CN102291910A - 放电灯点灯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在将灯电流设定为较低时，对于灯中可维持放电的下限电流值，不需具有充分的富余，而达成提升灯电流波形的设计·设定的自由度的放电灯点灯装置。具有：使被充电至主电容器的电荷插入经由放电灯而放电的路径的中途的主开关元件；通过接收主栅极信号，来控制驱动主开关元件的导通状态与截止状态的主栅极驱动电路；可使预值电流流动于放电灯的预值电流供给电路；通过接收起动信号，对起动电极施加高电压的起动电路；及产生主栅极信号与起动信号的放电序列控制电路，在放电灯点灯时，放电序列控制电路输出起动信号，并产生与主开关元件的导通状态与截止状态的交替反复所对应的主栅极信号的序列。

Description

放电灯点灯装置
技术领域
本发明涉及用以将半导体及薄膜晶体管等的制造工序所使用的加热装置/退火装置等中可利用的闪光放电灯加以点灯的放电灯点灯装置。
背景技术
以往为了半导体晶片的表面的离子注入及杂质活性化，公知有应用闪光灯来急速加热基板的技术(专利文献1)。
并且，公知有在应用闪光灯的急速加热中，并用使用卤素灯等的预备加热的技术(专利文献2)。
在基板的加热中使用闪光灯的优点，因为加热被急速进行，可在短时间内结束处理，故可抑制活性化的杂质向半导体的深度方向的更多的扩散。
在一般的闪光灯中，用以进行闪光放电发光，亦即，用以进行主放电的一对主电极(E1，E2)被对置配置于放电空间(Ds)内，并且，不连接前述放电空间(Ds)，在灯泡的外侧设置起动电极(Et)。
该点灯电路具有蓄积用以进行主放电的放电电荷的主电容器(Cz)、用以将电荷充电至前述主电容器的充电电路(Ux)及对前述起动电极(Et)施加高电压的起动电路(Ut)。
灯的各个前述主电极(E1，E2)连接于前述主电容器(Cz)的两端子上，在前述主电容器(Cz)的充电结束的状态下，使前述起动电路(Ut)活性化时，前述起动电极(Et)被施加高电压，在灯的前述放电空间(Ds)内产生介电质屏障放电，被通过此放电产生的等离子体诱导而在前述主电极(E1，E2)之间产生主放电，可将灯加以点灯。
主放电开始时，被蓄积于前述主电容器的能量在灯中被释放，故前述主电容器的电压会逐渐减少，但是，通常通过将感应器插入连接前述主电容器与灯的路径，主放电的开始后的灯电流的增加率被规定于所希望的范围中，故灯电流逐渐增加，达到峰值后，逐渐减少。
从前述主电容器施加至灯的电压低于可维持放电的下限电压值时，或者流动于灯的电流低于可维持放电的下限电流值时，放电会停止而灯被熄灯。
为了活用此种使用了闪光灯的基板加热，针对加热装置·退火装置的研究·改善有各种提案。
例如，提案有以灯的长寿命化为目的，在主放电之前，在重力下方侧使预值放电(シマ一放電)产生，在发光管内的热对流中，放电浮上至发光管轴附近为止时，通过开关机构使预值放电用电阻短路，而使主放电产生，由此，抑制主放电电流流动于发光管的内壁或其附近，防止发光管的白浊及破损的技术。
并且，为了缩短加热时间，在急遽进行闪光灯的发光的启动时，基板的温度上升急遽化，而以基板底面与表面的温度差所产生的热应变为原因，有引起基板的变形或破损的问题，故提案有可回避此问题的技术(专利文献4)。
此技术发现并不使基板的表面温度一口气上升至目标温度为止，而是一旦上升至比目标温度低的第2温度为止而在短时间保持该温度，一边控制升温速率一边使温度上升，之后，再上升至目标温度为止的处理是优选的，为了其的实现，将闪光灯串联连接于半导体开关25，在闪光灯的触发点(trigger)之后，使前述半导体开关25至少1次导通·截止之后，使前述半导体开关14仅1次成为导通，由此，操作流动于闪光灯的电流波形。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-198322号公报
专利文献2：日本特表2005-527972号公报
专利文献3：日本特开2009-164080号公报
专利文献4：日本特开2009-164201号公报
然而，在前述专利文献4所记载的技术中，有无法实现所希望的灯电流波形的状况的缺点。
其在设定灯电流较低的期间时，起因于灯的制造偏差或温度条件、前述半导体开关25的导通·截止的定时摇摆变动等，在该期间内，低于灯中可维持放电的下限电流值时，会引起放电中断并有熄灯的可能性的问题。
如果，对于为了在灯被熄灯时进行再点灯，检测出灯被熄灯的状况，输出用以使前述起动电路(Ut)活性化的信号，接受其的前述起动电路(Ut)开始动作而开始产生高电压，通过被施加的高电压，在灯的前述放电空间(Ds)内产生介电质屏障放电，并必须等待导引前述主电极(E1，E2)之间的主放电，故到再点灯的实现为止会发生相当的时间滞后之外，因为从前述起动电路(Ut)产生高电压开始，也会发生到实际上开始放电为止的定时的偏差，会对基板处理的加热程序有不良影响。
所以，只能将灯电流降低为对于前述下限电流值具有充分富余的电流值为止，在灯电流波形的设计·设定中产生制约。
发明内容
本发明所欲解决的课题提供在将灯电流设定为较低时，对于灯中可维持放电的下限电流值，不需具有充分的富余，而达成提升灯电流波形的设计·设定的自由度的放电灯点灯装置。
