CN105280471B - 放电灯、具有该放电灯的光源装置以及放电灯用发送器 - Google Patents

Abstract

提供具有发送器的放电灯及其光源装置，能够严格地管理点亮的放电灯的灯信息，并恰当地进行点亮。在灯(1)所具有的灯供电线(5)上，以围着灯供电线(5)的方式安装发送器(6)。发送器(6)利用电流流过灯供电线(5)这一情况进行工作。发送器(6)将与灯的类型或累积点亮时间等信息对应的信号叠加到点亮电流而传递到光源装置，光源装置(7)参考该信号，进行能否继续点亮的判断、以及灯的点亮电力调整。通过在灯信息的传递中使用点亮电流，能够可靠地管理灯信息，能够始终安全地点亮。

Description

放电灯、具有该放电灯的光源装置以及放电灯用发送器

技术领域

本发明涉及放电灯，尤其涉及具有发送器的放电灯以及具有该放电灯的光源装置，该发送器发送用于防止安装错误以及不恰当的点亮以安全地进行点亮的信息。

背景技术

作为在半导体、液晶面板或印刷布线板等上形成图案的曝光装置的光源，使用了短弧型放电灯。存在如下等放电灯：封入有作为放电气体的Xe气、Kr气、Ar气等稀有气体和水银的放电灯；作为放映机或投影仪的光源来使用的稀有气体型放电灯；或者除放电气体和水银之外还封入有金属蒸气的金属蒸气放电灯。此外，在这些放电灯中还存在在常温下在发光管内封入有1个气压以上的放电气体和金属蒸气的短弧型放电灯。以下，将这些封入有放电气体的放电灯简称作灯或者放电灯。

分别对灯预先确定最佳的电气特性和冷却条件，并在该条件下使其点亮，由此，灯能够发挥原本的性能。在光源装置上安装灯并使其点亮时，如果误将与原本应在该装置中使用的灯不同的灯点亮，则按照不恰当的电气特性点亮了灯，不仅无法获得所需的照度，还会对灯施加不必要的负荷，从而导致灯的破裂等。

并且，当误将已经以某种程度点亮过的灯作为未使用的灯安装在光源装置上并使其点亮时，由光源装置测定出的灯的点亮时间与实际的灯的累积点亮时间之间产生差异，从而超过灯使用极限时间(灯寿命时间，能够在不发生不良的情况下点亮灯的极限时间)地点亮了灯，会导致灯破损。除此之外，在该放电灯是需要根据点亮时间来改变点亮电力(或者电流、电压)的灯的情况下，如果由光源装置测定出的灯的点亮时间与实际的灯的累积点亮时间之间产生了差异，则无法以与实际的灯的累积点亮时间对应的恰当电力进行点亮。其结果是，会对灯施加不必要的负荷，导致灯破损。

基于这样的理由，需要由光源装置对灯的类型和点亮时间等灯信息进行管理。以下，列举与此相关的现有技术的例子。

专利文献1或专利文献2所公开的技术将封入有高压气体的灯的信息记录在IC标签中。并且，通过设置于光源装置的读写器读出记录在IC标签中的灯信息，电源的控制部参考所读出的信息，进行能否点亮灯的判断或者点亮控制。

【专利文献1】日本特开2008-269976号公报

【专利文献2】日本特开2008-269977号公报

但是，已经判明在上述灯中存在以下的问题。

为了通过读写器从IC标签中读出信息，需要与读写器相对地配置IC标签，两者的间隔距离为十几mm左右。因此，读写器需要配置在灯供电线的附近。如果读写器被设置在灯供电线的附近，则不仅会由于点亮所产生的灯的热量而成为高温状态，还会被点亮所产生的紫外线照射。因此，存在读写器发生故障、从而灯信息未被记录到IC标签中的情况。

灯从点亮开始直至达到灯寿命时间为止，不止被一个光源装置进行点亮。有时虽然没有达到灯寿命时间，但被重新安装到不同的光源装置进行点亮。在该情况下，记录在IC标签中的灯的累积点亮时间未必与实际的灯的累积点亮时间一致。这是由多个光源装置间的光源装置规格的不同或IC标签与光源装置的信息传递的不良等造成的。

例如，在多个光源装置中存在不具有读写器的光源装置的情况下，无法将该光源装置中的点亮时间传递到IC标签。同时，对于这种光源装置，也无法经由读写器将灯信息传递到光源装置。

此外，对于记录在IC标签中的灯的点亮时间的更新，通过在灯点亮结束时将光源装置计测出的灯的点亮时间传递到IC标签而进行了更新。因此，如果产生光源装置的故障等问题，则点亮时间未被传递到IC标签，从而灯的点亮时间未被更新。其结果是，实际的点亮时间与记录在IC标签中的点亮时间不一致。

