CN101465265A - 具有改进的磁控管控制的紫外线灯系统和相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有改进的磁控管控制的紫外线灯系统和相关方法。用于辐射衬底的紫外线灯系统包括磁控管和物理连接到该磁控管的存储器。无电极灯构造为当受到由磁控管产生的微波能激励时发射紫外线光。主控制电路可操作成从存储器读取与磁控管相关的运行数据和将该运行数据写入存储器。紫外线灯系统通过从磁控管产生微波能来运行。无电极灯内的等离子体利用该微波能激励以发射紫外线光。跟踪与磁控管相关的运行数据并将该运行数据写入到与磁控管相关联的存储器。

Description

具有改进的磁控管控制的紫外线灯系统和相关方法

技术领域

本发明总体涉及紫外线灯系统，更具体地涉及保持用于紫外线灯的历史运行数据。

背景技术

紫外线(“UV”)灯系统通常用于加热和固化材料，诸如粘合剂、密封剂、墨水和涂料。紫外线灯系统通过利用微波能激励无电极等离子体灯来运行。无电极灯安装在金属微波腔或室内。一个或多个诸如磁控管的微波发生器经由波导与微波室的内部相连。磁控管提供微波能以从密封在无电极灯中的气体混合物中起动和维持等离子体。等离子体发射主要包括具有紫外线和红外线波长的谱线或光子的电磁辐射的特征光谱。

用于UV灯系统中的磁控管是消耗品，它们的寿命通过许多因素确定，包括运行的总小时、起动的数量、处于备用模式的时间、功率等级以及其它条件。预测磁控管将在何时发生故障或到达其寿命的末期需要了解磁控管的运行历史记录。除了提供对寿命终止的更好预测之外，历史记录还能用于检验保修要求、提供更好的用于故障分析的信息以及通过调节运行参数来提高磁控管寿命。

发明内容

提供一种紫外线灯系统，该紫外线灯系统包括磁控管和物理连接到该磁控管的存储器。无电极灯构造为当受到由磁控管产生的微波能激励时发射紫外线光。灯系统中的主控制电路可操作成从存储器读取与磁控管相关的运行数据和将该运行数据写入存储器。在一些实施例中，存储器包括连接到磁控管的非易失性计算机存储器芯片。

在其它实施例中，紫外线灯系统包括中间控制电路，该中间控制电路与主控制电路电气通信并与存储器电气通信。主控制电路构造为跟踪用于磁控管的运行数据并与中间控制电路通信以向中间控制电路提供所跟踪的运行数据。中间控制电路可操作成从存储器读取运行数据以及将运行数据写入到存储器。中间控制电路使用CAN协议与主控制电路通信。

在另一实施例中，紫外线灯系统包括第二磁控管。用于此实施例的主控制电路可操作成将与第一磁控管和第二磁控管相关的运行数据写入到存储器。

运行数据包括灯丝使用小时、供电情况下的实际小时、通电/断电的循环数、处于备用模式的时间、磁控管的初始功率等级、磁控管的输出功率等级以及其组合。

紫外线灯系统通过从磁控管中产生微波能来运行，该微波能激励无电极灯内的等离子体以发射紫外线光。对与磁控管相关的运行数据进行跟踪并将该运行数据写入到与磁控管相关联的存储器。也可从存储器中读取与磁控管相关的运行数据。

在一些实施例中，基于从存储器中读取的运行数据来调节磁控管的运行参数。在其它的实施例中，根据从存储器中读取的运行数据来预测磁控管的寿命终止，并对磁控管接近所预测的寿命终止作出响应，建议替换磁控管。

附图说明

附图示出了本发明的实施例，并与上文给出的本发明的概括描述以及下文给出的详细描述一起用于说明本发明的原理。

图1是包括具有存储器的磁控管的紫外线灯系统的框图。

图2是包括具有存储器的磁控管的紫外线灯系统的可替代实施例的框图。

图3是包括具有存储器的两个磁控管的紫外线灯系统的实施例的框图。

图4是流程图，显示了在图1的紫外线灯系统的存储器中存储运行数据的方法。

具体实施方式

现在参照附图，图1是依靠具有微波能的无电极灯12激励的紫外线灯系统10的框图。无电极灯12安装在金属微波室14内。磁控管16经由波导18与微波室14的内部相连。磁控管16向无电极灯12提供微波能以便产生紫外光20。紫外光20从微波室14经过室出口22通过细网眼的金属屏24引导到外部位置，该金属屏24覆盖室出口22并且能够阻挡微波能的发射，同时允许紫外光20传输到微波室14的外部。