本发明的第1发明的放电灯点灯装置，用以进行主放电的一对主电极(E1，E2)被对置配置于放电空间(Ds)内，并且通过闪光放电将以不接触前述放电空间(Ds)的方式设置有起动电极(Et)的放电灯(Ld)加以点灯，其特征为：具有：主电容器(Cz)，蓄积用以使前述放电灯(Ld)产生放电的电荷；充电电路(Ux)，用以将电荷充电至前述主电容器(Cz)：主开关元件(Qz)，使被充电至前述主电容器(Cz)的电荷，插入经由前述放电灯(1d)而放电的路径的中途：主栅极驱动电路(Gz)，通过接收主栅极信号(Sz)，来控制驱动前述主开关元件(Q2)的导通状态与截止状态：预值电流供给电路(Uy)，能够使预值电流(シマ一電流)流动于前述放电灯(Ld)；起动电路(Ut)，通过接收起动信号(St)，来对前述起动电极(Et)施加高电压；及放电序列控制电路(Uz)，产生前述主栅极信号(S2)与前述起动信号(St)；在前述放电灯(Ld)的点灯时，前述放电序列控制电路(Uz)输出前述起动信号(St)，并产生与前述主开关元件(Qz)的导通状态和截止状态的交替反复所对应的前述主栅极信号(Sz)的序列，在前述起动信号(St)的输出之前，使前述主栅极信号(Sz)成为与前述主开关元件(Qz)的导通状态对应的状态并且待机，从输出前述起动信号(St)的时间点，开始前述序列的控制。
本发明的第2发明的放电灯点灯装置，用以进行主放电的一对主电极(E1，E2)被对置配置于放电空间(Ds)内，并且通过闪光放电将以不接触前述放电空间(Ds)的方式设置有起动电极(Et)的放电灯(Ld)加以点灯，其特征为：具有：主电容器(Cz)，蓄积用以使前述放电灯(Ld)产生放电的电荷：充电电路(Ux)，用以将电荷充电至前述主电容器(Cz)；主开关元件(Qz)，使被充电至前述主电容器(Cz)的电荷，插入经由前述放电灯(Ld)而放电的路径的中途：主栅极驱动电路(Gz)，通过接收主栅极信号(Sz)，来控制驱动前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态；预值电流供给电路(Uy)，能够使预值电流流动于前述放电灯(Ld)：起动电路(Ut)，通过接收起动信号(St)，来对前述起动电极(Et)施加高电压：及放电序列控制电路(Uz)，产生前述主栅极信号(Sz)与前述起动信号(St)；在前述放电灯(Ld)的点灯时，前述放电序列控制电路(Uz)输出前述起动信号(St)，并产生与前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态的交替反复所对应的前述主栅极信号(Sz)的序列者，在前述起动信号(St)的输出之前，使前述主栅极信号(Sz)成为与前述主开关元件(Qz)的截止状态对应的状态并且待机，在输出前述起动信号(St)之后，在预值电流流动的状态开始前述序列的控制。
第3发明的放电灯点灯装置的特征于第1至第2发明中，前述放电序列控制电路(Uz)产生以蓄积于前述主电容器(Cz)的电荷被放电而放电灯(Ld)的电流停止的方式，充分延长了前述主开关元件(Qz)的最后的导通状态的期间的前述序列。
第4发明的放电灯点灯装置的特征于第1至第2发明中，具有灯电流检测机构(Fi)，检测出流动于前述放电灯(1d)的电流，用以产生灯电流检测信号(Sfi)：前述放电序列控制电路(Uz)产生蓄积于前述主电容器(Cz)的电荷被放电而前述灯电流检测信号(Sfi)停止为止维持前述主开关元件(Qz)的最后的导通状态的期间的前述序列。
第5发明的放电灯点灯装置，用以进行主放电的一对主电极(E1，E2)被对置配置于放电空间(Ds)内，并且通过闪光放电将以不接触前述放电空间(Ds)的方式设置有起动电极(Et)的放电灯(Ld)加以点灯，其特征为：具有：主电容器(C2)，蓄积用以使前述放电灯(1d)产生放电的电荷；充电电路(Ux)，用以将电荷充电至前述主电容器(Cz)；主开关元件(Qz)，使被充电至前述主电容器(Cz)的电荷，插入经由前述放电灯(Ld)而放电的路径的中途：主栅极驱动电路(Gz)，通过接收主栅极信号(Sz)，来控制驱动前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态；预值电流供给电路(Uy)，通过接收预值控制信号(Sy)来活性化，可使预值电流流动于前述放电灯(Ld)；起动电路(Ut)，通过接收起动信号(St)，来对前述起动电极(Et)施加高电压；及放电序列控制电路(Uz)，产生前述主栅极信号(Sz)、前述预值控制信号(Sy)与前述起动信号(St)：在前述放电灯(1d)的点灯时，前述放电序列控制电路(Uz)以前述预值电流供给电路(Uy)被活性化的方式输出前述预值控制信号(Sy)，并输出前述起动信号(St)，产生与前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态的交替反复所对应的前述主栅极信号(Sz)的序列，在前述序列的结束之前或之后，停止前述预值控制信号(Sy)。
第6发明的放电灯点灯装置的特征于第1、2、5的任意一项发明中，前述放电序列控制电路(Uz)，具有存储针对前述主开关元件(Qz)的分别依次实现的导通状态持续期间信息T1’、T2’、…、Tn-1’、Tn’，与在各个前述导通状态后，分别依次实现的截止状态持续期间信息X1’、X2’、…、Xn-1’的主栅极序列存储器，并且从前述主栅极序列存储器分别依次交替读取出前述导通状态持续期间信息T1’、T2’、…、Tn-1’、Tn’与前述截止状态持续期间信息X1’、X2’、…、Xn-1’，并产生依据读取出的信息的交替反复导通状态持续期间与前述截止状态持续期间的前述主栅极信号(Sz)。
