīng)的信號線118a和118b打開或關(guān)閉遮光器72a和 72b。進而，當相應(yīng)的遮光器72a和72b打開時UV強度傳感器70a和70b測量穿過反射器 42透射的UV光的強度，并且如在120和120b處向微控制器104提供對應(yīng)于那些測量的相應(yīng)的信號。以這種方式，微控制器104控制UV強度傳感器70的感測部對來自等離子體燈泡20的UV光的暴露。如上所述，相信利用遮光器72選擇性地使UV強度傳感器70的感測部暴露，增加了 UV強度傳感器70的壽命，并且減小了 UV強度傳感器70的曝曬。具體地， 每一個遮光器72可以在微控制器104正被操作時打開以捕捉由相應(yīng)的UV強度傳感器70 測量的UV光強度，否則被關(guān)閉。因而每一個UV強度傳感器70不會持續(xù)地暴露于恒定的UV 光，防止它們的磨損并且減少它們的曝曬。
圖6示出了流程圖200，流程圖200圖示了微控制器104捕捉由與本發(fā)明的實施例一致的UV強度傳感器70測量的UV光強度的操作順序。具體地，微控制器104確定是否捕捉來自等離子體燈泡20的UV光的強度的測量值(框202)。在任何情況下，當微控制器104 確定不捕捉UV光強度的測量值(判斷框202的“否”分支)時，該操作順序返回框202。然而，當微控制器104確定捕捉UV光強度的測量值(判斷框202的“是”分支)時，如果安裝了遮光器72則微控制器打開該遮光器72 (框204)、從UV強度傳感器70捕捉UV光強度(框 206)，并且然后如果安裝了遮光器72則關(guān)閉該遮光器72(框208)。響應(yīng)于關(guān)閉遮光器72， 操作順序可以返回到框202。
在特定的實施例中，微控制器104被配置為打開遮光器72并且捕捉測量的UV光強度大約一分鐘。在捕捉到測量的UV光強度之后，然后關(guān)閉遮光器72大約一分鐘。因而， UV強度傳感器70的工作循環(huán)是大約每兩分鐘中大約一分鐘?；蛘撸诠庠?0已經(jīng)開始并且具有足夠的時間預(yù)熱之后做出捕捉測量值的確定一次。因而，每次激活光源時微控制器 104可以確定來自等離子體燈泡20的UV光的強度是否足夠。在替代的實施例中，在預(yù)定的時間間隔之后做出捕捉測量值的確定，預(yù)定的時間間隔諸如是大約每三十秒、大約每分鐘、 大約每三十分鐘、大約每小時或替代的時間間隔，對于該時間間隔遮光器為UV強度傳感器 70保持足夠長的打開以測量UV光強度。
在操作期間，微控制器104確定測量的UV光強度是否對應(yīng)于預(yù)期的UV光強度(例如，于用戶選擇的功率設(shè)置100的預(yù)期的UV光強度)，并且如必要的話調(diào)節(jié)至少一個磁控管 12的功率。具體地，它關(guān)于從一個或多個UV強度傳感器70a和70b捕捉的信號確定所測量的UV光強度。
圖7示出了流程圖210，流程圖210圖示了與本發(fā)明的實施例一致，微控制器104 調(diào)節(jié)至少一個磁控管12的功率的操作順序。微控制器104首先確定測量的UV光強度(例如，從一個或多個UV強度傳感器70a和70b，或它們的組合捕捉的UV光強度)是否對應(yīng)于從用戶選擇的功率設(shè)置100所預(yù)期的UV光強度(框212)。更具體地，在框212中，微控制器104可以根據(jù)查找表來確定測量的UV光強度是否匹配與用戶選擇的功率設(shè)置100相關(guān)聯(lián)的預(yù)期的UV光強度或者測量的UV光強度是否在與用戶選擇的功率設(shè)置100相關(guān)聯(lián)的預(yù)期的UV光強度的指定范圍內(nèi)。當測量的UV光強度對應(yīng)于預(yù)期的UV光強度(判斷框212的 “是”分支)時操作順序返回到框212。
當測量的UV光強度不對應(yīng)于預(yù)期的UV光強度(判斷框212的“否”分支)時，微控制器確定測量的UV光強度是否低于預(yù)期的UV光強度(框214)。例如，并且不意在限制，當測量的UV光強度低于預(yù)期的UV光強度時，這可以表示至少一個磁控管12已經(jīng)遭遇劣化， 即等離子體燈泡20已經(jīng)遭遇劣化、等離子體燈泡20和/或反射器42已經(jīng)被污染和/或光源10的至少一個其他部件已經(jīng)劣化或變得被污染。相對地，當測量的UV光強度高于預(yù)期的UV光強度時，這可以表示至少一個磁控管12已經(jīng)被調(diào)節(jié)或替換，即等離子體燈泡20已經(jīng)被替換、等離子體燈泡20和/或反射器42已經(jīng)被清潔和/或光源10的至少一個其他部件已經(jīng)被調(diào)節(jié)或替換。因而，當測量的UV光強度低于預(yù)期的UV光強度(判斷框214的“是” 分支)時，微控制器104可以利用查找表確定對于至少一個磁控管12的功率電平的增加量以使得等離子體燈泡20輸出預(yù)期的UV光強度(框216)。相對地，當測量的UV光強度高于預(yù)期的UV光強度(判斷框214的“否”分支)時，微控制器104可以利用查找表確定對于至少一個磁控管12的功率電平的減小量以使得等離子體燈泡20輸出預(yù)期的UV光強度(框 218)。