发明内容

为了解决上述问题，在本发明中，灯具备：发光管；在发光管内相对的一对电极；以及供电结构，其具有用于向电极供给电力的灯供电线和供电端子，在该灯中，构成为在灯供电线上具有将与灯信息对应的信号叠加到点亮电流的发送器。

发送器被配置成围着灯供电线，通过使点亮电流流过灯供电线来进行发送器的工作和动作。

光源装置具有以下单元：根据灯信息判断能否点亮灯的单元；以及在判断出不能点亮灯的情况下将灯控制成无法正常使用的单元。并且，光源装置具有根据灯信息控制灯点亮电力的单元。

根据本发明，除了预先记录在发送器中的灯信息之外，还能够单独通过发送器来测定灯点亮时间等。即使未设置IC标签的读写器那样的灯信息传递单元，也能够通过将灯信息叠加到点亮电流而将其传递到灯电源。并且，能够利用点亮电流流过灯供电线这一情况，使发送器进行工作，即使在灯长时间没有被点亮的情况下，发送器也能够可靠地进行工作。由此，可控制成灯电源能够根据灯信息恰当地将灯点亮。

附图说明

图1是示出了本发明实施例中的灯和光源装置的图。

图2是能否继续点亮的判断和点亮电力调整的流程图。

图3是示出了本发明实施例中的发送器的图。

图4是示出了本发明实施例中的发送器的另一例的图。

标号说明

1：灯；5：灯供电线；6：发送器；7：光源装置；10：灯电源；12：发送部。

具体实施方式

本发明的实施例是一种灯，该灯具有将与灯信息对应的频率叠加到点亮电流的发送器，本发明的实施例还是一种光源装置，该光源装置从叠加到点亮电流的频率中读出灯信息，根据所读出的灯信息对电源进行控制。灯信息例如包含以下信息中的任意一个或者这些信息的组合信息：灯类型、累积点亮时间、与累积点亮时间对应的恰当的点亮电力特性相关的信息、型号、批号、识别编号、额定灯电流、额定灯电压、冷却条件、在装置上的安装方向、灯寿命时间。

图1是使用了实施例的灯和光源装置的概略整体图。

在图1中，灯1是在半导体、液晶面板或印刷布线板等上形成图案的曝光装置用的短弧型放电灯，点亮电流在直流10A以上。发光管2是在内部具有一对电极(未图示)，并通过放电进行发光的部分。密封管3是密封发光管2并且保持电极的部分。灯头4是从外部接受电力并且通过光源装置保持放电灯的部分。灯供电线5是向放电灯供给电力的导线。灯供电线5与放电灯的电极电连接，并从灯头4被引出。在灯供电线5上，以沿周向围着灯供电线5的方式接近地配置有发送器6。

灯供电线5经由光源装置7的连接器8与光源装置7内的光源装置侧供电线9电连接。光源装置侧供电线9与灯电源10连接。灯1与电源10的供电距离、即灯供电线5和光源装置侧供电线9相加后的长度大概为10m左右。

当从灯电源10经由光源装置侧供电线9和灯供电线5向灯1供给点亮电力时，灯1点亮。

发送器6利用点亮电流流过灯供电线5这一情况进行工作。发送器6将与灯信息对应的频率叠加到点亮电流。

灯电源10经由例如与光源装置侧供电线9耦合的电流互感器检测叠加于灯供电线5和光源装置侧供电线9中流过的点亮电流的频率，并将其检测输出转换成灯信息。在点亮电流中没有叠加与灯信息对应的频率的情况下，灯电源10使灯1熄灭，或者向作业人员发出警告。

设灯电源10具有以下单元：根据灯信息判断能否继续点亮灯的单元；以及在判断出不能点亮灯的情况下，将所述放电灯控制成无法正常使用的单元。能否继续点亮的判断例如是指，在从发送器6传递来的灯的类型或累积点亮时间与光源装置中原本设定的灯种类不同、或者超过灯寿命时间的情况下，判断为不能继续点亮，向作业人员发出警告或者使灯1熄灭。

设灯电源10具有以下单元，该单元根据灯信息判断灯点亮电力的特性，并对灯点亮电力的特性、即点亮电力值、或者点亮电力的电流值或电压值中的任意一方进行控制(以下为点亮电力控制)。例如，当判断为能够继续点亮时，灯电源10根据从发送器6传递来的累积点亮时间，将供给到灯1的点亮电力控制为与预先确定的点亮时间对应的点亮电力的特性。