第7发明的放电灯点灯装置的特征于第1、2、5的任意一项发明中，具有检测出流动于前述放电灯(Ld)的电流、用以产生灯电流检测信号(Sfi)的灯电流检测机构(Fi)，还具有产生与流动于前述放电灯(Ld)的电流值相关的作为目标波形信号的灯电流目标信号(Sgi)的电流目标信号产生电路(Ug)，前述放电序列控制电路(Uz)，比较前述灯电流目标信号(Sgi)与前述灯电流检测信号(Sfi)，以两者的差异缩小的方式，通过脉冲宽度调制，产生针对前述主开关元件(Qz)的分别依次实现的导通状态持续期间(T1、T2、…、Tn-1、Tn)的信息，与在各个前述导通状态后，分别依次实现的截止状态持续期间(X1、X2、…、Xn-1)的信息，并产生交替反复导通状态持续期间与截止状态持续期间的前述主栅极信号(Sz)。
发明的效果：
通过使用本发明，可提供在将灯电流设定为较低时，对于灯中可维持放电的下限电流值，不需具有充分的富余，而达成提升灯电流波形的设计·设定的自由度的放电灯点灯装置。
附图说明
图1表示将本发明的放电灯点灯装置的实施例的一形态加以简略化来表示的方块图。
图2表示本发明的放电灯点灯装置的实施例的一形态被简略化的时序图。
图3表示将本发明的放电灯点灯装置的实施例的一形态加以简略化来表示的方块图。
图4表示本发明的放电灯点灯装置的实施例的一形态被简略化的时序图。
图5表示本发明的放电灯点灯装置的实施例一部分的一形态被简略化的构造。
图6表示本发明的放电灯点灯装置的实施例一部分的一形态被简略化的构造。
图7表示本发明的放电灯点灯装置的实施例一部分的一形态被简略化的构造。
符号说明：
Ai：差动放大器
Cy1：电容器
Cy2：电容器
Cz：主电容器
Df：二极管
Ds：放电空间
Dx：二极管
Dy1：二极管
Dy2：二极管
Dy3：二极管
E1：主电极
E2：主电极
Et：起动电极
Fi：灯电流检测机构
Gy：栅极驱动电路
Gz：主栅极驱动电路
IL：灯电流
ILy：预值电流
Ig：灯电流目标波形
Ioff：电流波形
Ld：放电灯
Lf：感应器
Lp：1次侧线圈
Ls：2次侧线圈
N10：节点
N12：节点
N20：节点
N21：节点
N22：节点
N31：节点
N32：节点
Qy：开关元件
Qz：主开关元件
Ri：分路电阻
Ry：电阻
Ry1：电阻
Sfi：灯电流检测信号
Sgi：灯电流目标信号
St：起动信号
Sy：预值控制信号
Sz：主栅极信号
T1：导通状态持续期间
T2：导通状态持续期问
T3：导通状态持续期间
Tn：导通状态持续期间
Tn-1：导通状态持续期间
Ty：升压变压器
Ug：电流目标信号生成电路
Um：闪光灯模组
Ut：起动电路
Uv：反相器
Ux：充电电路
Uy：预值电流供给电路
Uz：放电序列控制电路
X1：截止状态持续期间
X2：截止状态持续期间
Xn-1：截止状态持续期间
t：时刻
td：时间点
te：时间点
tf1：时间点
tg2：时间点
tg3：时间点
ti：时间点
ts：时间点
ty：时间点
具体实施方式
首先，使用将本发明的放电灯点灯装置的实施例的一形态加以简略化来表示的方块图的图1及本发明的放电灯点灯装置的实施例的一形态被简略化的时序图的图2来说明。
在图2中，(a)表示起动信号(St)，(b)表示主栅极信号(Sz)，(c)表示流动于放电灯(Ld)的灯电流(IL)。
在蓄积有用以使放电灯(Ld)产生放电发光的电荷的主电容器(Cz)的两端子，连接有用以将电荷充电至其的充电电路(Ux)。
另外，将被蓄积于前述主电容器(Cz)的电荷加以放电，自然地使闪光点灯结束，故至所定电压为止的向前述主电容器(Cz)的充电结束时，前述充电电路(Ux)会停止动作。此时，为了防止电流从前述主电容器(Cz)朝向前述充电电路(Ux)逆流，并且，为了能够利用一个前述充电电路(Ux)来充电多个由前述主电容器(Cz)及其后段所成的闪光灯模组(Um)，优选在前述闪光灯模组(Um)的充电电流的入口设置二极管(Dx)。
此时，将各闪光灯模组(Um)的节点(N10，N12)连接在前述充电电路(Ux)即可。
并且，在前述主电容器(Cz)的两端子上，连接有将使用了前述放电灯(Ld)与IGBT等的主开关元件(Qz)串联连接的电路。
前述主开关元件(Qz)经由主栅极驱动电路(Gz)，通过主栅极信号(Sz)来控制导通状态或截止状态。
在前述放电灯(Ld)的灯泡外侧，以不连接放电空间(Ds)的方式设置的起动电极(Et)上，连接有接受起动信号(St)而产生高电压的起动电路(Ut)。
前述主栅极信号(Sz)及前述起动信号(St)通过放电序列控制电路(Uz)生成。
另外，在前述图2中，记载着在前述主栅极信号(Sz)为高电平时，前述主开关元件(Qz)为导通状态，前述主栅极信号(Sz)为低电平时，前述主开关元件(Qz)为截止状态。
并且，记载着前述起动信号(St)为高电平时，将前述起动信号(Ut)活性化。