在確定對于至少一個磁控管12的功率電平的增加量或減小量之后(框216或 218)，微控制器可以確定對于至少一個磁控管所確定的功率電平是否可以被維持在光源10 的操作參數(shù)之內(nèi)(框220)。具體地，所確定的功率電平可能高于高電壓產(chǎn)生電路114能夠產(chǎn)生的功率電平。因而，當功率電平不能維持在光源10的操作參數(shù)的范圍之內(nèi)(判斷框220 的“否”分支)時，產(chǎn)生警報和/或停止光源的操作(框222)。然而，當功率電平可以維持在光源10的操作參數(shù)的范圍之內(nèi)(判斷框220的“是”分支)時，至少一個磁控管12的功率被調(diào)節(jié)為所確定的功率電平(框224)并且操作順序返回到框212。
在一些實施例中，在校準期間確定由光源10產(chǎn)生的UV光的強度的基線。在校準過程中，當向至少一個磁控管12提供各種功率電平時，微控制器104可以確定由每一個UV 強度傳感器70測量的UV光強度。然后微控制器104可以利用其作為用于確定由處于各種功率電平的等離子體燈泡20輸出的UV光強度的基準。隨著光源10的一部分劣化和/或被污染，微控制器104被配置為基于該基線使到至少一個磁控管12的實際功率電平適應(yīng)于維持用戶選擇的UV光強度水平。微控制器104也可以存儲關(guān)于UV光強度的歷史信息并且經(jīng)由輸入/輸出連接，諸如網(wǎng)絡(luò)、USB或其他數(shù)字數(shù)據(jù)連接，來輸出該信息。微控制器104也可以被配置為與打印機通信并且向打印機輸出歷史信息。
在一些實施例中，微控制器104還被配置為在顯示器105上指示用戶選擇的UV光的強度和/或測量的來自等離子體燈泡20的UV光的強度。顯示器105可以包括如現(xiàn)有技術(shù)已知的分段LED顯示器、IXD顯示器或其他顯示器。微控制器104可以將用戶選擇的強度或測量的強度顯示為百分比(例如，“90%”)或以直方圖的形式(例如，直方圖示出直方圖的可用空間的90%被覆蓋)。
除顯示用戶選擇的UV光強度或測量的UV光強度之外，微控制器104還可以被配置為確定并且顯示等離子體燈泡20和/或反射器42上污染的指示。如上所述，一個UV強度傳感器70a可以被配置為測量穿過反射器42透射的UV光，而另一個UV強度傳感器70b 可以被配置為測量(例如，穿過中間構(gòu)件52或缺少二向色涂層的反射器42、穿過槽64或穿過反射器42中的開口 47)直接來自等離子體燈泡20的UV光。通過比較這兩個測量值，微控制器104可以能夠確定由等離子體燈泡20和/或反射器42的污染引起的差異，然后在顯示器上指示該差異。
因而，本發(fā)明的實施例提供了在光源內(nèi)微波供能的UV燈泡的瞬時強度反饋以允許閉環(huán)控制補償光源的一部分(例如，UV燈泡、反射器和/或向UV燈泡提供微波能量的磁控管等)的劣化以及UV燈泡或反射器的污染。這提供了在持續(xù)一段時間的恒定的UV輸出而不犧牲部件壽命。此外，為了延長部件壽命，位于UV燈泡和UV強度傳感器之間的遮光器的打開和關(guān)閉的開/關(guān)工作循環(huán)提供了增強的光學(xué)保護并且限制UV強度傳感器的暴露。為了預(yù)防性維護和統(tǒng)計過程控制，本發(fā)明的實施例還提供了 UV燈泡的實際輸出的“一眼即可知”的指示。這進而可以最小化甚至消除視覺檢查UV燈泡或反射器的停工時間，因而產(chǎn)生更多的系統(tǒng)工作時間。
微控制器104可以包括任何被配置為基于一個或多個用戶輸入控制一個或多個變量的電控制裝置。那些用戶輸入可以由用戶通過用戶接口來提供，用戶接口例如可以是鍵盤、鼠標和顯示器或觸摸屏?？梢允褂脧奈⑻幚砥鳌⑽⒖刂破?、微型計算機、數(shù)字信號處理器、中央處理單元、現(xiàn)場可編程門陣列、可編程邏輯器件、狀態(tài)機、邏輯電路、模擬電路、數(shù)字電路和/或基于存儲器中存儲的操作指令操作(模擬和/或數(shù)字)信號的任何其他設(shè)備中選擇的至少一個處理單元來實現(xiàn)微控制器104。存儲器可以是單個存儲器設(shè)備或多個存儲器設(shè)備，包括但不限于隨機存取存儲器(RAM)、易失性存儲器、非易失性存儲器、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、閃速存儲器、高速緩沖存儲器和/或任何其他能夠存儲數(shù)字信息的設(shè)備。微控制器104可以具有大容量存儲設(shè)備，該大容量存儲設(shè)備可以包括一個或多個硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器或其他可移動盤驅(qū)動器、直接存取存儲設(shè)備 (DASD)、光盤驅(qū)動器(例如，CD驅(qū)動器、DVD驅(qū)動器等)和/或磁帶驅(qū)動器等。
