CN106537515A - 用于确定紫外线系统中的rf源的适用性的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于照射衬底的UV系统(100)，包括：RF源(102)，该RF源(102)能够生成RF能量；UV灯(105)，该UV灯(105)当由RF源生成的RF能量激发时，能够发射UV能量；和耦合到RF源的监视器(114)。该监视器包括与RF源相关的数据。UV系统还包括能够与监视器通信的控制器(116)，并且控制器基于监视器的数据来确定RF源是否适于与UV系统一起操作和/或已经达到其使用寿命的终点。

Description

用于确定紫外线系统中的RF源的适用性的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及用于照射衬底的紫外线(“UV”)系统，更具体地，涉及确定在这种系统中使用的RF源的适用性。
背景技术
常规的UV系统包括一个或多个磁控管和封闭在灯头中的UV灯泡。UV灯泡安装在金属微波腔或室内，并且磁控管通过一个或多个波导耦合到微波室的内部。在施加功率时，磁控管通过波导生成射频(“RF”)能量进入微波室。RF能量激发并点燃微波室中的UV灯泡内的气体，从而使气体进入等离子体状态。结果，UV灯泡开始发射UV能量，UV能量可以用于多种应用。例如，UV能量可以被引导到衬底，以用于固化其上的材料或改变其表面的目的。
在常规UV系统中使用的磁控管是消耗品，其寿命由许多因素确定，包括操作的总小时数、操作温度以及其它条件。当磁控管到达其寿命的终点时，磁控管变得不适合使用并且需要更换。然而，关于确定何时更换磁控管以及更换磁控管是否适合与UV系统一起使用，常规UV系统具有某些缺点。
例如，已经发现在高于其额定温度的温度下操作磁控管在减少磁控管寿命中起主要作用。传统的灯头在灯头内包括遥感装置，用于推断磁控管的温度。然而，由于灯头中的空气流动和热传递导致的变化和滞后，这些远程感测装置可能提供关于磁控管的操作温度的不准确和延迟的读数。结果，常规UV系统可能不能基于磁控管的操作温度提供对磁控管寿命的准确预测。这种对磁控管寿命的精确预测的缺乏可能导致用户早于必要更换磁控管，或相反地不能更换磁控管直到其失效之后。因为更换磁控管的停机时间可能是昂贵的，所以用户通常选择实施过度积极的维护计划，以在磁控管失效之前更换磁控管。但积极的更换计划会增加成本。
常规的UV系统也不能监视磁控管不兼容性。从UV系统发射的UV能量的强度很大程度上取决于由磁控管提供的RF能量的大小。为此，常规UV系统需要具有严格规格的高功率磁控管。然而，一旦准备更换原始制造商的磁控管，一些用户可能用不满足所需规格的磁控管来更换磁控管。这种更换可能降低UV系统的有效性或具有其它负面结果。
例如，典型的大体积UV系统包括两个高功率磁控管，其以差别20MHz的特定频率提供RF能量。20MHz的差异足以阻止操作期间磁控管之间的光谱干扰，同时还优化关于强度和光谱输出的UV能量输出。更大的差异将不利地影响UV灯泡的激发和点燃，导致更长的启动时间和减少的UV能量的发射。此外，因为将磁控管耦合到UV灯泡的每个波导具有与耦合的磁控管的频率成正比的几何，所以使用具有不兼容频率的磁控管导致与UV灯泡的RF耦合减小。因此，使用发射与同一UV系统中的另一个磁控管的RF频率太接近的RF频率的更换磁控管可能导致光谱干扰甚至损坏。另一方面，使用发射与该系统中另一个磁控管的RF频率太远的RF频率的更换磁控管可能导致UV输出的不可接受的水平或均匀性。
其它因素也影响更换的磁控管与UV系统的兼容性。例如，每个磁控管包括一定尺寸和形状的灯丝，所述灯丝用于生成自由电子，从而开始生成RF能量。然而，对于给定的UV系统不适当的灯丝尺寸和形状可以阻止磁控管适当地起动或导致磁控管损坏。此外，一些磁控管简单地具有较低的质量并且具有较短的有效寿命，这导致更频繁的磁控管更换。此外，更换磁控管还必须与UV系统的电源兼容以正常发挥作用。
最近，已经开发了使用替选的固态电路来生成必需的RF能量的UV系统，其在制造成本，耐久性和其它性能度量方面具有潜在的优势。然而，上述可适用于磁控管RF源的一些担心也适用于固态源，例如需要确定固态RF源是否已经达到其使用寿命的终点，固态源是否在适当的温度和其它适当的环境条件下使用，以及这些可能如何影响使用寿命，以及需要确保固态RF源与其所安装的UV系统兼容并且满足安装环境的适当规范。
出于这些原因以及其它原因，期望提供改进的UV系统和方法，用于确保UV系统的RF源适合于与该系统一起使用。
发明内容
一种用于照射衬底的UV系统，包括：RF源，该RF源可以是磁控管或固态源或能够生成RF能量的其它RF源；UV灯，该UV灯在由通过磁控管生成的RF能量激发时能够发射UV能量；以及耦合到磁控管的监视器。该监视器包括与RF源相关的数据。此外，UV系统包括能够与监视器通信的控制器。
在一个方面，包括监视器和与控制器通信允许验证过程，其中控制器基于监视器的数据确定RF源是否适于与UV系统一起操作，这防止在UV系统中使用不当的RF源，不当的RF源的使用会导致出现性能降级和潜在的损害。
在一些实施例中，监视器的数据包括专用于RF源的识别码，并且控制器通过基于监视器的数据中的识别码确定RF源是否与UV系统兼容来确定RF源是否适于与UV系统一起操作。附加地或替选地，监视器可以通过连接器刚性地耦合到RF源。如本文所使用的，刚性耦合意味着连接器在不损坏连接器和/或监视器的情况下不容易从RF源移除。附加地或替选地，RF源可以包括具有翅片的热沉，并且监视器可以通过连接器耦合到RF源的翅片。
在另一方面，包括监视器和与控制器的通信允许管理RF源的寿命周期，其中控制器UV系统还包括与控制器耦合的操作时间数据库，并且控制器能够将所述RF源的实际操作时间的运行总计存储在所述数据库中。因此，控制器可以能够基于存储在数据库中的RF源的实际操作时间的运行总计来预测RF源的剩余寿命。
在所公开的实施例中，控制器包括在使用RF源期间更新的操作时间数据库。在一些实施例中，监视器能够在监视器的数据中存储RF源的实际操作时间的运行总计，并且控制器能够基于被包括在监视器的数据中的RF源的实际操作时间的运行总计来预测RF源的剩余寿命。另外，控制器可以被配置为如果控制器预测RF源没有剩余寿命，则确定RF源不适合与UV系统一起操作。