前述放电序列控制电路(Uz)在以前述主开关元件(Qz)成为导通状态的方式输出前述主栅极信号(Sz)的状态下，在时间点(ts)使前述起动信号(St)活性化，由此，前述起动电路(Ut)产生高电压，该高电压会被施加至前述起动电极(Et)上。
被施加的高电压经由前述放电灯(Ld)的灯泡壁，在前述放电空间(Ds)内产生介电质屏障放电。
前述主开关元件(Qz)因成为导通状态，所以在前述放电灯(Ld)与主电极(E1，E2)之间，直接施加前述主电容器(Cz)的充电电压，故被通过介电质屏障放电所产生的等离子体导引而在时间点(ti)在前述主电极(E1，E2)之间开始主放电。
为了限制产生的主放电电流的上升速度，感应器(Lf)串联连接于前述放电灯(Ld)，前述感应器(Lf)一边蓄积磁性能量，一边如前述图2所记载地，灯电流(IL)逐渐上升。在灯电流上升中途的时间点(tf1)，将前述主栅极信号(Sz)切换为低电平，使前述主开关元件(Qz)成为截止状态时，从前述主电容器(Cz)供给至灯的电流被切断。
但是，由于在前述感应器(Lf)蓄积有磁性能量，所以若突然切断电流路径，则电流持续流动的方向的高电压会产生于前述感应器(Lf)，故相对于前述感应器(Lf)与前述放电灯(Ld)的串联电路，并联连接二极管(Df)。
通过此二极管的作用，前述主开关元件(Q2)成为截止状态时，形成由前述感应器(Lf)前述放电灯(Ld)与前述二极管(Df)所成的闭合回路，灯电流回流于此闭合回路，并且蓄积于前述感应器(Lf)的磁性能量逐渐被释放，故如前述图2所记载地，灯电流(IL)会逐渐降低。
进而，在灯电流降低中途的时间点(tg2)，将前述主栅极信号(Sz)切换为高电平，使前述主开关元件(Qz)成为导通状态时，从前述主电容器(Cz)至灯的电流供给再次开始，灯电流(IL)逐渐上升。
如此一来，以与前述主开关元件(Qz)相关的导通状态持续期间(T1，T2，T3，…)与截止状态持续期间(X1，X2，…)的比率(或工作循环比)成为适当的值的方式，设定前述主栅极信号(Sz)的序列，由此，对于前述图2(c)双点划线所示的假想的灯电流目标波形(Ig)，可近似地实现锯齿状波形而上下波动。
在前述图1的放电灯点灯装置中，以即使前述主开关元件(Qz)为截止状态也可使预值电流流动的方式，相对于前述主开关元件(Qz)并联地设置预值电流供给电路(Uy)。
该预值电流供给电路(Uy)例如由电阻所构成，形成从前述主电容器(Cz)的正极侧端子，经由连接于其的前述放电灯(Ld)与前述预值电流供给电路(Uy)，流动至前述主电容器(Cz)的负极侧端子的电流路径，所以，即使在前述主开关元件(Qz)为截止状态的状况时，也可从前述主电容器(Cz)使微弱的电流亦即预值电流流动至前述放电灯(Ld)。
为此，例如，可防止前述图2(c)所记载的将前述灯电流目标波形(1g)较低设定的期间，起因于灯的制造偏差或温度条件、前述半导体开关25的导通·截止的定时的摇摆变动等，在该期间内，低于灯中可维持放电的下限电流值时，放电会中断而产生熄灯的问题。
如果，假设前述预值电流供给电路(Uy)并不存在时，若低于灯中可维持放电的下限电流值，则如前述图2(c)所记载地，在时间点(te)放电被中断，并如电流波形(Ioff)那样被熄灯，但是由于存在前述预值电流供给电路(Uy)，最差的状况也能确保电流供给能力(亦即，此为电阻时，由该电阻值、前述放电灯(Ld)、该时间点的前述主电容器(Cz)的电压所决定的值的预值电流(ILy))，并可持续放电。
然后，在时间点(tg3)，前述主栅极信号(Sz)被切换为高电平，使前述主开关元件(Qz)成为导通状态时，从预值放电恢复为主放电，灯电流(IL)会逐渐上升。
在此应关注的是在前述主栅极信号(Sz)的序列中途，不发生前述的低于灯中可维持放电的下限电流值的现象时，在该放电灯点灯装置中，进行下述动作，起动电路(Ut)产生高电压而开始闪光放电发光，近似前述灯电流目标波形(Ig)的灯电流流动，蓄积于前述主电容器(Cz)的电荷被消耗殆尽，从前述主电容器施加至灯的电压低于可维持放电的下限电压值时，自然地流动于灯的电流会低于可维持放电的下限电流值，放电停止而灯被熄灯，而预值电流并不会流动。
亦即，使用本发明的放电灯点灯装置的话，可知在此种正常动作形态中，可直接利用与以往被积累的基板加热处理相关的知识。
进而，本发明如前所述，不仅对于不打算熄灯的状况，而且作为灯电流波形的设计/设定的自由度之一，针对想要设置想要的短时间的实质熄灯期间的状况也可有效利用。
根据前述主开关元件(Qz)的向截止状态的转变，在被串联插入前述放电灯(Ld)的前述感应器(Lf)的作用下所流动的感应电流低于灯可维持放电的下限电流值，如果没有前述预值电流供给电路(Uy)的话，具有会产生与放电的中断的时间点为止所需时间以上的持续期间的前述主开关元件(Qz)的截止状态所对应的前述主栅极信号(Sz)的期间，亦即，感应缓和超过时间截止期间于前述放电序列控制电路(Uz)所产生的前述主栅极信号(Sz)的序列中被包含1个以上时，前述放电灯(Ld)的放电在前述感应缓和超过时间截止期间主放电会确实被中断，变成预值放电。
然后，前述感应缓和超过时间截止期间期满，再次开始主放电时，不需要使前述起动电路(Ut)工作，所以，如前所述，可避免从前述起动电路(Ut)产生高电压至实际开始放电为止的定时产生偏差的问题。
另外，此时，记载的实质上的熄灯期间实际上存在预值放电，但是，如果减弱预值放电的话，从基板加热的观点看，可等同实质上的熄灯期间。