存储器26物理连接到磁控管16，并构造为存储与磁控管16有关的运行数据。与紫外线灯系统10相关的运行数据通常由主控制电路28跟踪和存储，主控制电路28通常与电源相连。然而，当替换磁控管16时，主控制电路28通常不跟踪，因此，任何与特定的磁控管16相关的运行数据可能会丢失。存储器26与主控制电路28电气通信。主控制电路28可操作成定期写入与磁控管16有关的运行数据以提供磁控管16的使用的历史记录。因为存储器26连接到磁控管16，所以此历史记录随磁控管16保留。然后磁控管历史记录可例如与磁控管16的保修和故障事项一起使用。

在图2中示出的紫外线灯系统40的可替代实施例中，中间控制电路42可与磁控管16上的存储器26一起使用。中间控制电路42与主控制电路28和磁控管16上的存储器都电气通信。除了便于主控制电路28与存储器26的连接之外，中间控制电路42还可操作成跟踪当前没有被主控制电路28跟踪的另外的运行参数或者可代替主控制电路28来跟踪运行参数。

主控制电路28位于电源箱(未示出)中，该电源箱通过多芯电缆连接到灯头。多芯电缆可长达大约100英尺。为将电缆中芯的数量减到最少并确保可靠的信号，中间控制电路42和主控制电路28使用诸如CAN协议的数字链路44通信，尽管其它的通信协议可用于其它实施例。来自主控制电路28的所有运行参数经由数字链路44发送到中间控制电路42，然后中间控制电路42将它们写入到磁控管16上的存储器26。

在一些实施例中，如上所述，跟踪运行数据可在主控制电路28与中间控制电路42之间进行划分，这里，例如主控制电路28跟踪实际的灯丝使用小时数，而中间控制电路42跟踪磁控管16的输出功率等级。然后主控制电路28将所跟踪的灯丝使用小时传达到中间控制电路42，而中间控制电路42将该灯丝使用小时存储在存储器26中。

紫外线灯系统10的其它实施例可包括另外的磁控管以及有可能连接到那些磁控管的另外的存储器。例如，图3中的紫外线灯系统50的实施例是需要一对磁控管52、54的系统。这些磁控管52、54经由波导56、58连接到室14的内部。存储器60物理连接到两个磁控管52、54中的一个并且跟踪两个磁控管52、54的运行数据。因为磁控管52、54将总是成对地安装和/或替换，所以对于此实施例可使用单一的存储器60。在其它具有多个磁控管的实施例中，每个磁控管可具有其自己的存储器。

再次参照图1，存储在磁控管16的存储器26中的历史记录数据可用于多种目的。例如，如果已知磁控管16的运行小时数，则可精确地预测磁控管16的寿命终止。通过预测寿命终止并随之在电源显示屏上向操作者显示建议应在故障发生前替换磁控管16的信息，此历史记录数据可用于预防故障。另外，如果紫外线灯系统10预测磁控管16接近其寿命的末期，则紫外线灯系统10可例如向灯丝增加电流，以帮助延长磁控管16的寿命。

相似地，可对数据进行获取和分析以确定磁控管16或者被有效使用或者处于备用模式的小时数。在备用模式中，磁控管的灯丝被加热，但灯12不点亮。其它可能对灯系统的所有者和制造商都有用的数据可能包括灯丝加热的小时数、通电/断电的循环数、磁控管16的初始功率等级以及磁控管16的输出功率等级。

例如，上述数据能用于验证保修要求或问题。如果磁控管在几百小时的使用之后由于过早地发生故障而返回，则能对存储在存储器26中的与磁控管16相关的数据进行分析以确定故障的原因。基于该数据，故障可能是磁控管16的真正的故障并且保修将包括替换。可替代地，磁控管16可能已处在备用中(应用灯丝功率)几千小时，导致磁控管16由于到达了其寿命终止而发生故障，不是因为装置的固有问题。

当新的磁控管运送给消费者时，通过初始存储与新磁控管相关的输出功率等级，存储器26也可与新磁控管16一起使用。对一些磁控管，输出功率的规格范围从大约2.8kW到大约3.2kW。当磁控管16安装成使得100％的输出功率相当于大约2.8kW的下限时，存储在存储器26中的输出功率数据能用于调节功率设定。例如，在图3中的紫外线灯系统50的两个磁控管构造中，磁控管52可具有2.8kW的额定输出功率，而磁控管54可具有3.1kW的额定输出功率。主控制电路26将从存储器60中读取两个磁控管52、54的额定输出功率并调节磁控管54的输入功率使得它的最大输出不超过磁控管52的2.8kW。