在一些实施例中，监视器的数据包括RF源的操作温度，并且控制器基于监视器的数据中包括的操作温度来确定RF源是否适合于与UV系统一起操作。另外，控制器可以被配置为如果操作温度超过设定的最大操作温度，则确定RF源不适合与UV系统一起操作。
一种用于确定RF源是否适合在用于照射衬底的UV系统中使用的方法，该方法包括从耦合到RF源和控制器的监视器传送与RF源有关的数据。该方法还包括利用控制器基于数据确定RF源是否适于与UV系统一起使用，以及如果RF源不适合与UV系统一起使用，则利用控制器生成错误信号。
在一些实施例中，与RF源相关的数据包括RF源的识别码，并且基于数据确定RF源是否适合与UV系统一起使用包括基于识别码确定RF源是否与UV系统兼容。附加地或替选地，该方法可以包括将错误信号发送到控制器/电源以阻止RF源操作，和/或发送到用户界面以显示错误消息。
在一些实施例中，与RF源相关的数据包括RF源的操作温度，并且基于数据确定RF源是否适合与UV系统一起使用包括：如果RF源的操作温度大于设定的最大操作温度，则确定RF源不适合与UV系统一起使用。
用于管理在用于照射衬底的UV系统中使用的RF源的寿命周期的方法包括从耦合到RF源的监视器向控制器传送与RF源有关的数据。该方法还包括将RF源的实际操作时间的运行总计存储在数据库中，以基于RF源的实际操作时间的运行总计来预测RF源的剩余寿命。
在一些实施例中，UV系统的控制器包括操作时间数据库并且存储与RF源相关的数据，其可以包括RF源的实际操作时间的运行总计。在这种情况下，确定RF源是否适合与UV系统一起使用可以包括基于实际操作时间的运行总计来预测RF源的剩余寿命，以及如果RF源没有预测的剩余寿命，则确定RF源不适合与UV系统一起使用。另外，该方法可以包括：响应于预测RF源没有剩余寿命，在监视器中指示RF源没有预测的剩余寿命。该方法还可以包括检查监视器中的指示，以及如果发现指示符，则确定RF源不适合与UV系统一起使用。
在一些实施例中，与RF源相关的数据包括RF源的操作温度，并且基于数据确定RF源是否适合与UV系统一起使用包括确定RF源的操作温度源是否大于设定的最大操作温度。响应于确定RF源的操作温度大于设定的最大操作温度，监视器中的过温度计数器递增，并且如果过温度计数器大于设定的最大值则做出确定RF源不适合与UV系统一起使用。
在一些实施例中，与RF源相关的数据包括高/低指示符，并且基于数据确定RF源是否适合与UV系统一起使用包括基于高/低指示符确定RF源是否处于RF源的适当的组合。
附图说明
图1是包括耦合到一个或多个磁控管的一个或多个监视器的UV系统的示意图。
图2是在UV系统中两个监视器和两个磁控管之间的耦合的示意图。
图3是磁控管和用于将监视器耦合到磁控管的连接器的等距视图。
图4是连接器和监视器的等距视图。
图5是磁控管和连接器之间的耦合的横截面图。
图6是监视器中的数据的示意图。
图7是用于确定磁控管是否适合与UV系统一起使用的流程图。
图8是用于确定磁控管是否适合与UV系统一起使用的另一流程图。
应当理解，附图不一定是按比例的，呈现了图示本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文公开的操作序列的具体设计特征(包括例如各种所示部件的具体尺寸、定向、位置和形状)将部分地由特定预期应用和使用环境来确定。所示实施例的某些特征相对于其它特征被放大或变形，以促成可视化和清楚的理解。特别地，例如，为了清楚或说明，薄特征可能被加厚。
此外，虽然附图和以下描述将通过参考作为磁控管的RF源来解释和说明本发明，但是应当理解，本发明的原理同样适用于固态类型的RF源、或可用于UV系统中的其它RF源。
具体实施方式
图1提供了包括封装在灯头103中的一个或多个磁控管102的示例性UV系统100。磁控管102经由一个或多个波导106耦合到微波室105中的UV灯泡104。每个波导106与耦合到其的磁控管102的频率在几何上成比例。以这种方式，每个波导能够将由磁控管102生成的RF能量引导至UV灯泡104。在从控制器/电源108施加功率时，磁控管102生成RF能量，RF能量由波导106引导至UV灯泡104。RF能量激发并且点燃UV灯泡104，从而使UV灯泡104发射UV能量109。UV能量109通过细网格金属丝屏110朝向基板112引导。细网格金属丝屏110能够允许UV能量109离开灯头103，同时阻止RF能量进行相同的操作。
如前所述，在UV系统100中安装和使用不合适的磁控管102可能导致次优的UV能量产生和/或物理损坏。为了避免这些问题，UV系统100还包括耦合到磁控管102的一个或多个监视器114。每个监视器114包括处理器和存储器，并且促成识别与其耦合的磁控管102，从而确保磁控管102满足UV系统100的严格要求并且与其完全兼容。此外，每个监视器114能够记录与耦合到其的磁控管102的操作有关的数据。这样的数据可以用于精确地预测每个磁控管102的剩余寿命，以及警告用户危险的操作条件和/或关闭UV系统100。以这种方式，可以延长磁控管102的寿命，并且可以避免积极性的或过早的磁控管更换计划。下面更详细地描述监视器114的这些特征的附加细节。
在一个实施例中，每个磁控管102具有耦合到其上的一个或多个监视器114。或者，两个或更多个磁控管102可以耦合到相同的一个或多个监视器114。
监视器114耦合到控制器116，控制器116能够经由有线或无线地与监视器114通信，并且还能够处理从监视器114接收的数据。为此，控制器116还包括处理器和存储器。虽然控制器116在图1中被示出为在灯头103的外部，但是它也可以位于灯头103中。控制器116耦合到控制器/电源108和用户接口118。在处理从监视器114接收的数据时，控制器116能够生成相应的信号并且向所耦合的装置中的任一个发送相应的信号。在接收到信号时，控制器/电源108和用户接口118中的每一个能够基于接收信号中的信息采取适当的动作，这将在下面更详细地描述。