另外，在前述图2中，使前述起动信号(St)活性化的前述时间点(ts)与主放电开始的前述时间点(ti)不一致是因为，如前述般通过前述起动信号(St)而活性化的前述起动电路(Ut)开始动作而开始产生高电压，通过被施加的高电压，在灯的前述放电空间(Ds)内产生介电质屏障放电，到导引前述主电极(E1，E2)之间的主放电为止，会产生相当的时间滞后。
并且，会产生从前述起动电路(Ut)产生高电压开始至实际上开始放电为止的定时的偏差。
所以，在本实施例的放电灯点灯装置中，优选构成位，具有检测出流动于前述放电灯(Ld)的电流，用以产生灯电流检测信号(Sfi)的灯电流检测机构(Fi)，检测出依据前述灯电流检测信号(Sfi)而开始主放电的前述时间点(ti)，从该时间点开始前述主栅极信号(Sz)的前述序列。
另外，关于本发明的放电灯点灯装置所使用的预值放电、预值电流的用语，与一般的闪光灯的点灯技术的预值放电、预值电流在意义上并不是完全相同，但是，概念上类似，故方便上使用相同用语。
另外，关于前述放电灯(Ld)与前述感应器(Lf)、前述主开关元件(Qz)、前述预值电流供给电路(Uy)的连接方法，并不限定于前述图1所记载的方法。
例如，如将本发明的放电灯点灯装置的实施例的一形态简略化来表示的方块图的图3所记载的连接方法，将前述感应器(Lf)设为前述主电容器(Cz)的端子侧，将前述放电灯(Ld)设为前述主开关元件(Qz)侧，或者，将前述预值电流供给电路(Uy)并联连接于前述主开关元件(Qz)等，从电路设计或零件选择的观点来看，可选择适当的连接方法。
接着，使用本发明的放电灯点灯装置的实施例的一形态被简略化的时序图的图4来进行说明。
与前述图2相同，在图4中，(a)表示起动信号(St)，(b)表示主栅极信号(Sz)，(c)表示流动于放电灯(Ld)的灯电流(IL)。
在本图的实施形态中，与前述图2不同，前述放电序列控制电路(Uz)为了使前述主开关元件(Qz)成为截止状态，在输出前述主栅极信号(Sz)的状态下待机，在时间点(ts)中使前述起动信号(St)活性化。前述起动电路(Ut)产生高电压，该高电压被施加至前述起动电极(Et)，在前述放电空间(Ds)内产生介电质屏障放电。
在前述放电灯(Ld)的前述主电极(E1，E2)之间，施加前述主电容器(Cz)的充电电压，故被通过介电质屏障放电所产生的等离子体导引而于时间点(ty)在前述主电极(E1，E2)之间开始主放电，但是，因为前述主开关元件(Qz)被设为截止状态，故流动于灯的电流经由前述预值电流供给电路(Uy)而成为流动的预值电流(ILy)。
前述放电序列控制电路(Uz)以预值电流(ILy)流动的状态，在时间点(ti)前述主开关元件(Qz)成为导通状态的方式，开始前述主栅极信号(Sz)的输出。
此时因为预值电流已经流动，故并无较大的时间滞后，在前述放电灯(Ld)开始主放电。
如此一来，以与前述主开关元件(Qz)相关的导通状态持续期间(T1，T2，T3，…)与截止状态持续期间(X1，X2，…)的比率(或工作循环比)成为适当的值的方式，设定前述主栅极信号(Sz)的序列，由此，与图2相同，可近似地实现灯电流目标波形(Ig)。
此时，同样可防止在将前述灯电流目标波形(Ig)设定较低的期间，起因于灯的制造偏差或温度条件、前述半导体开关25的导通·截止的定时的摇摆变动等，在该期间内，低于灯中可维持放电的下限电流值时，放电会中断而熄灯的问题的发生。
利用预值放电的闪光灯光源例如在高速碳粉打印机的定影及闪光测速仪等的用中途，虽然从先前就开始使用，但是，相比于这些用途的状况，如本发明的半导体及薄膜晶体管等的制造工序所用的加热装置·退火装置等中被利用的放电灯点灯装置的情况，主放电亦即闪光发光的频度较低。
为此，在该情况下，在主放电与主放电之间的期间，即使一直持续预值放电也没有利益，进而虽然与灯的前述主电极(E1，E2)的材料/构造也有关，但是在灯的寿命的观点上并不理想。
所以，预值放电限定于如前所述的主放电之前的短期间，或如前述的放电欲中断时，维持放电而防止熄灯之际，或如前述的作为灯电流波形的设计·设定的自由度之一的想要的短时间的实质熄灯期间而使其产生较为有利。
此种预值放电的限定简单来说，可将前述主栅极信号(Sz)的序列，以蓄积于前述主电容器(Cz)的电荷被放电而放电灯(Ld)的电流停止的方式，充分延长前述主开关元件(Qz)的最后的导通状态的期间来实现。
在图4中描述了，通过足够长的最后的前述主栅极信号(Sz)的导通状态持续期间(Tn)，在时间点(td)前述放电灯(Ld)的电流停止。
或者，为了进一步使动作准确化，设置检测流动于前述放电灯(Ld)的电流，用以产生灯电流检测信号(Sfi)的灯电流检测机构(Fi)，并可利用蓄积在前述主电容器(Cz)的电荷被放电而前述灯电流检测信号(Sfi)停止为止维持前述主开关元件(Qz)的最后的导通状态的期间而结束的方式组合前述主栅极信号(Sz)的序列来实现。
前述的预值放电的限定如前所述，并不是等待蓄积在前述主电容器(Cz)的电荷被消耗殆尽，而是预值电流供给电路(Uy)通过接收预值控制信号(Sy)而被活性化，由此主动地实现。
针对用于其的预值电流供给电路(Uy)的构造，使用本发明的放电灯点灯装置的实施例一部分的一形态被简略化的构造的图5来进行说明。
