紫外灯系统和用于控制发射的紫外光的方法

专利名称：紫外灯系统和用于控制发射的紫外光的方法
紫外灯系统和用于控制发射的紫外光的方法技术领域
总的来说，本发明涉及紫外灯系统，并且更具体地涉及微波激发紫外灯系统的调難iF. ο背景技术
紫外(UV)灯系统一般用于加热和固化材料，诸如粘合剂、密封剂、墨水和涂层。某些UV灯系统具有无电极光源，并且通过利用微波能量激发无电极等离子体灯来操作。在依靠微波能量激发的无电极UV灯系统中，无电极等离子体灯被安装在金属制的微波腔或室之内。一个或多个微波发生器，诸如磁控管，经由波导与微波室的内部耦合。磁控管供应微波能量以启动并且维持来自封闭在等离子体灯中的气体混合物的等离子体。等离子体发射以具有UV和红外波长的谱线或光子强烈加重的电磁辐射的特征光谱。
为了照射衬底，导向UV光从微波室穿过室出口到外部位置。室出口能够阻挡微波能量的发射而允许UV光透射到微波室外侧。细网孔的金属屏蔽常常覆盖许多常规UV灯系统的室出口。金属屏蔽中的开口透射UV光用于照射位于RF室外部的衬底；还充分地阻挡了微波能量的发射。在一些常规UV灯系统中，遮光器也覆盖室出口并且选择性地可操作来使衬底暴露于UV光。
一些UV灯系统的应用需要非常精确的UV光强度。这些应用对UV光强度的改变敏感，需要光强度基本上是恒定的。提供基本恒定的UV光强度提出了一些挑战。常规的测量UV光强度的方法利用放在光源下面的UV强度传感器。这些传感器测量光源的UV光强度一次并且不能在不中断光源使用的情况下指示来自后续应用的UV光强度。而且，这种传感器常常由于持续暴露于高强度UV光而易于曝晒，致使它们不可操作。另外，这种方法通常由灯系统的客户或灯系统供应商在安装和/或维护期间执行，这扰乱了对UV灯系统的使用。这种方法还需要大量的时间来由客户配置将来的可以用于他们的应用的UV强度，这些应用将随着那些UV灯系统的强度减小而“逐渐地劣化”。
由于考虑UV光强度的控制系统和自动化性能检测是不可用的，因此在试图确保高水平的过程控制中，UV灯系统的操作人员常常使用预防性维护和灯泡替换时间表。但是这些维护时间表也显著地中断UV灯系统的使用，因为要停止衬底的任何处理以执行任何维护或测试。而且，这些维护时间表一般未能考虑和调节在各种应用和/或衬底之间UV灯系统的劣化和/或污染。这对于需要高度一致性的应用常常是个问题。发明内容
本发明的实施例通过提供产生紫外光的装置、控制产生紫外光的灯系统的方法以及程序产品，解决了与现有技术相关的这些和其他的问题。该装置包括等离子体灯泡；微波发生器，该微波发生器可操作产生微波能量场来激发等离子体灯泡发射紫外光；传感器， 该传感器被配置为测量紫外光的强度；和反射器，该反射器位于等离子体灯泡和传感器之间。反射器可操作以反射由等离子体灯泡产生的紫外光的至少一部分。
在替代的实施例中，该方法用于控制产生紫外光的灯系统。该方法包括接收关于紫外光的目标强度并且使用传感器测量紫外光的强度。该方法进一步包括将目标强度与测量的强度进行比较，并且，响应于该比较，调节到微波发生器的功率以调节紫外光的强度。
在进一步的替代实施例中，程序产品包括程序代码，该程序代码被配置为当被处理单元运行时，接收关于紫外光的目标强度、使用传感器来测量紫外光的强度、将目标强度与测量的强度进行比较，并且响应于该比较来调节到微波发生器的功率以调节紫外光的强度。程序产品进一步包括计算机可记录的介质，该计算机可记录的介质承载有该程序代码。
按照以下的附图和详细的描述，这些和其他的优点将是显而易见的。


被包含进本说明书并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且和上面给出的本发明的概括描述和在下面给出的本发明的实施例的详细描述一起，用于解释本发明的原理。
图I是与本发明的实施例一致的微波激发紫外(UV)灯系统的透视图2是沿着图I的线2-2获取的图I的UV灯系统的截面图3是在图I的UV灯系统中使用的反射器的顶部平面图4A是沿着图3的线4A-4A获取的截面图，示出了多个UV强度传感器的第一位置；
图4B是沿着图3的线4B-4B获取的截面图，示出了多个UV强度传感器的第二位置；
图4C是根据本发明的替代实施例的图4B的一部分的放大图，其中反射器的内侧包括二向色涂层；
图4D是根据本发明的替代实施例的类似于图4C的放大图，其中反射器包括二向色涂层，该二向色涂层在与UV强度传感器中的一个的视场相重叠的位置厚度减小；
图4E是根据本发明的替代实施例的类似于图4C和4D的放大图，其中反射器包括二向色涂层，在与UV强度传感器中的一个的视场相重叠的位置不存在该二向色涂层；