尽管图1将控制器116、控制器/电源108、用户接口118和监视器114示为单独的装置或模块，但是这些项中的两个或更多个可以合并到同一装置中。例如，监视器114和控制器116可以合并到一个装置中，和/或，控制器116、控制器/电源108和/或用户接口118可以合并到一个装置中。类似地，监视器114和控制器116的功能可以由一个装置实现，和/或控制器116、控制器/电源108和/或用户接口118的功能可以由一个装置实现。给定许多可能的组合，本领域技术人员将认识到在本文所述的实施例的范围内的图1的项的其它合适的配置和组合。
在一些实施例中，监视器114通过从磁控管框架或翅片测量磁控管102的操作温度来帮助预测磁控管102的剩余寿命，这将在下面更详细地描述。在高于其额定操作温度的温度下操作磁控管102降低了磁控管的寿命。因此，监视磁控管102的操作温度有助于UV系统100以增加的精度预测磁控管102的剩余寿命，这使得制造商能够避免过度积极或过早的更换计划。通常，制造商将磁控管102定级为在相对于磁控管102的框架或翅片的温度下操作。因此，在该实施例中，监控器114耦合到磁控管102的框架或翅片。虽然磁控管102的框架为监视器114提供用于精确地确定磁控管102的当前操作温度的适当的温度测量，由于翅片更接近磁控管102的热源，磁控管102的翅片可用于关于检测磁控管102的操作温度的变化提供更快的响应时间。
在一些实施例中，控制器116和/或监视器114已经在其中编码了最大操作温度。在UV系统100的操作期间，监视器114周期性地检测磁控管102的操作温度，并且可以将与这种检测到的操作温度相关的数据发送到控制器116。在一个示例性实施例中，这些检测在UV系统100通电时执行并且之后每隔10秒执行。如果监视器114和/或控制器116检测到磁控管102在大于设定的最大操作温度的温度下操作(这在本文中被称为极端操作温度条件)，则控制器116和/或监视器114可以递增存储在其中的计数器。一旦检测到极端操作温度条件，或替选地计数器达到设定的最大值，则控制器116生成相应的信号并发送相应的信号到控制器/电源108和/或用户接口118。以这种方式，然后可以采取适当的动作来去除极端操作温度条件，从而延长磁控管102的寿命并且阻止对UV系统100的物理损坏。
在一个示例性实施例中，控制器116将相应的信号发送到控制器/电源108，控制器/电源108关闭UV系统100，阻止磁控管102操作，和/或减小到磁控管102的功率。替选地或附加地，控制器116可以将相应的信号发送到用户接口118。用户接口118包括显示器120，其能够呈现关于极端操作温度条件的错误消息。UV系统100还可以包括能够冷却灯头103的内容物的冷却装置(未示出)。极端操作温度条件的指示还可以使得控制器116生成并且发送相应的信号到冷却装置和/或控制器/电源108，以使冷却装置开始或增加灯头103的冷却。
除了存储与检测到极端操作温度条件的次数相关的计数器之外，控制器116和/或监视器114还可以存储导致检测到极端操作温度条件的特定操作温度。所存储的计数器和/或温度信息可以用于保修评估目的以及预测磁控管102的剩余寿命。
监视器114和/或控制器116还能够记录磁控管102的实际操作时间的运行总计，以进一步促进预测其剩余寿命。在一些实施例中，监视器114和/或控制器116以250小时的增量记录磁控管102的操作时间。替选地，磁控管102的操作时间可以以100小时的增量被存储。
在一个实施例中，随着磁控管102的实际操作时间被更新，磁控管102的实际操作时间在监视器114和控制器116之间交换并且存储在其的每个上。例如，控制器116可以耦合到磁控管使用定时器，其能够检测UV系统100何时处于“灯开启”状态或“灯关闭”状态。在该示例中，控制器116向监视器114发送表示磁控管102的实际操作时间的数据，然后将该数据存储在监视器114上。
此外，控制器116可以能够将磁控管102的实际操作时间的运行总计存储在与其耦合或包括在其中的操作时间数据库117中。在一些实施例中，控制器116将多于一个磁控管102的实际操作时间的运行总计存储在操作时间数据库117中，这将在下面更详细地描述。
在一些实施例中，控制器116基于存储在操作时间数据库117和/或监视器114中的磁控管102的实际操作时间的运行总计来预测磁控管102的剩余寿命。除了操作时间，控制器116还可以基于极端温度检测计数器以及(如果可用的话)存储在其中或在监视器114中的相关温度来进行剩余寿命的预测。
在失效的边缘上操作磁控管102可能损坏UV系统100和/或不利地影响照射过程，以及在更换磁控管102时导致额外的意外停机时间。为了避免这些问题发生，在一个示例性实施例中，一旦磁控管已经操作了多个预先指定的小时，例如在10,000至12,000小时的范围内，则控制器116生成并且向用户接口118发送相应的信号，用户接口118显示磁控管102必须更换或接近需要更换的错误消息，取决于实际操作时间的运行总计落在哪个范围内。附加地或替选地，控制器116可以生成并且发送对应信号到控制器/电源108，其阻止磁控管102操作。在这种情况下，控制器116可以阻止UV系统100操作，直到相应的磁控管102被更换为适合于UV系统100的要求的磁控管，由此确保UV系统100不在通过使用失效的或不兼容的磁控管102而导致的危险条件下操作，和/或UV系统100在照射过程中不会失效。
在一些实施例中，一旦控制器116预测磁控管102没有剩余的剩余寿命并且因此应当被更换，则磁控管102没有预测剩余寿命的指示存储在与其耦合的一个或多个监视器114内。例如，可以通过将“已使用”位从“0”设定为“1”，将指示存储在监视器114中。附加地或替选地，特定磁控管102没有预测的剩余寿命的指示可以存储在数据库中，所述数据库在控制器116中或与控制器116通信，例如操作时间数据库117。在任一情况下，数据库被认为是出于本文的目的与控制器116耦合。此后，控制器116将基于所存储的指示阻止磁控管102操作和/或使得错误消息显示在用户界面118上。
