DE102008002459A1 - Ultraviolettlampensystem sowie Verfahren zum Regeln des ausgesandten ultravioletten Lichts - Google Patents

Ultraviolettlampensystem sowie Verfahren zum Regeln des ausgesandten ultravioletten Lichts Download PDF

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Abstract

Eine Ultraviolettlampenanordnung sowie entsprechende Verfahren dienen zur Erzeugung ultravioletten Lichts zum Bestrahlen eines Substrats. Die Lampenanordnung enthält ein Magnetron, eine elektrodenlose Lampe zum Aussenden ultravioletten Lichts, wenn sie durch Mikrowellenstrahlung vom Magnetron erregt wird, und eine Leistungsregelschaltungsanordnung, die dazu ausgebildet ist, eine Ausgangsleistung der durch das Magnetron erzeugten Mikrowellenstrahlung entsprechend der durch die Lampe erzeugten Intensität des ultravioletten Lichts zu regeln. Eine erste Regelschleife der Leistungsregelschaltung ist dazu ausgebildet, einen Eingangsstrom des Magnetrons auf der Basis einer Eingangsstromeinstellung zu regulieren, die einer gewünschten Intensität des UV-Lichts der Lampe zugeordnet ist, und eine mit der ersten Regelschleife gekoppelte zweite Regelschleife ist dazu ausgebildet, die durch die erste Regelschleife benutzte Eingangsstromeinstellung zum Regulieren des Eingangsstroms des Magnetrons auf der Basis der Eingangsleistung zu dem Magnetron zu justieren, die proportional zu der Intensität des UV-Lichts von der UV-Lampe ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf allgemein auf Ultraviolettlampensysteme und insbesondere auf die Leistungsregelung von durch Mikrowellen erregte Ultraviolettlampensysteme.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Ultraviolettlampensysteme (UV-Lampensysteme) werden üblicherweise zum Beheizen und Härten von Materialien wie Klebstoffe, Dichtungsstoffe, Tinten und Beschichtungen benutzt. Gewisse Ultraviolettlampensysteme weisen elektrodenlose Lichtquellen auf und arbeiten durch Bestrahlen einer elektrodenlosen Plasmalampe mit Mikrowellenenergie. In einem elektrodenlosen Ultraviolettlampensystem, das sich auf das Bestrahlen mit Mikrowellenenergie stützt, ist die elektrodenlose Plasmalampe innerhalb eines metallischen Mikrowellenhohlraums oder einer Mikrowellenkammer angeordnet. Ein oder mehrere Mikrowellengeneratoren wie Magnetrons sind über Hohlleiter mit dem Innern der Mikrowellenkammer gekoppelt. Die Magnetrons liefern Mikrowellenenergie, um ein Plasma aus einer in der Plasmalampe eingeschlossenen Gasmischung zu zünden und aufrechtzuer halten. Das Plasma sendet ein charakteristisches Spektrum elektromagnetischer Strahlung aus, die stark mit Spektrallinien oder Photonen ultravioletter und infraroter Wellenlängen gewichtet ist.
  • Um ein Substrat zu bestrahlen, wird das ultraviolette Licht von der Mikrowellenkammer über einen Kammerauslass auf einen externen Ort gerichtet. Der Kammerauslass ist in der Lage, das Ausstrahlen von Mikrowellenenergie zu blockieren, während ultraviolettes Licht aus der Mikrowellenkammer nach außen übertragen werden kann. Ein feinmaschiger Metallschirm deckt den Kammerauslass vieler konventioneller Ultraviolettlampensysteme ab. Die Öffnungen in dem Metallschirm übertragen das ultraviolette Licht zum Bestrahlen eines außerhalb der HF-Kammer angeordneten Substrats, blockieren jedoch im Wesentlichen die Aussendung von Mikrowellenenergie.