图5是示出了用于图I的UV灯系统的功率控制电路的框图6是示出了图5的功率控制电路捕捉来自图I的光源的等离子体灯泡的UV光强度的操作顺序的流程图；以及
图7是示出了图5的功率控制电路调节到图I的光源的磁控管的功率的操作顺序的流程图。
应该理解的是，不必按比例绘制附图，呈现图示本发明的实施例的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如在此公开的本发明的实施例的特定设计特征，例如包括各种图示的部件的特定尺寸、方向、位置和形状、以及特定操作顺序(例如，包括同时的和/或顺序的操作)，将部分地通过特定意图的应用和使用环境来确定。图示的实施例的某些特征可以相对于其他特征被放大或扭曲，以有助于可视化和清楚地理解。
具体实施方式
通常，存在有在紫外(UV)灯系统中使用的磁控管的功率输出的变化、在UV灯系统的UV灯泡或反射器上出现的污染以及UV灯系统部件的劣化。因而，常常存在由于那些因素产生的UV辐射或光的变化。这些变化继而直接地与来自UV灯系统的UV光强度相关联。 这对于一些对UV光强度的改变敏感的应用以及尤其是趋向于需要恒定的UV光强度的重要处理造成了困难。
现在转向附图，其中贯穿多个附图中相同的编号代表相同的部分，图I示出了微波激发UV灯系统，或与本发明的实施例一致地示出了光源10。光源10包括一对微波发生器，图示为一对磁控管12，其中的每一个通过相应的波导16耦合到纵向延伸的微波室14。 每一个波导16具有耦合到微波室14上端的出口端18，使得由一对微波发生器12产生的微波邻近于室14的相对上端以纵向隔开的关系耦合到微波室14。
如现有技术已知的，以密封、纵向延伸的等离子体灯泡20形式的无电极等离子体灯安装在微波室14之内并且被支撑邻近于室14的上端。尽管未示出，但是将被理解，光源 10被安装在本领域技术人员已知的包括加压空气源的壳体或外壳之中，可操作该加压空气源如图2箭头22所图示地引导空气进入微波室14以冷却等离子体灯泡20。
光源10被设计并且构建为在由从一对微波发生器12耦合到微波室14的微波能量充分激发等离子体灯泡20时，如图2中的箭头24所示出，从微波室14的底端发射UV光或光。尽管在此示出并描述了一对磁控管12，将理解的是在不背离本发明的实施例的情况下，光源10可以只包括单个磁控管12以激发等离子体灯泡20。
如本领域的技术人员所理解的，光源10包括启动器灯泡26，和一对变压器28，其中的每一个分别电耦合到磁控管12中的一个以向磁控管12的灯丝供给能量。磁控管12 被安装到波导16的入口端30，使得磁控管12产生的微波通过波导16的纵向隔开的出口端 18被释放到室14中。优选地，在光源10的操作期间，两个磁控管12的频率被分开或偏移了小的量，以防止它们之间的互相耦合。在特定的实施例中，第一磁控管12可以产生大约2.4GHz的信号，而第二磁控管12产生与第一磁控管12的差达到大约20MHz的信号。
如参照图I和图2所最好理解的，微波室14包括基本上水平的顶壁32、一对基本上竖直的相对的端壁34，以及一对基本上竖直的相对的侧壁36，该对侧壁36在端壁34之间并在等离子体灯泡20的相对侧上纵向延伸。微波室14进一步包括从侧壁36朝向顶壁 32向上并且向内延伸的斜壁38。在微波室14的上端提供了一对开口 40，该对开口 40与波导16的出口端18对准并且耦合到波导16的出口端18。以这种方式，由一对磁控管12产生的微波能量耦合到微波室14从而以足够的能量激发等离子体灯泡20发射UV光24。当然，在不背离本发明的实施例的情况下，微波室14其他的构造也是可能的。
与本发明的实施例一致，纵向延伸的反射器42被安装在微波室14之内，用于将从等离子体灯泡20发射的UV光24从微波室14底端朝向衬底(未示出)反射。反射器42在横截面上优选地具有椭圆形的构造，虽然在不背离本发明的精神和范围的情况下抛物线或其他横截面构造也是可能的。网孔屏蔽44被安装到微波室14的底端，网孔屏蔽44对于发射的UV光24是透明的而对由一对磁控管12产生的微波保持不透明。
在一些实施例中，反射器42由带有涂层的玻璃制成。例如，反射器42的一侧42a (例如，等离子体灯泡侧)包括如图4C所最好的示出的二向色涂层45而反射器42的另一侧可以被喷沙来提供以图4C中不可见的尺度变粗糙的表面。二向色涂层45可以包括难熔二氧化物层。因而，反射器42对由一对磁控管12产生的微波能量是基本上透明的但是对由等离子体灯泡20发射的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能够穿透反射器42的至少一些部分。例如，二向色涂层45可以不完全阻挡 UV光24，或者反射器42的至少一个分离的区域45b (图4E)可以通过不被涂覆而省略二向色涂层45。或者，在反射器42中可以配置至少一个开口 47 (图4B)。