在一些实施例中，当磁控管102接近处于其预测寿命跨度的结束时(例如，预测的剩余寿命为250小时或更短)时，控制器116也生成相应的信号并且向用户发送相应的信号至用户接口118以显示关于该影响的消息。基于这样的信息，制造商可以确定磁控管102是否包括足够的寿命跨度以完成照射项目，从而避免磁控管102在项目中间失效的情况。另外，如果制造商需要获得更换磁控管102，则该消息提醒制造商在当前磁控管102故障之前这样做。
监视器114还可以包括与耦合到其的磁控管102有关的识别信息。该识别信息由控制器116使用以确认磁控管102的兼容性，并在数据库(例如，操作时间数据库117)中组织与磁控管102相关联的操作数据，包括磁控管102是否没有预测的剩余寿命，如上所述。另外，识别信息可以使控制器116能够确保在UV系统100中使用的磁控管102的组合是安全和最优的(例如，磁控管102被构造成生成具有以20MHz分开的频率的RF能量)。
在一个实施例中，监视器114包括与耦合到其的磁控管102相关的编码在其中的识别码(“ID”)和序列号。ID被控制器116用于确定耦合的磁控管102与UV系统100兼容。ID可以是非唯一的，从而允许控制器116基于存储的ID中的任何变化确定耦合的磁控管102与UV系统是不兼容的。如果是，则控制器116生成相应的信号并将其发送到控制器/电源108和/或用户接口118，从而导致其每一个阻止磁控管102被启动和/或导致向用户显示错误消息。以这种方式，阻止不适合与UV系统100一起使用的不兼容的磁控管102在UV系统100内操作，或至少对此做出警告。因此，用户不能或不会通过并入不能满足UV系统100的严格要求的磁控管102(例如具有不当的灯丝尺寸或RF频率输出的磁控管102)来损坏UV系统100。
编码在监视器114中的序列号从具有相同ID(即，也与UV系统100兼容)的其它磁控管102识别每个特定磁控管102。为此，序列号是唯一的，并且控制器116可以通过磁控管的序列号来组织与数据库(例如，操作时间数据库117)中的磁控管102的操作相关的数据。例如，当控制器116确定预测到磁控管102的剩余寿命不存在时，控制器116可以在操作时间数据库117中存储该确定的指示与磁控管102的序列号。因此，在监视器114中所存储的ID识别耦合到其的磁控管102的类型或兼容性，并且唯一序列号标识特定磁控管102。替选地，监视器114可仅存储唯一序列号，然后由控制器116用于组织并且用于确认磁控管102(例如，具有查找表)的兼容性。
在一些实施例中，监视器114还可以包括与其耦合的磁控管102相关的高/低指示符。如前所述，为了确保UV系统100的最优操作并且阻止由同时操作的两个或更多个磁控管102之间的干扰所导致的损坏，可以构造UV系统100的磁控管102，以在不同频率下(例如在相差20MHz的频率下)生成RF能量。例如，UV系统100可以旨在与“高”磁控管102和“低”磁控管102一起使用，高磁控管102在比由低磁控管102生成的RF的频率高出例如20MHz的频率下生成RF能量。在这种情况下，每个监视器114的高/低指示符指示与其耦合的磁控管102是高磁控管102还是低磁控管102。
控制器116能够从当前安装的磁控管102的监视器114读取高/低指示符，以确保当前安装的磁控管102达到适当的组合。例如，如果安装了高磁控管102和低磁控管102，则控制器116可以被配置为将磁控管102视为处于适当的组合。相反，如果安装了两个高磁控管102或两个低磁控管102，则控制器116可被配置为将磁控管102视为处于不当的组合，并且因此不适合与UV系统100一起使用。如果控制器116确定当前安装的磁控管102包括不当的组合，则控制器116可以阻止UV系统100操作和/或导致经由用户界面118显示合适的错误消息，从而避免或减少由利用UV系统100中的磁控管102的不当的组合。
图2示出了监视器114和磁控管102之间的耦合。特别地，磁控管102包括高磁控管102a和低磁控管102b。如前所述，高磁控管102a被构造成以比由低磁控管102b生成的RF能量更高的频率(诸如，高出20MHz)生成RF能量。例如，在特定实施例中，高磁控管102a可以被构造为生成2.47GHz的RF能量，并且低磁控管102b可以被构造为生成2.45GHz的RF能量。高磁控管102a和低磁控管102b中的每一个经由连接器202耦合到监视器114，监视器114包含与耦合到其的磁控管102特有的标识和/或操作数据。监视器114耦合到控制器116，其能够处理如上所述的操作和识别数据。
监视器114可以设置在机械连接器装置202(以下称为连接器202)附近和/或热耦合到机械连接器装置202，并且因此可以能够通过连接器202接收磁控管102的温度数据。以这种方式，监视器114能够促成检测极端操作温度条件和/或促成基于磁控管102的操作温度以增加的精度预测剩余的磁控管寿命。
参照图3，在一个实施例中，包含监视器114的连接器202(参见图4)包括适配于在磁控管102的两个翅片206之间滑动的平坦部分(或突片)204。平坦部分204可包括一个或多个柔性部分208，所述一个或多个柔性部分208从平坦部分204突出(例如在平坦部分204的每一侧上)，并且适配于朝平坦部分204弯曲。以这种方式，当平坦部分204在翅片206之间滑动时，翅片206朝平坦部分204致偏柔性部分208，这在连接器202和翅片206之间产生摩擦力。摩擦力有助于将连接器202固定在翅片206之间。此外，柔性部分208使得连接器202改变宽度，从而允许连接器202被放置在不同距离的翅片206之间。
如图4所示，在一个实施例中，平坦部分204被喷涂导电涂层210并且热耦合到监视器114。以这种方式，当平坦部分204在磁控管102的翅片206之间滑动时，监视器能够以通过平坦部分204检测磁控管102的操作温度，并且因此促成检测极端操作温度条件。同样，在所示的实施例中，热缩212被放置在监视器114周围。热缩212在监视器114周围提供三百六十度的RF屏蔽。从RF观点看，由于所涉及的高功率和在启动磁控管102时通常出现的大RF脉冲，磁控管102中的和周围的环境可能是嘈杂的。这样的环境可能干扰监视器114与控制器116通信的能力，特别是当在它们之间实现无线通信时。热缩212将监视器114与嘈杂的RF环境屏蔽，从而减少对监视器114和控制器116之间的通信的干扰。