微控制器104的處理單元在操作系統(tǒng)的控制下操作，并且運行在各種計算機軟件應(yīng)用、部件、程序、對象、模塊、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等中實施的計算機程序代碼，或者依賴于該計算機程序代碼。駐留在存儲器中和存儲在大容量存儲設(shè)備中的計算機程序代碼還包括控制程序代碼，當在微控制器104的處理單元上運行該控制程序代碼時，執(zhí)行圖6和圖7所示的處理流程。計算機程序代碼通常包括在各種時間駐留在存儲器中的一條或多條指令，并且當處理單元讀取并運行這一條或多條指令時，使得微控制器104執(zhí)行必要的步驟來運行實施本發(fā)明的各種實施例和方面的步驟或要素。
基于其中實現(xiàn)本發(fā)明的特定實施例的應(yīng)用可以標識在此描述的各種程序代碼。然而，應(yīng)該理解，下面的任何特定的程序名稱只是為了方便而使用的，并且因而本發(fā)明不限于僅在由這種名稱標識的和/或暗指的特定應(yīng)用中使用。而且，考慮到通常計算機程序可以被組織為例程、過程、方法、模塊、對象等的無窮盡的方式，以及可以在典型的計算機中駐留的各種軟件層(例如，操作系統(tǒng)、程序庫、API、應(yīng)用、小應(yīng)用程序等)之中分配程序功能的各種方式，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于在此描述的程序功能的特定組織和分配。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到圖1-5示出的環(huán)境不意在限制本發(fā)明的實施例的范圍。具體地，與本發(fā)明的替代實施例一致，光源可以包括更少的或額外的部件。實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以使用其他的替代硬件和/或軟件環(huán)境。例如，光源可以包括更多或更少的UV強度傳感器和/或遮光器，以及不同形狀的反射器。
另外，為了實現(xiàn)本發(fā)明的實施例而運行的例程，無論是被實現(xiàn)為操作系統(tǒng)的一部分還是由一個或多個控制系統(tǒng)或微控制器運行的特定應(yīng)用、部件、程序、對象、模塊或指令序列，在此被稱為“操作序列”、“程序產(chǎn)品”或更簡單地“程序代碼”。計算機程序代碼通常包括一條或多條指令，這一條或多條指令在各種時間駐留在光源中的各種存儲器和存儲設(shè)備中，并且當一個或多個控制系統(tǒng)或微控制器讀取和運行這一條或多條指令時，使得光源 10執(zhí)行必要的步驟來運行實施本發(fā)明的各種方面的步驟、要素和/或框。
盡管已經(jīng)在全功能光源的上下文中描述了本發(fā)明的實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解本發(fā)明的各種實施例能夠以多種形式的程序產(chǎn)品發(fā)布，而且不論用于實際進行發(fā)布的計算機可記錄信號承載介質(zhì)的特定類型如何，本發(fā)明都地同樣地應(yīng)用。計算機可記錄信號承載介質(zhì)的示例包括但不限于物理的且有形的可記錄類型介質(zhì)，諸如易失和非易失存儲器設(shè)備、軟盤和其他可移動盤、硬盤驅(qū)動器、閃速存儲器驅(qū)動器和光盤(例如，⑶-ROM、 DVD、藍光盤等)等。
另外，可以基于其中實現(xiàn)本發(fā)明的特定實施例的應(yīng)用或軟件部件來標識各種程序代碼。然而，應(yīng)該理解任何特定的程序名稱只是為了方便而使用的，并且因而本發(fā)明的實施例不應(yīng)該被限于僅在由這種名稱標識的和/或暗指的特定應(yīng)用中使用。而且，考慮到通常計算機程序可以被組織為例程、過程、方法、模塊、對象等的無窮盡的方式，以及可以在典型的計算機中駐留的各種軟件層(例如，操作系統(tǒng)、程序庫、API、應(yīng)用、小應(yīng)用程序等)之中分配程序功能的各種方式，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于程序的特定組織和分配。