在任何情况下，可以由至少一个UV强度传感器70 (如图2所示，UV强度传感器 70a和70b)测量穿过反射器42透射的、穿过延伸通过反射器42的厚度的开口 47 (图4B) 透射的、穿过在反射器42上的二向色涂层45 (图4C)透射的、穿过具有比反射器42的其他部分薄的二向色涂层45的部分的反射器42的分离区域45a (图4D)透射的，或穿过去除了二向色涂层45的反射器42的分离区域45b (图4E)透射的UV光24的强度。
遮光器72可以位于每一个UV强度传感器70的感测部的前面，并且被配置为当遮光器72关闭时，诸如当传感器不测量UV光24的强度时(如图2所示，遮光器72a和72b)， 完全阻挡UV强度传感器70暴露于UV光24。关闭的遮光器72介入以阻隔传感器70对从等离子体灯泡20发射的UV光24的视场。利用遮光器72选择性地暴露UV强度传感器70 的感测部，增加了 UV强度传感器70的寿命并且减小了 UV强度传感器70的曝晒。而且，还认为，通过反射器42衰减来自等离子体灯泡20的UV光24也增加了 UV强度传感器70的寿命并且减小了 UV强度传感器70的曝晒。每一个UV强度传感器70可以是弗吉尼亚州斯特灵市的LI〗K公司经销的UV强度传感器，而每一个遮光器72可以是旋转式遮光器或虹膜遮光器，这两个都是现有技术中已知的。
在替代的实施例中，反射器42可以由另一种具有适当的反射、折射和/或热属性的材料制成，诸如抛光的铝，其也是对由磁控管12产生的微波能量基本上透明但是对由等离子体灯泡20发射的UV光24基本上不透明并且基本上反射UV光24。在那些实施例中， 至少一个UV强度传感器70可以测量由等离子体灯泡20发射的、穿过至少一个延伸通过反射器42的厚度的相应的开口 47的UV光24的强度。
虽然没示出，但是本领域的技术人员将领会，光源10可以与可开动的遮光器组件 (未示出)耦合以确保当该可开动的遮光器组件关闭时尽可能少的UV光24从微波室14逸出。在题为 “Microwave Powered Lamphead Having External Shutter (具有外部遮光器的微波供能的灯头)”的美国专利No. 6，933，683中公开了这种遮光器组件，通过引用该专利的整体而合并于此。
与本发明的实施例一致，如图2、3和4A-4B所示，反射器42包括一对纵向延伸的反射器面46，这一对反射器面46在微波室14之内相对地，即镜像面对的关系，并且以与等离子体灯泡20隔开的关系来安装。通过一对纵向隔离开的保持器48 (图2)将一对反射器面46安装在微波室14之内，并且每一个反射器面46具有在基本上水平的向内导向的凸缘 50上支撑的它的下端,该凸缘从每一个室侧壁36向内延伸。根据本发明的一个方面，纵向延伸的中间构件52通过在保持器48中形成的一对槽54 (图2)安装在微波室14之内。如图2、3和4A-4B所示，以与反射器面46间隔的关系并且也与等离子体灯泡20间隔的关系， 来安装中间构件52。中间构件52可以由诸如PYREX⑨的玻璃制成，并且可以不涂覆从而对由等离子体灯泡20发射的UV光24不具有反射性。或者，中间构件52可以由与用来制造反射器面46的材料类似的材料制成(例如，如上所述，涂覆的玻璃、抛光的铝或一些其他适当的材料)。
进一步参考图2、3和4A-4B，每一个反射器面46包括纵向延伸的边缘56，纵向延伸的边缘56基本上平行于相应的反射器面46的纵轴。中间构件52包括一对纵向延伸的相对的边缘58，每一个边缘58基本上平行于中间构件52的纵轴。反射器面边缘56和中间构件边缘58中的每一个分别优选地具有竖直面60和62，它们基本上平行于等离子体灯泡 20的纵轴。
当在微波室14之内组合安装一对反射器面46和中间构件52以形成反射器42时， 一对隔开的纵向延伸的槽64形成在反射器面46的边缘56和中间构件52的边缘58之间。 与本发明的实施例一致，可操作一对隔开的纵向延伸的槽64，如图2中的箭头22所示，从加压空气源(未示出)朝向离子体灯泡20传递空气。槽64优选地被排列为平行于等离子体灯泡20的纵轴并与其偏移，使得空气22整体围绕离子体灯泡20的外表面有效包围离子体灯泡20以冷却灯泡20。一对槽64取向为使得空气沿着等离子体灯泡20的相对的纵向侧传递然后基本上在远离这一对槽64的灯泡20下方的区域合并。