如图5所示，在一些实施例中，连接器202刚性地耦合到磁控管102的一个或多个翅片206，这意味着连接器202在不损坏连接器202和/或监视器114的情况下不容易从磁控管102移除。连接器202可以经由任何粘合剂214刚性地耦合到一个或多个翅片206，粘合剂214当放置在平坦部分204和一个或多个翅片206之间时能够将平坦部分204永久地固定到一个或多个翅片206，而不显著干扰监视器114检测磁控管102的操作温度的能力。在一个示例中，粘合剂214可以包括环氧树脂或由环氧树脂组成。
当将连接器202刚性地耦合到磁控管102时，则在不损坏监视器114的情况下将监视器114从磁控管102解耦合将变得困难(如果并非不可能)。这有助于阻止监视器114与一个磁控管102解耦合并且移动到另一个磁控管102(例如不适合与UV系统100一起使用的磁控管102(例如，不兼容的磁控管102，导致磁控管102的不当组合的磁控管102，没有预测的剩余寿命的磁控管102等))。因此，当安装不兼容的磁控管102时，刚性耦合有助于阻止用户误用UV系统100。类似地，刚性耦合还帮助阻止用户通过安装磁控管102的不当组合和/或通过其中故障的或老的磁控管102具有额外的剩余寿命的布置情况来误用UV系统100。如上所述，所有这些条件可能导致对UV系统100的物理损坏和/或次优的UV产生。
此外，即使用户能够在不损坏监视器114的情况下从磁控管102移除连接器202，控制器116也能够经由从磁控管102返回的温度值检测到连接器202已经移动。更具体地，如果连接器202与一个磁控管102解耦合，然后与另一个磁控管102耦合，并且连接器202与每个磁控管102的耦合位置不相同或非常相似，则由监视器114检测的来自新的磁控管102的温度将是非特征性的，从而允许控制器116确定监视器114已被篡改。作为响应，控制器116可以执行上述动作中的一个(例如，指示序列号没有剩余寿命、显示消息、阻止磁控管启动等)。
在替选实施例中，连接器202包括突起，该突起铆接到磁控管102的翅片206的特定位置，使用或不使用粘合剂214。在另一个实施例中，连接器202包括夹子，该夹子固定到磁控管102的翅片206的特定位置，使用或不使用粘合剂214。
在替选实施例中，连接器202可以具有专用形式或形状，使得其将不与不兼容的磁控管102集成。在这种情况下，监视器114可以被结合在别处，诸如在控制器116处或附近。附加地或替选地，可以使用专用连接器202来将监视器114耦合到控制器116。在一些实施例中，可以使用其它硬件元件(例如，热电偶或热敏电阻和合适的控制电路)来代替监视器114和/或控制器116执行其功能，或除了监视器114和/或控制器116以外可以另外使用其它元件来执行其功能。在连接器202、监视器114和/或控制器116之间加密数据还可以通过多种已知技术来实现，包括软件或硬件中的技术，诸如私钥加密、用于嵌入有序号等的监视器序列号的私钥生成签名等。
给定许多可能的连接器类型和构造，本领域技术人员将认识到在本文所述的实施例的范围内的若干其它合适的连接器202和配置。例如，连接器202可以是监视器114的一部分和/或促成(诸如用粘合剂214)将监视器114直接安装到磁控管102。
在一些实施例中，连接器202可以诸如经由上述技术之一耦合到磁控管102的框架216(图3)，而不是耦合到磁控管102的翅片206。如前所述，制造商通常相对于磁控管102的框架或翅片定级磁控管102的操作温度。因此，翅片206或框架216可以为由监控器114促成的确定提供最相关的温度数据，诸如预测剩余寿命和/或检测极端操作温度。然而，由于翅片206通常更靠近磁控管102的热源，因此关于检测磁控管102的操作温度的变化，使用翅片206来检测操作温度可以提供更快的响应时间。
图6示出了可以存储在监视器114中的数据，以促成确定与其耦合的磁控管102是否适合与UV系统100一起使用，从而确保UV系统100以最优方式操作，并且由磁控管102导致的物理损坏的风险降低。更具体地，在所示的实施例中，监视器114包括只读存储器(“ROM”)300、静态随机存取存储器(“SRAM”)302和电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)303。
在该示例中，监视器114的ROM 300包括对应于特定磁控管102的唯一序列号301，如上所述。EEPROM 303包括多个数据元素，包括例如非易失性用户字节304、非易失性用户字节306和配置寄存器308。
在所示实施例中，用户字节304包括表示耦合到监视器114的磁控管102的ID的ID位304a。如前所述，控制器116能够从监视器读取ID位304a以确定磁控管102是否是满足在UV系统100中正确操作的严格要求的类型。
在一些示例性实施例中，用户字节304还包括温度位304b，该温度位304b表示耦合到监视器114的磁控管102被发现在极端操作温度条件下操作的次数。在一些实施例中，控制器116可以被配置成仅在发现磁控管102在极限操作温度条件下操作设定次数和/或设定时间量的情况下(例如，如果温度位304b记录磁控管102已经在极限操作温度条件下操作八次、持续八秒等)才显示警告或关闭UV系统100。
用户字节304还可以包括高/低位304c，该高/低位304c表示耦合到监视器114的磁控管是高磁控管102a还是低磁控管102b。例如，具有值'1'的高/低位304c可以指示耦合到监视器114的磁控管102是高磁控管102a，并且具有值'0'的高/低位304c可以指示磁控管102是低磁控管102b。如上所述，高/低位304c可以由控制器116读取以确保在UV系统100中安装磁控管102的适当组合(例如，一个高磁控管102a和一个低磁控管102b)。