在将灯1点亮的过程中，按照一定时间间隔或者间断地实施灯电源10中的能否继续点亮的判断、以及点亮电力控制。

图2针对能否继续点亮灯的判断以及点亮电力控制，示出灯电源10的概略流程图的一例。灯电源10向灯1供给点亮电力，使灯点亮(S101)。然后，灯电源10检测通过灯所具有的发送器6叠加到点亮电流的频率(S102)，并转换成灯信息。这时，在未能检测出叠加到点亮电流的频率、即在频率没有被叠加到点亮电流的情况下，通过控制单元使灯熄灭/发出警告(S107)，并结束流程。接着，根据对检测出的频率进行转换而得到的灯信息，判断所点亮的灯的类型是否恰当(S103)，在不恰当的情况下，使灯熄灭/发出警告(S107)，并结束流程。接着，根据所获得的灯信息，判断所点亮的灯的累积点亮时间是否小于预先设定的灯寿命时间(S104)，在累积点亮时间在灯寿命时间以上的情况下，使灯熄灭/发出警告(S107)，并结束流程。接着，判断所点亮的灯是否是需要根据累积点亮时间进行点亮电力调整的灯(S105)。在需要点亮电力调整的情况下，进行点亮电力调整(S106)。然后，反复以上的判断，在由于连续点亮而使累积点亮时间达到灯寿命时间以上时，使灯熄灭/发出警告(S107)，并结束流程。

由此，对于累积点亮时间在灯寿命时间以上的灯，通过能否继续点亮的判断将其熄灭，或者通过警告向作业人员通知异常，因此，即使误将达到了灯寿命时间的灯点亮，也能够防止继续点亮。此外，即使将已经进行了一定程度的点亮的灯点亮，也能够进行与点亮时间对应的恰当的点亮电力调整，能够防止对灯施加不必要的负荷。当从停止了使用的灯中回收发送器6时，由于能够根据发送器的点亮信息掌握灯的使用状况，所以能够有助于今后的灯质量管理。此外，在由于灯的异常而停止了点亮的情况下，还能够有助于其原因调查。

通过如上述那样地构成，即使将灯1和灯电源10配置在远离的场所，且在灯1与灯电源10之间不存在如IC标签和读写器那样的信息传递单元，也能够经由流过灯供电线5的点亮电流将灯信息传递到灯电源10。

图3是安装于灯供电线5的发送器6的概略图。图3的A是从灯供电线5的轴向观察发送器6的图，图3的B是从灯供电线5的周向观察发送器6的图。发送器6的一部分被配置成接近地围着灯供电线5。

发送器6具有钳型铁芯11，并被配置成沿周向围着灯供电线5，其中，所述钳型铁芯11具有霍尔元件和霍尔元件起动用的电池。霍尔元件与包含振荡器(未图示)和电容器(未图示)的发送部12连接。发送部12的振荡器经由电容器与灯供电线连接。

在微小电流从起动用的电池流向了霍尔元件的状态下，点亮电流流过灯供电线5时，霍尔元件对通过点亮电流而产生的磁场进行感测。通过该感测而输出电压，该输出成为发送部12的驱动电源。由此，发送部12进行工作，存储在内部的灯信息被读出。在发送部12中预先记录有与各个灯信息对应的频率的列表，发送部12从该列表中选择与传递到灯电源10的灯信息对应的频率。发送部12使用与灯供电线5连接的振荡器，将所选择的频率叠加到点亮电流。另外，流过灯供电线5的点亮电流理想的是10A以上的直流电流。由此，发送器6能够获得较充分的电流，并且，能够将与灯信息对应的信号可靠地叠加到点亮电流。另外，可对不同频率的信息信号进行时间分割并叠加到灯供电线5。

霍尔元件起动用的电池只要是普通电池即可，但也可以是太阳能电池。例如，会由于长期不使用发送器等状态而导致电池自然放电，但如果是太阳能电池，则能够通过灯的点亮所产生的光而被充电，能够防止自然放电引起的电池消耗。

通常，在半导体、液晶面板或印刷布线板等的图案形成中使用的灯的灯寿命时间在750小时以上，并且有时灯被长期保管而不被点亮。因此，当发送器6的电源使用了普通电池时，有时会发生电池耗尽、特别是因长期保管引起的长时间自然放电而产生的电池耗尽的不良情况。但是，通过如上述那样地构成，灯1所具有的发送器6能够利用点亮电流流过灯供电线5这一情况来进行工作，能够通过将灯点亮而将灯信息从发送器6可靠地传递到灯电源10。

并且通常，对于短弧放电灯而言，通过在点亮时从起动器(未图示)对灯施加绝缘破坏电压，在电极间产生绝缘破坏而使之点亮。该绝缘破坏电压是几kV以上的非常高的电压，有可能会损坏发送器6。因此，理想的是在发送器6中具有针对绝缘破坏电压的保护电路(未图示)。

当点亮电流流过灯供电线5时，发送部12发出特定的频率作为与灯信息对应的信号，并使其叠加到点亮电流。叠加的频率处于1kHz到1MHz的范围内。

如果叠加的频率小于1kHz，则会由于所叠加的频率的影响，在通过放电而产生的电弧中产生波动，照度变得不稳定。此外，在电弧中产生波动会导致产生放电的电极末端部的温度也变得不稳定，产生电极的消耗和变形，有时会引起照度的下降和灯损坏等不良情况。