如图2、3和4A-4B所示，中间构件52尽管相对于其纵轴具有轻微的横向弯曲，但是基本上被形成为矩形条材料，并且基本上具有矩形的横截面构造，如图3、4A和4B所示。 根据本发明的替代实施例，中间构件52和/或反射器面46可以具有替代的形状，诸如在题为“Microwave Excited UV Lamp System with Improved Lamp Cooling (具有改进灯冷却的微波激发UV灯系统)”的美国专利No. 6，696，801中公开的那些，通过引用该专利的整体而合并于此。根据本发明的进一步的替代实施例，如本领域的技术人员所理解的，反射器42 可以不包括中间构件52并且作为替代可以仅仅包括两个反射器面46。
在一些实施例中，并且如图4A所示，至少一个UV强度传感器70a和遮光器72a被配置在反射器面46中的一个上方，UV强度传感器70a的感测部基本上朝向等离子体灯泡 20取向。具体地，遮光器72a可以与它相应的反射器面46的表面42b接触。UV强度传感器70a测量穿过反射器面46衰减的UV光的强度。可以分析所测量的UV光强度以确定在光源10的一部分(例如，磁控管12、等离子体灯泡20或反射器42)上的污染和/或劣化。 至少一个附加的UV强度传感器70b和遮光器72b被配置在中间构件52上方，UV强度传感器70a的感测部也是基本上朝向等离子体灯泡20取向。再次地，遮光器72b可以与它相应的反射器面46的表面接触。在中间构件52缺少二向色涂层45的实施例中，UV强度传感器70b直接测量来自等离子体灯泡20的UV光的强度。或者，并且如图4B所示，至少一个附加的UV强度传感器70b和遮光器72b被配置在反射器面46中的槽64上方和/或开口 47上方，UV强度传感器70a的感测部也是基本上朝向等离子体灯泡20取向。在任何情况下，在反射器42包括被喷沙的一侧42b的实施例中，反射器42、反射器面46和/或中间构件52与UV强度传感器70和/或遮光器72接触或在其下方的那些部分可以被构造成光滑的(例如，那些部分不被喷沙)。
图5示出了与本发明的实施例一致的带有示例性功率控制回路的光源10的框图。 功率控制回路电路被设计为控制向至少一个磁控管12的输入功率，其通常与磁控管输出功率和从等离子体灯泡20输出的UV光24的强度具有很好的相关性。光源10的操作员选择功率设置100 (其对应于由等离子体灯泡20产生的对于UV光的预定强度)，通过传输路径102发送到微控制器104。微控制器104可以利用查找表来确定用于至少一个磁控管12 的功率电平，并且为了达到要求的输出功率而设置电流电平。然后微控制器104将设置点电流106发送到用于电流调整回路108的电路。电流调整回路108包括可操作用来提供电流反馈控制回路的电路，以调整和提供基本上恒定的电流输出，如现有技术中已知的。
电流调整回路108利用微控制器或其他处理单元，其可以包括具体用于电流调整的微控制器104或单独的微控制器。电流调整回路108将调整的电流发送到相位控制电路 110，相位控制电路110将可变的AC信号112发送到至少一个高电压生成电路114。至少一个高电压生成电路114通过传输路径116将至少一个可变的高电压DC信号发送到至少一个磁控管12以产生期望的输出，期望的输出激发等离子体灯泡20并且进而产生UV光。
微控制器104被配置为经由相应的信号线118a和118b打开或关闭遮光器72a和 72b。进而，当相应的遮光器72a和72b打开时UV强度传感器70a和70b测量穿过反射器 42透射的UV光的强度，并且如在120和120b处向微控制器104提供对应于那些测量的相应的信号。以这种方式，微控制器104控制UV强度传感器70的感测部对来自等离子体灯泡20的UV光的暴露。如上所述，相信利用遮光器72选择性地使UV强度传感器70的感测部暴露，增加了 UV强度传感器70的寿命，并且减小了 UV强度传感器70的曝晒。具体地， 每一个遮光器72可以在微控制器104正被操作时打开以捕捉由相应的UV强度传感器70 测量的UV光强度，否则被关闭。因而每一个UV强度传感器70不会持续地暴露于恒定的UV 光，防止它们的磨损并且减少它们的曝晒。
图6示出了流程图200，流程图200图示了微控制器104捕捉由与本发明的实施例一致的UV强度传感器70测量的UV光强度的操作顺序。具体地，微控制器104确定是否捕捉来自等离子体灯泡20的UV光的强度的测量值(框202)。在任何情况下，当微控制器104 确定不捕捉UV光强度的测量值(判断框202的“否”分支)时，该操作顺序返回框202。然而，当微控制器104确定捕捉UV光强度的测量值(判断框202的“是”分支)时，如果安装了遮光器72则微控制器打开该遮光器72 (框204)、从UV强度传感器70捕捉UV光强度(框 206)，并且然后如果安装了遮光器72则关闭该遮光器72(框208)。响应于关闭遮光器72， 操作顺序可以返回到框202。