  • Einige Anwendungen von UV-Lampen erfordern sehr genaue Intensitäten von ultraviolettem Licht. Diese Anwendungen reagieren empfindlich auf Änderungen der Intensität des UV-Lichts und erfordern darum eine im Wesentlichen konstante Lichtintensität. Aus dem Bereitstellen einer im Wesentlichen konstanten UV-Lichtintensität ergeben sich einige Herausforderungen. Zunächst spielen dem Magnetron zugeordnete Fertigungstoleranzen eine wesentliche Rolle für die Ausgangsleistung jedes Magnetrons, die der Intensität des UV-Lichts direkt proportional ist. Ein Hersteller eines Magnetrons mag einen Zielwert für die Ausgangsleistung eines Magnetrons von zum Beispiel etwa 3 000 W anstreben. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann die tatsächliche Ausgangsleistung des Magnetrons jedoch niedriger oder höher als der Zielwert von 3 000 W für die Ausgangsleistung liegen. Einige Hersteller nennen Toleranzbereiche für ihre Magnetrons, ohne spezifische Ausgangswerte für jedes Magnetron zu geben. Dies führt zu einigen Unwägbarkeiten bezüglich der tatsächlichen Ausgangsleistung des in dem UV-Lampensystem benutzten Magnetrons. Unterschiede bei den Toleranzen der Magnetrons führen zu Unterschieden bei der Ausgangsleistung jedes Magnetrons, was dazu führt, dass die UV-Lichtintensitäten verschiedener Lampensysteme verschieden sind.
  • Eine zweite Herausforderung bei der Bereitstellung einer im Wesentlichen konstanten Lichtintensität des UV-Lampensystems ist die Tendenz der Ausgangsleistung, abzufallen, wenn das Lampensystem und die Magnetrons sich erhitzen. Wenn das UV-Lampensystem sich erhitzt, erwärmen sich die keramischen Magnete der Magnetrons und die Magnetstärke fällt ab. Die Eingangsspannung des Magnetrons ist eine Funktion des Stromes und des Magnetfeldes, so dass bei einem abfallenden Magnetfeld die Eingangsspannung des Magnetrons ebenfalls abfällt. Bei einem im Wesentlichen konstanten Strom in das Magnetron führt der Abfall der Eingangsspannung zu einem Abfall der Eingangsleistung. Wird die Eingangsleistung des Magnetrons reduziert, gilt dies auch für die Ausgangsleistung, wodurch die Intensität des ultravioletten Lichts reduziert wird. Nach etwa 5 bis 10 Minuten Betrieb stabilisieren sich die thermischen Änderungen, so dass die Ausgangsleistung der Magnetrons und hierdurch die Intensität des ultravioletten Lichts stabil werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung befassen sich mit diesen und anderen Problemen des Standes der Technik durch Schaffung einer Ultraviolettlampenanordnung und entsprechender Verfahren zum Erzeugen von ultraviolettem Licht zum Bestrahlen eines Substrats. Die Ultraviolettlampenanordnung enthält ein Magnetron, eine elektrodenlose Lampe zum Aussenden ultravioletten Lichts, wenn sie durch Mikrowellenstrahlung von dem Magnetron erregt wird, und eine Leistungsregelschaltung zum Regeln der Ausgangsleistung der Mikrowellenstrahlung durch das Magnetron und dementsprechend der Intensität des von der Lampe produzierten ultravioletten Lichts. Die Leistungsregelschaltung enthält eine erste Regelschleife, die dazu ausgebildet ist, einen Eingangsstrom an das Magnetron auf der Basis einer Eingangsstromeinstellung zu regulieren, die einer gewünschten Ausgangsleistung des Magnetrons zugeordnet ist, und eine zweite Regelschleife, die mit der ersten Regelschleife gekoppelt und dazu ausgebildet ist, die von der ersten Regelschleife benutzte Eingangsstromeinstellung zu justieren, um den Eingangsstrom des Magnetrons auf der Basis einer Eingangsleistung des Magnetrons zu regulieren, die der durch die Lampe erzeugten Lichtintensität proportional ist.
  • In einer Ausführungsform ist die zweite Regelschleife mit einem Spannungsteiler ausgerüstet, der die Eingangsspannung des Magnetrons misst. Ein Stromsensor ist dazu ausgebildet, den Eingangsstrom in der ersten Regelschleife zu messen, der an eine Regelung geleitet wird, die auch die Eingangsspannung von dem Spannungsteiler erhält. Die Regelung berechnet die Eingangsleistung unter Benutzung der Spannung vom Spannungsteiler und des Stroms von der ersten Regelschleife, um Justierungen an dem Eingangsstrom vorzunehmen. wodurch eine im Wesentlichen konstante Eingangsleistung bereitgestellt wird, so dass eine im Wesentlichen konstante UV-Lichtintensität erzeugt wird. Justierungen des Eingangsstroms in der ersten Regelschleife werden durch einen Strombegrenzer in der zweiten Regelschleife begrenzt.