因为磁控管52、54是消耗品，所以在灯系统50的有效寿命中将对它们进行多次替换。对于一些关键应用，UV强度和曝光时间在应用的工艺开发期间确定。UV强度的偏差(其与磁控管的输出功率成比例)能导致该工艺未能满足规格。每当替换该对磁控管52、54时，通常会出现这种情况，从而需要对该“工艺”进行手动调节以获得期望的结果。通过从存储器60中读取包含磁控管52、54的输出功率特性的运行数据，主控制电路28能自动地将磁控管52、54的最大输出功率调节到大约2.8kW以继续产生紫外线灯系统50的一致输出等级，消除了对该“工艺”进行任何手动重调的需求。

现在参照图4中的流程图，在方框100中，跟踪与磁控管相关的运行数据。在方框102中，定期地更新该运行数据，然后在方框104中将更新的运行数据写入到存储器。一旦运行数据存储在存储器中，则能在方框106中读取运行数据，从而或者在灯系统的运行期间与如上所述的保修要求一起使用，或者用于其它目的。如果在灯的运行期间读取运行数据，则在方框108中该运行数据能用于预测或调节其它运行参数，诸如如上所述的预测磁控管的寿命终止或调节磁控管的灯丝电流。

尽管通过各种实施例的描述对本发明进行了说明，并且尽管已经相当详细地对这些实施例进行了描述，但是申请人的意图不是将附带权利要求的范围限制或以任何方式限定到此细节。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。因此就其更宽的方面而言，本发明不限于特定的细节、典型的设备和方法以及所示和所述的说明性示例。因此，在不偏离申请人总发明概念的范围的情况下，可对这些细节作出变更。

Claims (13)

1.一种用于辐射衬底的紫外线灯系统，包括：

磁控管；

无电极灯，所述无电极灯构造为当受到从所述磁控管产生的微波能激励时发射紫外线光；

存储器，所述存储器物理连接到所述磁控管；以及

主控制电路，所述主控制电路与所述存储器电气通信，所述主控制电路可操作成将与所述磁控管相关的运行数据写入到所述存储器。

2.根据权利要求1所述的紫外线灯系统，其中所述主控制电路进一步可操作成从所述存储器读取运行数据。

3.根据权利要求1所述的紫外线灯系统，进一步包括：

中间控制电路，所述中间控制电路与所述主控制电路电气通信并且与所述存储器电气通信，其中所述主控制电路构造为跟踪用于所述磁控管的运行数据并与所述中间控制电路通信，以向所述中间控制电路提供跟踪的运行数据。

4.根据权利要求3所述的紫外线灯系统，其中所述中间控制电路可操作成从所述存储器读取运行数据和将运行数据写入到所述存储器。

5.根据权利要求3所述的紫外线灯系统，其中所述中间控制电路使用CAN协议与所述主控制电路通信。

6.根据权利要求1所述的紫外线灯系统，其中所述磁控管是第一磁控管，所述紫外线灯系统进一步包括：

第二磁控管，其中所述主控制电路可操作成将与所述第一磁控管和所述第二磁控管相关的运行数据写入到所述存储器。

7.根据权利要求1所述的紫外线灯系统，其中所述运行数据从由如下各项组成的组中选择：灯丝使用小时、供电情况下的实际小时、通电/断电的循环数、处于备用模式的时间、所述磁控管的初始功率等级、所述磁控管的输出功率等级以及其组合。

8.一种运行紫外线灯系统的方法，包括：

从磁控管产生微波能；

利用所述微波能激励无电极灯内的等离子体，以发射紫外线光；

跟踪与所述磁控管相关的运行数据；以及

将所述运行数据写入到物理连接到所述磁控管的存储器。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述运行数据从由如下各项组成的组中选择：灯丝使用小时、供电情况下的实际小时、通电/断电的循环数、处于备用模式的时间、所述磁控管的初始功率等级、所述磁控管的输出功率等级以及其组合。

10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

从所述存储器读取与所述磁控管相关的所述运行数据。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

基于从所述存储器中读取的所述运行数据来调节所述磁控管的运行参数。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述运行数据是所述磁控管的初始功率等级，并且调节所述运行参数包括：

基于所述初始功率等级来调节所述磁控管的输出功率百分比，以便提供一致的功率输出。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

根据从所述存储器读取的所述运行数据来预测所述磁控管的寿命终止；以及

响应于接近所预测的寿命终止，建议替换所述磁控管。

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