在特定的实施例中，微控制器104被配置为打开遮光器72并且捕捉测量的UV光强度大约一分钟。在捕捉到测量的UV光强度之后，然后关闭遮光器72大约一分钟。因而， UV强度传感器70的工作循环是大约每两分钟中大约一分钟。或者，在光源10已经开始并且具有足够的时间预热之后做出捕捉测量值的确定一次。因而，每次激活光源时微控制器 104可以确定来自等离子体灯泡20的UV光的强度是否足够。在替代的实施例中，在预定的时间间隔之后做出捕捉测量值的确定，预定的时间间隔诸如是大约每三十秒、大约每分钟、 大约每三十分钟、大约每小时或替代的时间间隔，对于该时间间隔遮光器为UV强度传感器 70保持足够长的打开以测量UV光强度。
在操作期间，微控制器104确定测量的UV光强度是否对应于预期的UV光强度(例如，于用户选择的功率设置100的预期的UV光强度)，并且如必要的话调节至少一个磁控管 12的功率。具体地，它关于从一个或多个UV强度传感器70a和70b捕捉的信号确定所测量的UV光强度。
图7示出了流程图210，流程图210图示了与本发明的实施例一致，微控制器104 调节至少一个磁控管12的功率的操作顺序。微控制器104首先确定测量的UV光强度(例如，从一个或多个UV强度传感器70a和70b，或它们的组合捕捉的UV光强度)是否对应于从用户选择的功率设置100所预期的UV光强度(框212)。更具体地，在框212中，微控制器104可以根据查找表来确定测量的UV光强度是否匹配与用户选择的功率设置100相关联的预期的UV光强度或者测量的UV光强度是否在与用户选择的功率设置100相关联的预期的UV光强度的指定范围内。当测量的UV光强度对应于预期的UV光强度(判断框212的 “是”分支)时操作顺序返回到框212。
当测量的UV光强度不对应于预期的UV光强度(判断框212的“否”分支)时，微控制器确定测量的UV光强度是否低于预期的UV光强度(框214)。例如，并且不意在限制，当测量的UV光强度低于预期的UV光强度时，这可以表示至少一个磁控管12已经遭遇劣化， 即等离子体灯泡20已经遭遇劣化、等离子体灯泡20和/或反射器42已经被污染和/或光源10的至少一个其他部件已经劣化或变得被污染。相对地，当测量的UV光强度高于预期的UV光强度时，这可以表示至少一个磁控管12已经被调节或替换，即等离子体灯泡20已经被替换、等离子体灯泡20和/或反射器42已经被清洁和/或光源10的至少一个其他部件已经被调节或替换。因而，当测量的UV光强度低于预期的UV光强度(判断框214的“是” 分支)时，微控制器104可以利用查找表确定对于至少一个磁控管12的功率电平的增加量以使得等离子体灯泡20输出预期的UV光强度(框216)。相对地，当测量的UV光强度高于预期的UV光强度(判断框214的“否”分支)时，微控制器104可以利用查找表确定对于至少一个磁控管12的功率电平的减小量以使得等离子体灯泡20输出预期的UV光强度(框 218)。
在确定对于至少一个磁控管12的功率电平的增加量或减小量之后(框216或 218)，微控制器可以确定对于至少一个磁控管所确定的功率电平是否可以被维持在光源10 的操作参数之内(框220)。具体地，所确定的功率电平可能高于高电压产生电路114能够产生的功率电平。因而，当功率电平不能维持在光源10的操作参数的范围之内(判断框220 的“否”分支)时，产生警报和/或停止光源的操作(框222)。然而，当功率电平可以维持在光源10的操作参数的范围之内(判断框220的“是”分支)时，至少一个磁控管12的功率被调节为所确定的功率电平(框224)并且操作顺序返回到框212。
在一些实施例中，在校准期间确定由光源10产生的UV光的强度的基线。在校准过程中，当向至少一个磁控管12提供各种功率电平时，微控制器104可以确定由每一个UV 强度传感器70测量的UV光强度。然后微控制器104可以利用其作为用于确定由处于各种功率电平的等离子体灯泡20输出的UV光强度的基准。随着光源10的一部分劣化和/或被污染，微控制器104被配置为基于该基线使到至少一个磁控管12的实际功率电平适应于维持用户选择的UV光强度水平。微控制器104也可以存储关于UV光强度的历史信息并且经由输入/输出连接，诸如网络、USB或其他数字数据连接，来输出该信息。微控制器104也可以被配置为与打印机通信并且向打印机输出历史信息。