此外，短弧放电灯在灯刚刚点亮之后，不会由于放电而使得发光管和电极过热，电极和发光管的温度较低。因此，与稳定点亮的状态相比，成为放电气体的压力较低的状态，特别是在封入有水银等金属的情况下，由于水银不蒸发而比较显著。除此之外，短弧放电灯有时在电极中含有电子发射物质(emitter)。在电极的温度较低的状态下，电极内部所含有的电子发射物质难以被稳定供给到正发生放电的电极末端部，电子发射物质无法充分发挥效果。这样，在发光管内的放电气体的压力较低、且在电极所含有的电子发射物质的效果不充分的状态下，通过放电而产生的电弧变得不稳定，电弧的形状和产生场所不规则地变动。因此，当叠加的频率超过1MHz时，难以识别因这样的刚刚点亮之后的不稳定的电弧等而在点亮电流中产生的噪声、和所叠加的频率。因此，通过使叠加到点亮电流的频率处于1kHz到1MHz的范围内，在灯点亮过程中，不会在灯中产生不良情况，并能够将灯信息可靠地传递到灯电源10。

能够在发送部12中预先记录例如灯类型、批号等作为灯信息。此外，在发送器6中具有测定发送器6的工作时间的传感器(未图示)。由于发送器6响应于点亮电流流过灯供电线5而进行工作，所以发送器6能够通过测定自身的工作时间，测定灯的点亮时间。在发送器6中能够设置各种各样的传感器，例如能够测定闪烁次数、点亮时的温度信息等。这些传感器也与发送部12同样，能够响应于点亮电流流过灯供电线5而进行工作。测定出的信息作为灯信息被叠加到点亮电流，并被传递到灯电源10。

在发送器6中设置有根据灯信息使发送器6的功能停止的功能。例如，当灯点亮时间达到预先设定的灯寿命时间时，停止将信号、即频率叠加到点亮电流的功能。由此，例如，即使在将在灯电源10中检测出的频率转换成灯信息的单元中产生了不良情况，通过使发送器6停止将信号叠加到点亮电流，灯电源10能够通过图2的流程图使灯熄灭，或者向作业人员进行警告。

另外，发送器6的结构除了图3那样的使用了振荡器的结构之外，也可以是如图4那样使用了频率叠加用的磁性体芯13的结构。发送部12与图3的结构同样地进行工作，存储在内部的灯信息被读出。在发送部12中预先记录有与各个灯信息对应的频率的列表，发送部12从该列表中选择与传递到灯电源10的灯信息对应的频率。发送部12能够通过使所选择的频率的交流电流流过磁性体芯13，将所选择的频率叠加到点亮电流。由此，发送器6即使不与灯供电线5接触且不被固定，也能够将频率叠加到点亮电流，不易受到灯点亮时的起动器所产生的绝缘破坏电压、和点亮所引起的灯供电线5的温度上升的影响。

Claims (6)

1.一种放电灯，其特征在于，

所述放电灯具有：

发光管；

在所述发光管内相对的一对电极；以及

灯供电线，其用于向所述电极供给电力，

其中，在所述灯供电线上具有发送器，

通过使直流点亮电流流过所述灯供电线来驱动所述发送器，

所述发送器发出与所述放电灯的灯信息对应的1kHz到1MHz范围内的频率的信号，

通过被叠加了所述频率的所述直流点亮电流将所述灯信息传递到灯电源。

2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，

所述发送器被配置成围着所述灯供电线。

3.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，

所述灯信息包含以下信息中的任意一个、或者这些信息的组合信息：灯类型、累积点亮时间、与累积点亮时间对应的恰当的点亮电力的特性、型号、批号、识别编号、额定灯电流、额定灯电压、冷却条件、在装置上的安装方向、灯寿命时间，

经由所述发送器将与所述灯信息对应的高频信号叠加到所述点亮电流。

4.一种光源装置，其具有权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于，

所述光源装置具有以下单元：根据所述灯信息判断灯能否点亮的单元；以及在判断出灯不能点亮的情况下，将所述放电灯控制成无法正常使用的单元。

5.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，

所述光源装置具有根据所述灯信息控制放电灯的点亮电力及其特性的单元。

6.一种放电灯用发送器，其特征在于，

所述发送器被配置成围着灯供电线，并具有起动用的电池，通过使直流点亮电流流过所述灯供电线来驱动所述发送器，

所述发送器发出与所述放电灯的灯信息对应的1kHz到1MHz范围内的频率，

通过被叠加了所述频率的所述直流点亮电流将所述灯信息传递到灯电源。