在所示实施例中，用户字节306包括表示磁控管102的实际操作时间的运行总计的小时计数器位306a。控制器116可读取小时计数器位306a以预测耦合到监视器114的磁控管102的剩余寿命。用户字节306还可以包括已使用位306b，并且当控制器116预测磁控管102没有剩余寿命时，它可以使得已使用位306b从低变为高。
在所示实施例中，EEPROM还包括配置寄存器308。配置寄存器308可以被设定以配置检测到的温度的分辨率或精度。
SRAM 302诸如通过字节0和1，从EEPROM 303读取和向EEPROM 303写入温度测量，以及从监视器114请求和读取温度测量。在一些实施例中，EEPROM 303可以仅能够被重写一定次数(诸如50,000次)，在这种情况下，小时计数器位306a中的每个计数器可以表示磁控管102的多个小时的操作。以这种方式，监视器114能够在不超过写入极限的情况下将磁控管102的实际操作时间的运行总计存储到设定的最大操作时间。
尽管图6示出两个非易失性用户字节304和306，但本领域技术人员将认识到，监视器114可以包括其它非易失性或易失性数据元素和组织结构，包括附加字节或位。此外，在监视器114中存储和/或跟踪的信息可以以任何合适的方式由其字节或位表示，并且不限于本文所描述的特定布置。
图7示出用于确定磁控管102是否适合与UV系统100一起使用的流程图400。流程图400可以由诸如UV系统100的UV系统实现。更具体地，UV系统100的控制器116可以实施流程图400的全部或部分以确保安装的磁控管102对于与UV系统100一起使用是安全的并且将有助于提供最优量的UV能量。
开始，UV系统100被通电(块402)，并且控制器116从耦合到磁控管102的监视器114(例如从用户字节304)读取ID位304a(块404)。如果ID位304a不能被读取(块406的“N”分支)，或者ID位304a未能指示耦合的磁控管102与UV系统100兼容(块408的“N”分支)，则控制器116对控制器/电源108和/或用户接口118生成相应信号，以分别阻止UV系统100操作和/或以生成错误消息(块410)。例如，模板ID可以存储在控制器116中或可由控制器116访问，并且控制器116可以通过将ID位304a与模板ID进行比较来确定磁控管102是否兼容。如果ID匹配，则认为磁控管102是兼容的。因此，如果ID位304a可读(块406的“Y”分支)并且与模板ID匹配(块408的“Y”分支)，从而指示耦合的磁控管102与UV系统100兼容，则控制器可以进行确定和/或预测磁控管102是否具有任何剩余寿命。
在一些实施例中，在UV系统100启动时，控制器116还查询每个磁控管102的每个监视器114，以确定所安装的磁控管102是否处于适当的组合。具体地，控制器116可以从监视器114读取高/低位304c，从而确定与其耦合的每个磁控管102是高磁控管102a还是低磁控管102b。如前所述，在相同UV系统100中使用两个高磁控管102a或两个低磁控管102b可能导致物理损坏。因此，如果控制器116从高/低位304c确定安装了磁控管102的不当组合，则在该实施例下，控制器116生成到控制器/电源108和/或用户接口118的相应信号以分别阻止UV系统100操作和/或以生成错误消息。
在确定磁控管102与UV系统100兼容之后，控制器116确定磁控管102是否具有预测的剩余寿命。为此，控制器116诸如通过读取耦合到磁控管102的监视器114中的已使用位306b来检查是否已经设定了表示磁控管102已被完全使用并且应当被更换的指示(块412)。如果已使用位306b不能被读取(块414的“N”分支)或已被设定(块416的“Y”分支)，则控制器116生成对控制器/电源108和/或用户接口118的相应信号，以分别阻止UV系统100操作和/或生成错误消息(块410)。替选地，如果已使用位306b可以被读取(块414的“Y”分支)并且尚未设定(块416的“N”分支)，则控制器116可继续确定预测磁控管102剩余多少操作时间。
为了做出该决定，控制器116可以从监视器114(例如从小时计数器位306a)读取已经由磁控管102消耗的实际操作时间的运行总计(块418)。如果控制器116不能从监视器114读取实际操作时间(块420的“N”分支)，或者实际操作时间大于设定的最大操作时间(例如12,000小时)(块422的“Y”分支)，则控制器116生成对控制器/电源108和/或用户接口118的相应信号，分别以阻止UV系统100操作和/或以生成错误消息(块410)。然而，如果可以从监视器114读取实际操作时间(块420的“Y”分支)并且实际操作时间小于或等于设定的最大操作时间(块422的“N”分支)，则控制器116可以继续从监视器114读取唯一序列号301，诸如从监视器114的ROM 300读取唯一序列号301(块424)。
如果控制器116不能从监视器114读取唯一的序列号301(块426的“N”分支)，则控制器116向控制器/电源108和/或用户接口118生成相应的信号分别以阻止UV系统100操作和/或以生成错误消息(块410)。替选地，如果控制器116能够读取唯一序列号301(块426的“Y”分支)，则控制器116确定唯一序列号301是否已经存在于耦合到控制器116的数据库(例如操作时间数据库117)中(块428)。如果不是(块428的“N”分支)，则控制器116将唯一序列号301添加到数据库(块430)，并且向控制器/电源108和/或用户接口118生成UV系统100可以操作的信号(块432)。
相反，如果控制器116确定唯一序列号301已经在数据库中(块428的“Y”分支)，则控制器116继续检查数据库中为该唯一序列号301记录的实际操作时间的运行总计(块434)。如果对于唯一序列号301(块436的“Y”分支)已经记录了大于设定的最大操作时间(例如大于12,000小时)，则控制器116生成相应的信号到控制器/电源108和/或用户接口118以分别阻止UV系统100操作和/或生成错误消息(块438)。控制器116还更新数据库以指示对应于唯一序列号301的磁控管102没有留下预测剩余寿命(块440)，并且(诸如通过设定已使用位306b)来指示在监视器114中没有留下预测剩余寿命(块442)。然而，如果对于唯一序列号601(436的“N”块)已经在数据库中记录了少于设定的最大操作时间，则控制器116向控制器/电源108和/或用户接口118生成相应的UV系统100可以操作的信号(块432)。