在一些实施例中，微控制器104还被配置为在显示器105上指示用户选择的UV光的强度和/或测量的来自等离子体灯泡20的UV光的强度。显示器105可以包括如现有技术已知的分段LED显示器、IXD显示器或其他显示器。微控制器104可以将用户选择的强度或测量的强度显示为百分比(例如，“90%”)或以直方图的形式(例如，直方图示出直方图的可用空间的90%被覆盖)。
除显示用户选择的UV光强度或测量的UV光强度之外，微控制器104还可以被配置为确定并且显示等离子体灯泡20和/或反射器42上污染的指示。如上所述，一个UV强度传感器70a可以被配置为测量穿过反射器42透射的UV光，而另一个UV强度传感器70b 可以被配置为测量(例如，穿过中间构件52或缺少二向色涂层的反射器42、穿过槽64或穿过反射器42中的开口 47)直接来自等离子体灯泡20的UV光。通过比较这两个测量值，微控制器104可以能够确定由等离子体灯泡20和/或反射器42的污染引起的差异，然后在显示器上指示该差异。
因而，本发明的实施例提供了在光源内微波供能的UV灯泡的瞬时强度反馈以允许闭环控制补偿光源的一部分(例如，UV灯泡、反射器和/或向UV灯泡提供微波能量的磁控管等)的劣化以及UV灯泡或反射器的污染。这提供了在持续一段时间的恒定的UV输出而不牺牲部件寿命。此外，为了延长部件寿命，位于UV灯泡和UV强度传感器之间的遮光器的打开和关闭的开/关工作循环提供了增强的光学保护并且限制UV强度传感器的暴露。为了预防性维护和统计过程控制，本发明的实施例还提供了 UV灯泡的实际输出的“一眼即可知”的指示。这进而可以最小化甚至消除视觉检查UV灯泡或反射器的停工时间，因而产生更多的系统工作时间。
微控制器104可以包括任何被配置为基于一个或多个用户输入控制一个或多个变量的电控制装置。那些用户输入可以由用户通过用户接口来提供，用户接口例如可以是键盘、鼠标和显示器或触摸屏。可以使用从微处理器、微控制器、微型计算机、数字信号处理器、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑器件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或基于存储器中存储的操作指令操作(模拟和/或数字)信号的任何其他设备中选择的至少一个处理单元来实现微控制器104。存储器可以是单个存储器设备或多个存储器设备，包括但不限于随机存取存储器(RAM)、易失性存储器、非易失性存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪速存储器、高速缓冲存储器和/或任何其他能够存储数字信息的设备。微控制器104可以具有大容量存储设备，该大容量存储设备可以包括一个或多个硬盘驱动器、软盘驱动器或其他可移动盘驱动器、直接存取存储设备 (DASD)、光盘驱动器(例如，CD驱动器、DVD驱动器等)和/或磁带驱动器等。
微控制器104的处理单元在操作系统的控制下操作，并且运行在各种计算机软件应用、部件、程序、对象、模块、数据结构等中实施的计算机程序代码，或者依赖于该计算机程序代码。驻留在存储器中和存储在大容量存储设备中的计算机程序代码还包括控制程序代码，当在微控制器104的处理单元上运行该控制程序代码时，执行图6和图7所示的处理流程。计算机程序代码通常包括在各种时间驻留在存储器中的一条或多条指令，并且当处理单元读取并运行这一条或多条指令时，使得微控制器104执行必要的步骤来运行实施本发明的各种实施例和方面的步骤或要素。
基于其中实现本发明的特定实施例的应用可以标识在此描述的各种程序代码。然而，应该理解，下面的任何特定的程序名称只是为了方便而使用的，并且因而本发明不限于仅在由这种名称标识的和/或暗指的特定应用中使用。而且，考虑到通常计算机程序可以被组织为例程、过程、方法、模块、对象等的无穷尽的方式，以及可以在典型的计算机中驻留的各种软件层(例如，操作系统、程序库、API、应用、小应用程序等)之中分配程序功能的各种方式，应该理解本发明不限于在此描述的程序功能的特定组织和分配。
本领域的技术人员将认识到图1-5示出的环境不意在限制本发明的实施例的范围。具体地，与本发明的替代实施例一致，光源可以包括更少的或额外的部件。实际上，本领域的技术人员将认识到在不背离本发明的范围的情况下可以使用其他的替代硬件和/或软件环境。例如，光源可以包括更多或更少的UV强度传感器和/或遮光器，以及不同形状的反射器。