本图的电路记载的节点(N20，N21)以对应于前述图1及图3的构造中记载的与相同记号的节点相对应地配置。
以即使前述主开关元件(Qz)为截止状态也可使预值电流流动的方式，对相对于前述主开关元件(Qz)并联连接的电阻(Ry)，串联插入使用了IGBT等的开关元件(Qy)，而可遮断预值电流。
前述开关元件(Qy)经由栅极驱动电路(Gy)，通过前述预值控制信号(Sy)来控制导通状态或截止状态，在前述开关元件(Qy)为导通状态时，前述预值电流供给电路(Uy)为活性状态。
前述放电序列控制电路(Uz)使前述预值控制信号(Sy)活性化，在前述主栅极信号(Sz)的序列结束之前或之后，使前述预值控制信号(Sy)停止。
另外，可通过1个前述开关元件(Qy)及前述栅极驱动电路(Gy)的组合，控制多个前述闪光灯模组(Um)的预值电流。
此时，电阻(Ry)按每个闪光灯模组(Um)而设置。
前述图5的前述预值电流供给电路(Uy)的状况，因为预值电流的能量供给源为蓄积在前述主电容器(Cz)的电荷，在主放电开始后，前述主电容器(Cz)的电压会走向降低的方向。
所以，前述预值电流供给电路(Uy)的预值电流供给能力也走向降低的方向，故可知防止放电的中断的能力有虽然在主放电开始后较强，但是经过越久越弱的缺点。
在此，针对避免该缺点的预值电流供给电路(Uy)的构造，使用本发明的放电灯点灯装置的实施例的一部分的一形态被简略化的构造的图6来进行说明。
本图的预值电流供给电路(Uy)是将其输出的节点(N31，N32)连接于放电灯(Ld)的主电极(E1，E2)的形式的电路。
另外，本图的放电灯(Ld)及主开关元件(Qz)、感应器(Lf)、二极管(Df)的配置对应于前述图1所记载的结构，但是，并不限定于此，本图的预值电流供给电路(Uy)可适用于前述图3所记载的构造及其它构造的放电灯点灯装置。
用以驱动升压变压器(Ty)的1次侧线圈(Lp)的反相器(Uv)，例如通过全桥式或半桥式等的电路构成，该反相器(Uv)通过预值控制信号(Sy)进行活性化·非活性化的控制，亦即，进行动作·停止的控制。
在前述升压变压器(Ty)的2次侧线圈(Ls)上串联连接有电容器(Cy1)，通过与它们并联连接的二极管(Dy1)及二极管(Dy2)与电容器(Cy2)的串联电路，在前述电容器(Cy2)出现前述2次侧线圈(Ls)的峰值电压的两倍电压。亦即构成所谓倍电压整流电路。
主放电产生时，经由用以将该倍电压整流电路从灯切离的二极管(Dy3)和用以使稳定的预值电流流动的电阻(Ry1)，该倍电压整流电路的输出电压通过施加于前述放电灯(Ld)，可使预值电流流动于前述放电灯(Ld)。
前述放电序列控制电路(Uz)进行前述预值控制信号(Sy)的活性化、前述起动信号(St)的活性化、前述主栅极信号(Sz)的输出而使主放电开始，在前述主栅极信号(Sz)的序列的结束之前或之后，使前述预值控制信号(Sy)非活性化，并使前述反相器(Uv)的动作停止，并使预值放电停止。
然后，在本图的预值电流供给电路(Uy)中，因为前述反相器(Uv)的动作可独立于前述主电容器(Cz)的电压进行控制，可知可实现避免了前述的防止放电的中断的能力虽然在主放电开始后较强但经过越久越弱的缺点的放电灯点灯装置。
另外，通过1个前述倍电压整流电路，可对多个闪光灯模组(Um)的灯供给预值电流。
此时，前述二极管(Dy3)及前述电阻(Ry1)按各个闪光灯模组(Um)而设置。
在此，记载了在变压器的2次侧构成倍电压整流电路的范例，但是，将其多段连接，构成所谓柯克劳夫.沃耳吞电路(Cockcroft-Walton circuit)而进行多倍整流，及使用不进行倍电压整流的二极管电桥等，从电路设计上或零件选择的观点，可利用适当的电路。
为了近似地实现前述图2所记载的灯电流目标波形(Ig)，说明了为了使前述主开关元件(Qz)相关的导通状态持续期间(T1，T2，T3，…)与截止状态持续期间(X1，X2，…)的比率(或工作循环比)成为适当的值的，设定前述主栅极信号(Sz)的序列，但是，具体来说，作为用以产生此种前述主栅极信号(Sz)的序列的构造，可设为在前述放电序列控制电路(Uz)具备主栅极序列存储器，事先存储前述主开关元件(Qz)的导通状态持续期间信息T1’、T2’、…、Tn-1’、Tn’，和截止状态持续期间信息X1’、X2’、…、Xn-1’，在灯的点灯时，从前述主栅极序列存储器分别依次交替读取出这些信息，产生前述主栅极信号(Sz)。
在此优选，作为存储于前述主栅极序列存储器的导通状态·截止状态持续期间信息，例如，存储每隔一定时间增加计数值的前述主栅极信号(Sz)的高·低控制用计时计数器的计数上限值。
前述放电序列控制电路(Uz)将从前述主栅极序列存储器读取出的导通状态持续期间计数上限值Ti’寄存至寄存器，并且将计时计数器重设为0，将前述主栅极信号(Sz)设定为高电平，并每隔一定时间增加计时计数器的计数值，检测出计数值一致于前述导通状态持续期间计数上限值Ti’的状况下，前述放电序列控制电路(Uz)将前述主栅极信号(Sz)设为低电平，还将从前述主栅极序列存储器读取出的截止状态持续期间计数上限值Xi’寄存至寄存器，并且将计时计数器重设为0，每隔一定时间增加计时计数器的计数值，检测出计数值一致于前述导通状态持续期间计数上限值Xi’的情况下，则前述放电序列控制电路(Uz)回到与下个导通状态持续期间计数上限值Ti+1’相关的同样处理的处理循环，从初始的导通状态持续期间计数上限值T1开始，进行到最后的导通状态持续期间计数上限值Tn为止的方式来构成前述放电序列控制电路(Uz)，由此可实现前述的主栅极信号(Sz)的产生。