在控制器116生成UV系统100可以操作的信号(块432)之后，当UV系统100变得可操作并且处于“灯开启”状态时，控制器116启动磁控管使用定时器(块444)。此后，当UV系统进入“灯关闭”状态时，控制器116停止磁控管使用计时器(块446)。控制器116然后更新监视器114中的实际操作时间的运行总计，例如通过每100小时磁控管操作递增小时计数器位306a，和/或更新与耦合到控制器116的数据库内的唯一序列号301相关联的实际操作时间的运行总计(块448)。
图8示出了用于确定磁控管102是否适合与UV系统100一起使用的另一流程图500。流程图500可以类似地由UV系统(诸如UV系统100)实现。更具体地，UV系统100的控制器116可以实现流程图500的全部或部分，以确保安装的磁控管102在UV系统100中安全操作并且有助于提供最优量的UV能量。
开始，当UV系统100可操作时，控制器116(诸如经由监视器114)读取磁控管102的操作温度(块502)。例如，可以在启动时从监视器114读取温度，然后每10秒周期性地读取温度，并且与存储在控制器116中的设定的最大操作温度(诸如，70℃)进行比较。如果不能读取磁控管102的操作温度(块504的“N”分支)，则控制器116向控制器/电源108和/或用户接口118生成相应的信号，以分别阻止UV系统100操作和/或生成错误消息(块506)。替选地，如果可以读取操作温度(块504的“Y”分支)，则可以(诸如，经由用户接口118)显示当前操作温度(块508)。
控制器116然后确定检测到的操作温度是否大于存储在其中的设定的最大操作温度(块510)。如果控制器116确定检测到的操作温度小于或等于设定的最大操作温度(块510的“N”分支)，则控制器116继续监视磁控管102的操作温度(块502)。然而，如果控制器116确定操作温度大于设定的最大操作温度(块510的“Y”分支)，则控制器116(诸如，经由温度位304b)递增监视器114中的过温度计数器。此后，控制器116确定过温度计数器是否超过其中编程的设定最大值(块514)。如果是(块514的“Y”分支)，则控制器116向控制器/电源108生成相应的信号，以关闭系统和/或向用户接口118发送相应的信号以生成错误消息(块506)。相反，如果控制器116确定过热温度计数器(块514的“N”分支)没有超过设定的最大值，则控制器116继续监视磁控管102的操作温度(块502)。
上述温度监视技术使得UV系统100能够继续操作，直到极限操作温度条件发生预编程次数(诸如8次)。以这种方式，UV系统100不被非特征性或单一温度尖峰关闭。然而，在替选实施例中，控制器116可以被配置为每当磁控管102被确定为处于极端温度操作条件时关闭UV系统和/或导致错误消息的生成。在其它实施例中，控制器116还可以考虑导致检测到极端操作温度条件的温度值。例如，控制器116可以用高于设定的最大操作温度的设定温度阈值编程。控制器116可以被配置成当磁控管102被确定为在最大操作温度和设定温度阈值之间的温度下操作高次数时导致UV系统100的关闭和/或生成错误消息，并且可以被配置为当磁控管102被确定为在高于设定温度阈值的温度下操作相对较低的次数时导致UV系统100的关闭和/或错误消息的生成。以这种方式，在较高的不安全温度下操作比在较低的不安全温度下操作被给予更大的权重。在另一个实施例中，控制器116可以被配置成当磁控管102的温度接近设定的最大操作温度时导致警告的生成。
如本文所使用的，术语“耦合”不意味着限制其中连接两个模块或装置的介质。而是，“耦合”在本文中用于表示能够彼此通信，无论是物理上还是数据方面以及是否通过中间装置或模块。例如，“耦合”可以指两个装置或模块之间的物理连接或无线连接，其间具有或不具有附加装置或模块。此外，如果一个在另一个中实现或者能够访问另一个，则认为两个装置或模块“耦合”。
虽然已经通过对各种实施例的描述说明了本发明，并且尽管已经相当详细地描述了这些实施例，但是申请人的目的不是限制所附权利要求的范围或以任何方式将所附权利要求的范围限制为这样的细节。其它优点和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示和所描述的具体细节、代表性设备和方法以及说明性示例。因此，在不脱离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下，可以对这些细节进行改变。

Claims (27)

1.一种用于照射衬底的UV系统，包括：
RF源，所述RF源能够生成RF能量；
UV灯，所述UV灯当由所述RF源生成的RF能量激发时，能够发射UV能量；
耦合到所述RF源的监视器，所述监视器能够生成与所述RF源相关的数据；和
控制器，所述控制器能够从所述监视器接收所述数据，所述控制器基于所述监视器的所述数据来确定所述RF源是否适于与所述UV系统一起操作。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述监视器的所述数据包括特有于所述RF源的识别码，并且所述控制器通过基于被包括在所述监视器的所述数据中的所述识别码确定所述RF源是否与所述UV系统兼容来确定所述RF源是否适于与所述UV系统一起操作。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括将所述监视器耦合到所述RF源的连接器，使得所述连接器在不损坏所述连接器和/或所述监视器的情况下不可移除。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF源是包括冷却翅片的磁控管，并且所述监视器通过所述连接器耦合到所述翅片。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述RF源包括框架，并且所述监视器通过所述连接器耦合到所述RF源的所述框架。