另外，为了实现本发明的实施例而运行的例程，无论是被实现为操作系统的一部分还是由一个或多个控制系统或微控制器运行的特定应用、部件、程序、对象、模块或指令序列，在此被称为“操作序列”、“程序产品”或更简单地“程序代码”。计算机程序代码通常包括一条或多条指令，这一条或多条指令在各种时间驻留在光源中的各种存储器和存储设备中，并且当一个或多个控制系统或微控制器读取和运行这一条或多条指令时，使得光源 10执行必要的步骤来运行实施本发明的各种方面的步骤、要素和/或框。
尽管已经在全功能光源的上下文中描述了本发明的实施例，但是本领域的技术人员将理解本发明的各种实施例能够以多种形式的程序产品发布，而且不论用于实际进行发布的计算机可记录信号承载介质的特定类型如何，本发明都地同样地应用。计算机可记录信号承载介质的示例包括但不限于物理的且有形的可记录类型介质，诸如易失和非易失存储器设备、软盘和其他可移动盘、硬盘驱动器、闪速存储器驱动器和光盘(例如，⑶-ROM、 DVD、蓝光盘等)等。
另外，可以基于其中实现本发明的特定实施例的应用或软件部件来标识各种程序代码。然而，应该理解任何特定的程序名称只是为了方便而使用的，并且因而本发明的实施例不应该被限于仅在由这种名称标识的和/或暗指的特定应用中使用。而且，考虑到通常计算机程序可以被组织为例程、过程、方法、模块、对象等的无穷尽的方式，以及可以在典型的计算机中驻留的各种软件层(例如，操作系统、程序库、API、应用、小应用程序等)之中分配程序功能的各种方式，应该理解本发明不限于程序的特定组织和分配。
而且，尽管已经通过各种实施例和示例的描述说明了本发明的实施例，并且尽管已经相当详细地描述了这些实施例，但是申请人的意图不在于将随附权利要求的范围限定或以任何方式限制于这样的细节。另外的优点和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。因而，在其更宽方面中的本发明因此不限于示出和描述的特定的细节、装置和/或方法。具体地，本领域的技术人员将理解上述流程图的任何框可以根据本发明的实施例的原理被删除、扩增、与另一个同步进行、组合或以别的方式修改。因此，在不背离申请人总的发明概念的精神或范围的情况下，可以背离这些细节。
权利要求
1.一种用于产生紫外光的装置，所述装置包括 等离子体灯泡； 微波发生器，所述微波发生器可操作地产生微波能量场以激发所述等离子体灯泡发射所述紫外光； 传感器，所述传感器被配置为测量所述紫外光的强度；以及 反射器，所述反射器位于所述等离子体灯泡和所述传感器之间，所述反射器可操作地反射由所述等离子体灯泡产生的所述紫外光的至少部分。
2.根据权利要求I所述的装置，进一步包括 控制系统，所述控制系统被配置为控制所述紫外光的发射，所述控制系统被配置为接收关于所述紫外光的目标强度，确定来自所述传感器的所述紫外光的所测量的强度，估计所述目标强度是否对应于所测量的强度，并且调节到所述微波发生器的功率以调节所述紫外光的强度。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制系统被进一步配置为当所述紫外光的所述目标强度高于所述紫外光的所测量的强度时，增加到所述微波发生器的功率。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制系统被进一步配置为当所述紫外光的所述目标强度低于所述紫外光的所测量的强度时，减少到所述微波发生器的功率。
5.根据权利要求2所述的装置，进一步包括 遮光器，所述遮光器位于所述传感器和所述反射器之间，所述遮光器被配置为将所述传感器的至少部分与紫外光基本上阻挡开。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述控制系统被进一步配置为操作所述遮光器使所述传感器的所述部分至少部分地暴露于所述紫外光。
7.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制系统包括显示器，并且所述控制系统被进一步配置为在所述显示器上指示所述紫外光的所测量的强度。
8.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制系统包括显示器，并且所述控制系统被进一步配置为确定所述等离子体灯泡、所述反射器或所述磁控管中的至少一个的变化并且在所述显示器上指示所述变化。
9.根据权利要求I所述的装置，其中，所述传感器测量穿过所述反射器的厚度的所述紫外光的强度。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述反射器包括二向色涂层，并且所述传感器测量穿过所述二向色涂层透射的所述紫外光的强度。