而且，盡管已經(jīng)通過各種實施例和示例的描述說明了本發(fā)明的實施例，并且盡管已經(jīng)相當詳細地描述了這些實施例，但是申請人的意圖不在于將隨附權(quán)利要求的范圍限定或以任何方式限制于這樣的細節(jié)。另外的優(yōu)點和修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。因而，在其更寬方面中的本發(fā)明因此不限于示出和描述的特定的細節(jié)、裝置和/或方法。具體地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解上述流程圖的任何框可以根據(jù)本發(fā)明的實施例的原理被刪除、擴增、與另一個同步進行、組合或以別的方式修改。因此，在不背離申請人總的發(fā)明概念的精神或范圍的情況下，可以背離這些細節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生紫外光的裝置，所述裝置包括 等離子體燈泡； 微波發(fā)生器，所述微波發(fā)生器可操作地產(chǎn)生微波能量場以激發(fā)所述等離子體燈泡發(fā)射所述紫外光； 傳感器，所述傳感器被配置為測量所述紫外光的強度；以及 反射器，所述反射器位于所述等離子體燈泡和所述傳感器之間，所述反射器可操作地反射由所述等離子體燈泡產(chǎn)生的所述紫外光的至少部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，進一步包括 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置為控制所述紫外光的發(fā)射，所述控制系統(tǒng)被配置為接收關(guān)于所述紫外光的目標強度，確定來自所述傳感器的所述紫外光的所測量的強度，估計所述目標強度是否對應(yīng)于所測量的強度，并且調(diào)節(jié)到所述微波發(fā)生器的功率以調(diào)節(jié)所述紫外光的強度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)被進一步配置為當所述紫外光的所述目標強度高于所述紫外光的所測量的強度時，增加到所述微波發(fā)生器的功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)被進一步配置為當所述紫外光的所述目標強度低于所述紫外光的所測量的強度時，減少到所述微波發(fā)生器的功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進一步包括 遮光器，所述遮光器位于所述傳感器和所述反射器之間，所述遮光器被配置為將所述傳感器的至少部分與紫外光基本上阻擋開。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)被進一步配置為操作所述遮光器使所述傳感器的所述部分至少部分地暴露于所述紫外光。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)包括顯示器，并且所述控制系統(tǒng)被進一步配置為在所述顯示器上指示所述紫外光的所測量的強度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)包括顯示器，并且所述控制系統(tǒng)被進一步配置為確定所述等離子體燈泡、所述反射器或所述磁控管中的至少一個的變化并且在所述顯示器上指示所述變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述傳感器測量穿過所述反射器的厚度的所述紫外光的強度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述反射器包括二向色涂層，并且所述傳感器測量穿過所述二向色涂層透射的所述紫外光的強度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述反射器包括具有第一厚度的第一部分和第二厚度的第二部分的二向色涂層，并且所述傳感器測量穿過所述二向色涂層的所述第二部分透射的所述紫外光的強度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述反射器包括二向色涂層和缺少所述二向色涂層的部分，并且所述傳感器測量穿過所述反射器的所述部分透射的所述紫外光的強度。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述反射器包括延伸通過所述反射器的厚度的開口，并且所述傳感器被配置為測量穿過所述開口透射的所述紫外光的強度。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，進一步包括 遮光器，所述遮光器位于所述傳感器和所述反射器之間，所述遮光器被配置為當關(guān)閉時將所述傳感器的至少部分與所述紫外光基本上阻擋開。