6.一种用于照射衬底的UV系统，包括：
能够生成RF能量的RF源；
UV灯，所述UV灯在由所述RF源生成的RF能量激发时，能够发射UV能量；
耦合到所述RF源的监视器，所述监视器能够生成与所述RF源相关的数据；和
控制器，所述控制器能够从所述监视器接收所述数据，所述控制器基于所述监视器的所述数据来确定所述RF源的有用剩余寿命。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括：
操作时间数据库，所述操作时间数据库与所述控制器耦合，所述控制器能够将所述RF源的实际操作时间的运行总计存储在所述数据库中。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器包括所述操作时间数据库。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述监视器的所述数据包括所述RF源的实际操作时间的运行总计，并且所述控制器通过基于被包括在所述监视器的所述数据中的所述RF源的所述实际操作时间的运行总计，预测所述RF源的剩余寿命来确定所述RF源是否适于与所述UV系统一起操作。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器被配置为如果所述控制器预测所述RF源没有剩余寿命，则确定所述RF源不适合与所述UV系统一起操作。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的系统，其中，所述监视器的所述数据包括所述RF源的操作温度，并且所述控制器基于所述操作温度确定所述RF源是否适于与所述UV系统一起操作。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器被配置为如果所述操作温度超过设定的最大操作温度，则确定所述RF源不适合与所述UV系统一起操作。
13.一种用于照射衬底的UV系统，包括：
RF源，所述RF源能够生成RF能量；
UV灯，所述UV灯在由所述RF源生成的RF能量激发时，能够发射UV能量；
耦合到所述RF源的监视器，所述监视器能够生成与所述RF源相关的数据；和
控制器，所述控制器能够从所述监视器接收所述数据，所述控制器基于所述监视器的所述数据确定所述RF源是否适于与所述UV系统一起操作，以及基于所述监视器的所述数据确定所述RF源的有用剩余寿命。
14.一种用于确定RF源是否适合在用于照射衬底的UV系统中使用的方法，所述方法包括：
将与所述RF源有关的数据传送到控制器；和
基于所述数据确定所述RF源是否适合与所述UV系统一起使用。
15.根据权利要求14所述的方法，其中与所述RF源相关的所述数据包括所述RF源的识别码。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：
响应于所述错误信号，阻止所述RF源操作。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括：
响应于所述错误信号，在用户界面上显示错误消息。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中，与所述RF源相关的数据包括所述RF源的操作温度，以及基于所述数据确定所述RF源是否适合与所述UV系统一起使用包括：
如果所述RF源的所述操作温度大于设定的最大操作温度，则确定所述RF源不适合与所述UV系统一起使用。
19.一种用于确定RF源是否适合在用于照射衬底的UV系统中使用的方法，所述方法包括：
将与所述RF源有关的数据传送到控制器；
基于所述监视器的所述数据确定所述RF源的有用剩余寿命；和
如果所述RF源被确定为已经达到其使用寿命的终点，则利用所述控制器生成错误信号。
20.根据权利要求13-19中任一项所述的方法，其中与所述RF源相关的所述数据包括所述RF源的实际操作时间的运行总计，以及基于所述数据确定所述RF源是否适合与所述UV系统一起使用包括：
基于所述实际操作时间的运行总计来预测所述RF源的剩余寿命；和
如果所述RF源没有预测的剩余寿命，则确定所述RF源不适合与所述UV系统一起使用。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
响应于预测所述RF源没有剩余寿命，在所述监视器中指示所述RF源没有预测的剩余寿命。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括：
检查所述监视器中的所述指示；和
如果发现所述指示符，则确定所述RF源不适合与所述UV系统一起使用。
23.根据权利要求19-22中任一项所述的方法，其中，与所述RF源相关的所述数据包括所述RF源的操作温度，以及基于所述数据确定所述RF源是否适合与所述UV系统一起使用包括：
确定所述RF源的所述操作温度是否大于设定的最大操作温度。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括响应于确定所述RF源的所述操作温度大于所述设定的最大操作温度，递增所述监视器中的过温度计数器。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括如果所述过温度计数器大于设定的最大值，则确定所述RF源不适合与所述UV系统一起使用。
26.根据权利要求19-22中任一项所述的方法，其中，与所述RF源相关的所述数据包括高/低指示符，并且基于所述数据确定所述RF源是否适合与所述UV系统一起使用包括：
基于所述高/低指示符来确定所述RF源是否处于RF源的适当组合中。
27.一种用于确定RF源是否适合在用于照射衬底的UV系统中使用的方法，所述方法包括：
将与所述RF源有关的数据传送到控制器；
基于所述数据确定所述RF源是否适合与所述UV系统一起使用；和
基于所述监视器的所述数据确定所述RF源的有用剩余寿命。
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