另外，存储于前述主栅极序列存储器的具体的导通状态·截止状态持续期间信息，以一边观测实际的灯电流波形，一边使其以在灯电流目标波形(Ig)的上下振动的形式生成的方式，通过反复修正错误来决定即可。
若存储于前述主栅极序列存储器的信息为固定的话，则会有受到灯的特性偏差及前述充电电路(Ux)的充电电压的偏差等影响的缺点。
以下，针对以实际时间来测定灯电流，通过反馈控制产生前述主栅极信号(Sz)的序列的预值电流供给电路(Uy)的结构，使用本发明的放电灯点灯装置的实施例一部分的一形态被简略化的构造的图7来进行说明。
本图的电路记载的节点(N20，N21)与前述图1及图3的构成中记载的相同记号的节点相对应地来配置。
通过使用设置在流动于前述放电灯(Ld)的电流路径的例如分路电阻(Ri)等的电流检测元件与动作放大器(Ai)等来构成的灯电流检测机构(Fi)，产生灯电流检测信号(Sfi)。
并且，电流目标信号产生电路(Ug)产生与流动于前述放电灯(Ld)的电流值相关的作为目标波形信号的灯电流目标信号(Sgi)。
前述放电序列控制电路(Uz)，比较前述灯电流目标信号(Sgi)与前述灯电流检测信号(Sfi)，以两者的差异缩小的方式，通过脉冲宽度调制而反馈性地决定与前述主开关元件(Qz)相关的导通状态持续期间(T1、T2、…、Tn-1、Tn)，与截止状态持续期间(X1、X2、…、Xn-1)，并产生前述主栅极信号(Sz)。
另外，虽然需要前述电流目标信号产生电路(Ug)以时间列产生前述灯电流目标信号(Sgi)用的前述主栅极信号(Sz)的序列的开始定时信号，但是，在本图中省略。
本说明书所记载的电路构造是为了说明本发明的放电灯点灯装置的动作、功能及作用，记载所需最小限度的结构。所以，依据说明的电路构造及动作的详细事项，例如，依据信号的极性、具体的电路元件的选择及追加、省略或元件的取得的便利性及经济上的理由的变更等的创意，以实际装置的设计时所进行的作为前提。
因此，关于前述放电序列控制电路(Uz)及其周边电路的前述主栅极序列存储器及前述电流目标信号产生电路(Ug)、前述计时计数器等的功能方块，在放电灯点灯装置的实际构造中，不一定需要分别独立而个别存在，例如，以将该等功能方块的几个，作为微处理器或数位信号处理器中的软件功能来实现的方式构成亦可。
此时，例如前述灯电流检测信号(Sfi)及前述灯电流目标信号(Sgi)、前述计时计数器的计数值等的信号，作为微处理器及数位信号处理器的数位化信号或变数的值来实现，虽然作为模拟的电压信号及电流信号并不存在，但是，此种构造也为本发明的形式之一。
并且，将前述的导通状态持续期间信息T1’、T2’、…、Tn-1’、Tn’及截止状态持续期间信息X1’、X2’、…、Xn-1’等，保持于使用FLASH存储器等的非挥发性存储器及具有与放电灯点灯装置的通讯机构的本体装置，又或以利用磁性机构的电流探针等来加以实现等的办法，由此实现功能·性能的提升，可在放电灯点灯装置的设计自由度范围内实现。
进而，由于过电压及过电流、过热等的损坏要素而用以保护IGBT等的开关元件等的电路元件的机构，或用以降低伴随供电装置的电路元件的动作所发生的放射噪声及传导噪声的发生，使发生的噪声不会传到外部的机构，例如，缓冲电路及变阻器、钎位二极管、(包含逐脉冲方式)电流限制电路、共同模式或普通模式的噪声滤波抗流线圈、噪声滤波电容器等，以根据需要追加至实施例所记载的电路构造的各部分中为前提。
本发明的放电灯点灯装置的构造，并不限定于本说明书所记载的电路方式。
产业上的利用可能性
本发明可利用在半导体及薄膜晶体管等制造工序中所使用的加热装置·退火装置中等。

Claims (7)

1.一种放电灯点灯装置，用以进行主放电的一对主电极(E1，E2)被对置配置于放电空间(Ds)内，并且通过闪光放电将以不接触前述放电空间(Ds)的方式设置有起动电极(Et)的放电灯(Ld)加以点灯，其特征为，
具有：
主电容器(Cz)，蓄积用以使前述放电灯(Ld)产生放电的电荷；
充电电路(Ux)，用以将电荷充电至前述主电容器(Cz)；
主开关元件(Qz)，使被充电至前述主电容器(Cz)的电荷，插入经由前述放电灯(Ld)而放电的路径的中途；
主栅极驱动电路(Gz)，通过接收主栅极信号(Sz)，来控制驱动前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态；
预值电流供给电路(Uy)，能够使预值电流流动于前述放电灯(Ld)；
起动电路(Ut)，通过接收起动信号(St)，对前述起动电极(Et)施加高电压；及
放电序列控制电路(Uz)，产生前述主栅极信号(Sz)与前述起动信号(St)；
在前述放电灯(Ld)的点灯时，前述放电序列控制电路(Uz)输出前述起动信号(St)，并产生与前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态的交替反复对应的前述主栅极信号(Sz)的序列，
在前述起动信号(St)的输出之前，使前述主栅极信号(Sz)成为与前述主开关元件(Qz)的导通状态对应的状态并且待机，从输出前述起动信号(St)的时间点，开始前述序列的控制。