15.一種控制產(chǎn)生紫外光的燈系統(tǒng)的方法，所述方法包括 接收關(guān)于所述紫外光的目標強度； 使用傳感器測量所述紫外光的強度； 將所述目標強度與所測量的強度進行比較；以及 響應(yīng)于所述比較，調(diào)節(jié)到微波發(fā)生器的功率以調(diào)節(jié)所述紫外光的強度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，調(diào)節(jié)所述功率包括 如果所述紫外光的所述目標強度高于所述紫外光的所測量的強度，則增加到所述微波發(fā)生器的功率。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，調(diào)節(jié)所述功率包括 如果所述紫外光的所述目標強度低于所述紫外光的所測量的強度，則減少到所述微波發(fā)生器的功率。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，使用所述傳感器測量所述紫外光的強度包括 操作與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的遮光器以至少部分地使所述傳感器的部分暴露；以及 捕捉來自所述傳感器的所述紫外光的所測量的強度的指示。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，使用所述傳感器測量所述紫外光的強度包括 操作所述遮光器阻擋所述傳感器的所述部分暴露于所述紫外光。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括 在顯示器上指示所述紫外光的所測量的強度。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括 確定等離子體燈泡、反射器或磁控管中的至少一個的變化；以及 在顯示器上指示所述變化。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，使用所述傳感器測量所述紫外光的強度進一步包括 穿過位于所述紫外光的源和所述傳感器之間的反射器的部分透射所述紫外光。
23.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，使用所述傳感器測量所述紫外光的強度進一步包括 穿過在所述反射器的所述部分上的二向色涂層透射所述紫外光。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，使用所述傳感器測量所述紫外光的強度進一步包括 穿過所述反射器中的開口透射所述紫外光至所述傳感器。
25.一種程序產(chǎn)品，所述程序產(chǎn)品包括 程序代碼，所述程序代碼被配置為當由處理單元運行時，接收關(guān)于紫外光的目標強度、使用傳感器測量所述紫外光的強度、將所述目標強度與所測量的強度進行比較，并且響應(yīng)于所述比較來調(diào)節(jié)到微波發(fā)生器的功率以調(diào)節(jié)所述紫外光的強度；以及計算機可記錄介質(zhì)，所述計算機可記錄介質(zhì)承載所述程序代碼。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供了用于控制燈系統(tǒng)的裝置、方法和程序產(chǎn)品。該裝置包括等離子體燈泡(20)和微波發(fā)生器(12)，微波發(fā)生器可操作地產(chǎn)生微波能量場以激發(fā)等離子體燈泡(20)發(fā)射紫外光(24)。該裝置進一步包括用于測量紫外光(24)的強度的傳感器(70)和位于等離子體燈泡(20)和傳感器(70)之間的反射器(42)。反射器(42)可操作地反射由等離子體燈泡(20)產(chǎn)生的紫外光(24)的至少一部分。該方法包括接收關(guān)于紫外光(24)的目標強度和使用傳感器(70)測量紫外光(24)的強度。該方法進一步包括將目標強度與測量的強度進行比較，并且響應(yīng)于比較，調(diào)節(jié)到微波發(fā)生器(12)的功率以調(diào)節(jié)紫外光(24)的強度。
文檔編號H05B41/24GK102986302SQ201180034214
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者詹姆斯·M·博蘇克, 詹姆斯·庫利, 愛德華·C·麥吉, 詹姆斯·史密斯 申請人:諾信公司