11.根据权利要求9所述的装置，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层，并且所述传感器测量穿过所述二向色涂层的所述第二部分透射的所述紫外光的强度。
12.根据权利要求9所述的装置，其中，所述反射器包括二向色涂层和缺少所述二向色涂层的部分，并且所述传感器测量穿过所述反射器的所述部分透射的所述紫外光的强度。
13.根据权利要求I所述的装置，其中，所述反射器包括延伸通过所述反射器的厚度的开口，并且所述传感器被配置为测量穿过所述开口透射的所述紫外光的强度。
14.根据权利要求I所述的装置，进一步包括 遮光器，所述遮光器位于所述传感器和所述反射器之间，所述遮光器被配置为当关闭时将所述传感器的至少部分与所述紫外光基本上阻挡开。
15.一种控制产生紫外光的灯系统的方法，所述方法包括 接收关于所述紫外光的目标强度； 使用传感器测量所述紫外光的强度； 将所述目标强度与所测量的强度进行比较；以及 响应于所述比较，调节到微波发生器的功率以调节所述紫外光的强度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，调节所述功率包括 如果所述紫外光的所述目标强度高于所述紫外光的所测量的强度，则增加到所述微波发生器的功率。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，调节所述功率包括 如果所述紫外光的所述目标强度低于所述紫外光的所测量的强度，则减少到所述微波发生器的功率。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，使用所述传感器测量所述紫外光的强度包括 操作与所述传感器相关联的遮光器以至少部分地使所述传感器的部分暴露；以及 捕捉来自所述传感器的所述紫外光的所测量的强度的指示。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，使用所述传感器测量所述紫外光的强度包括 操作所述遮光器阻挡所述传感器的所述部分暴露于所述紫外光。
20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括 在显示器上指示所述紫外光的所测量的强度。
21.根据权利要求15所述的方法，进一步包括 确定等离子体灯泡、反射器或磁控管中的至少一个的变化；以及 在显示器上指示所述变化。
22.根据权利要求15所述的方法，其中，使用所述传感器测量所述紫外光的强度进一步包括 穿过位于所述紫外光的源和所述传感器之间的反射器的部分透射所述紫外光。
23.根据权利要求23所述的方法，其中，使用所述传感器测量所述紫外光的强度进一步包括 穿过在所述反射器的所述部分上的二向色涂层透射所述紫外光。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，使用所述传感器测量所述紫外光的强度进一步包括 穿过所述反射器中的开口透射所述紫外光至所述传感器。
25.一种程序产品，所述程序产品包括 程序代码，所述程序代码被配置为当由处理单元运行时，接收关于紫外光的目标强度、使用传感器测量所述紫外光的强度、将所述目标强度与所测量的强度进行比较，并且响应于所述比较来调节到微波发生器的功率以调节所述紫外光的强度；以及计算机可记录介质，所述计算机可记录介质承载所述程序代码。
全文摘要
本发明的实施例提供了用于控制灯系统的装置、方法和程序产品。该装置包括等离子体灯泡(20)和微波发生器(12)，微波发生器可操作地产生微波能量场以激发等离子体灯泡(20)发射紫外光(24)。该装置进一步包括用于测量紫外光(24)的强度的传感器(70)和位于等离子体灯泡(20)和传感器(70)之间的反射器(42)。反射器(42)可操作地反射由等离子体灯泡(20)产生的紫外光(24)的至少一部分。该方法包括接收关于紫外光(24)的目标强度和使用传感器(70)测量紫外光(24)的强度。该方法进一步包括将目标强度与测量的强度进行比较，并且响应于比较，调节到微波发生器(12)的功率以调节紫外光(24)的强度。
文档编号H05B41/24GK102986302SQ201180034214
公开日2013年3月20日 申请日期2011年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者詹姆斯·M·博苏克, 詹姆斯·库利, 爱德华·C·麦吉, 詹姆斯·史密斯 申请人:诺信公司