2.一种放电灯点灯装置，用以进行主放电的一对主电极(E1，E2)被对置配置于放电空间(Ds)内，并且通过闪光放电将以不接触前述放电空间(Ds)的方式设置有起动电极(Et)的放电灯(Ld)加以点灯，其特征为，
具有：
主电容器(Cz)，蓄积用以使前述放电灯(Ld)产生放电的电荷；
充电电路(Ux)，用以将电荷充电至前述主电容器(Cz)；
主开关元件(Qz)，使被充电至前述主电容器(Cz)的电荷，插入经由前述放电灯(Ld)而放电的路径的中途；
主栅极驱动电路(Gz)，通过接收主栅极信号(Sz)，来控制驱动前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态；
预值电流供给电路(Uy)，能够使预值电流流动于前述放电灯(Ld)；
起动电路(Ut)，通过接收起动信号(St)，来对前述起动电极(Et)施加高电压；及
放电序列控制电路(Uz)，产生前述主栅极信号(Sz)与前述起动信号(St)；
在前述放电灯(Ld)的点灯时，前述放电序列控制电路(Uz)输出前述起动信号(St)，并产生与前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态的交替反复对应的前述主栅极信号(Sz)的序列，
在前述起动信号(St)的输出之前，使前述主栅极信号(Sz)成为与前述主开关元件(Qz)的截止状态对应的状态并且待机，在输出前述起动信号(St)之后，在预值电流流过的状态开始前述序列的控制。
3.如权利要求1或2所记载的放电灯点灯装置，其中，
前述放电序列控制电路(Uz)，产生以蓄积于前述主电容器(Cz)的电荷被放电而放电灯(Ld)的电流停止的方式充分延长了前述主开关元件(Qz)的最后的导通状态的期间的前述序列。
4.如权利要求1或2所记载的放电灯点灯装置，其中，
具有灯电流检测机构(Fi)，检测出流动于前述放电灯(Ld)的电流，用以产生灯电流检测信号(Sfi)；
前述放电序列控制电路(Uz)产生蓄积于前述主电容器(Cz)的电荷被放电而前述灯电流检测信号(Sfi)停止为止维持前述主开关元件(Qz)的最后的导通状态的期间的前述序列。
5.一种放电灯点灯装置，用以进行主放电的一对主电极(E1，E2)被对置配置于放电空间(Ds)内，并且通过闪光放电将以不接触前述放电空间(Ds)的方式设置有起动电极(Et)的放电灯(Ld)加以点灯，其特征为：
具有：
主电容器(Cz)，蓄积用以使前述放电灯(Ld)产生放电的电荷；
充电电路(Ux)，用以将电荷充电至前述主电容器(Cz)；
主开关元件(Qz)，使被充电至前述主电容器(Cz)的电荷，插入经由前述放电灯(1d)而放电的路径的中途；
主栅极驱动电路(Gz)，通过接收主栅极信号(Sz)，来控制驱动前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态；
预值电流供给电路(Uy)，通过接收预值控制信号(Sy)来活性化，能够使预值电流流动于前述放电灯(Ld)；
起动电路(Ut)，通过接收起动信号(St)，来对前述起动电极(Et)施加高电压；及
放电序列控制电路(Uz)，产生前述主栅极信号(Sz)、前述预值控制信号(Sy)与前述起动信号(St)；
在前述放电灯(Ld)的点灯时，前述放电序列控制电路(Uz)以前述预值电流供给电路(Uy)被活性化的方式输出前述预值控制信号(Sy)，并输出前述起动信号(St)，产生与前述主开关元件(Qz)的导通状态与截止状态的交替反复对应的前述主栅极信号(Sz)的序列，
在前述序列的结束之前或之后，停止前述预值控制信号(Sy)。
6.如权利要求1、2、5中任一项所记载的放电灯点灯装置，其中，
前述放电序列控制电路(Uz)，具有存储针对前述主开关元件(Qz)的分别依次实现的导通状态持续期间信息T1’、T2’、…、Tn-1’、Tn’，与在各个前述导通状态后，分别依次实现的截止状态持续期间信息X1’、X2’、…、Xn-1’的主栅极序列存储器，并且从前述主栅极序列存储器分别依次交替读取出前述导通状态持续期间信息T1’，T2’、…、Tn-1’、Tn’与前述截止状态持续期间信息X1’、X2’、…、Xn-1’，并产生依据读取出的信息的交替反复导通状态持续期间与截止状态持续期间的前述主栅极信号(Sz)。
7.如权利要求1、2、5中任一项所记载的放电灯点灯装置，其中，
具有检测出流动于前述放电灯(Ld)的电流、用以产生灯电流检测信号(Sfi)的灯电流检测机构(Fi)，还具有产生与流动于前述放电灯(Ld)的电流值相关的作为目标波形信号的灯电流目标信号(Sgi)的电流目标信号产生电路(Ug)，前述放电序列控制电路(Uz)，比较前述灯电流目标信号(Sgi)与前述灯电流检测信号(Sfi)，以两者的差异缩小的方式，通过脉冲宽度调制，产生针对前述主开关元件(Qz)的分别依次实现的导通状态持续期间(T1、T2、…、Tn-1、Tn)的信息，与在各个前述导通状态后，分别依次实现的截止状态持续期间(X1、X2、…、Xn-1)的信息，并产生交替反复导通状态持续期间与截止状态持续期间的前述主栅极信号(Sz)。
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