  • In einigen Ausführungsformen ist die zweite Regelschleife so ausgebildet, dass sie die Eingangsstromeinstellung der ersten Regelschleife periodisch justiert. Die periodischen Justierungen der Eingangsleistung des Magnetrons liefern eine konstantere Ausgangs leistung des UV-Licht, ohne dass ein Eingreifen einer Bedienungsperson oder eine dauernde Kalibrierung sind.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die beigefügten Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen, zusammen mit der oben gegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführung einer Ultraviolettlampenanordnung mit einer Leistungsregelschaltung für ein Magnetron zeigt, das zur Erregung einer elektrodenlosen Lampe benutzt wird, um UV-Licht in Übereinstimmung mit der Erfindung zu erzeugen.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Teils der Leistungsregelschaltung nach 1.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise einer Ausführung der Leistungsregelschaltung nach 1 darstellt.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise einer alternativen Ausführung der Leistungsregelschaltung nach 1 darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Im Allgemeinen treten Veränderungen bei der Ausgangsleistung von Magnetrons auf, die in Ultraviolettlampensystemen benutzt werden. Diese Unterschiede können durch Fertigungstoleranzen und Arbeitstemperaturen hervorgerufen werden. Diese Unterschiede der Ausgangsleistung der Magnetrons stehen in direkter Korrelation zu den Unterschieden der Intensität des ultravioletten Lichts des Lampensystems. Die Variation der Ausgangsleistung verursacht beim Aufwärmen des/der Magnetrons im Allgemeinen einen Abfall der Lichtintensität der Lampe, so dass bei Anwendungen, die empfindlich auf Änderungen in der Intensität des UV-Lichts reagieren, Schwierigkeiten auftreten. Diese kritischen Prozesse erfordern im Allgemeinen eine gleichmäßige Lichtintensität aller Lampen in einem speziellen System.
  • Ausführungen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Ultraviolettlampensystem mit einer Leistungsregelschaltung für das Magnetron, die hilft, eine im Wesentlichen konstan te Ausgangsleistung zu liefern, die ohne Intervention einer Bedienungsperson direkt proportional zu der Intensität des UV-Lichts ist. Eine konventionelle schnelle Stromrückkopplungsregelschleife wird benutzt, um den Eingangsstrom zu jedem der Magnetrons zu regulieren, und eine periodische zweite Regelschleife wird benutzt, um automatisch einen Stromeinstellpunkt der ersten Regelschleife zu justieren und hierdurch die Eingangsleistung zu regulieren. Zum Zwecke dieser Anmeldung wird periodisch als Synonym für intermittierend benutzt, da die zweite Regelschleife in regelmäßigen Intervallen arbeiten kann, oder die Intervalle zwischen Korrekturen können variabel sein, zum Beispiel häufiger während der anfänglichen Einschaltens und Aufwärmens des Lampensystems.
  • In den Zeichnungen, in denen gleiche Zahlen gleiche Teile in den verschiedenen Darstellungen bedeuten, zeigt 1 ein Blockdiagramm eines Lampensystems mit einer als Beispiel dienenden Leistungsregelschleife gemäß der Erfindung. Die Leistungsregelschaltung ist ausgebildet, die Eingangsleistung zum Magnetron zu regeln, die im Allgemeinen eine gute Korrelation zu der Ausgangsleistung des Magnetrons und der Intensität des UV-Lichts hat, und nicht nur den Eingangsstrom zu regeln, wie es in diesem Bereich üblich ist. Eine Bedienungsperson des Ultraviolettlampensystems wählt eine Leistungseinstellung 10 aus, die einen gewünschten Leistungspegel an einen Mikroprozessor 14 liefert, wie durch einen Pfeil 12 angedeutet ist. Der Mikroprozessor 14 stellt anfangs einen Strompegel für das Magnetron 16 ein, um die gewünschte Ausgangsleistung zu liefern. Der Mikroprozessor sendet dann den Einstellpunktstrom 18 und den tatsächlichen Magnetronstrom 20 an die Schaltung der Stromregulierungsregelschleife 22. Die Stromregulierungsregelschleife 22 besteht aus Schaltungselementen, die in bekannter Weise eine schnelle Stromrückkopplungsregelschleife zum Regulieren und Liefern eines im Wesentlichen konstanten Ausgangsstroms darstellen.
  • Die Stromregulierungsschleife 22 benutzt einen Mikroprozessor, der der Mikroprozessor 14 sein kann oder ein getrennter Mikroprozessor, der speziell für die Stromregulierung vorgesehen ist. Die Stromregulierungsschleife 22 sendet dann den regulierten Strom an die Phasensteuerschaltung 24, die ein variables Wechselstromsignal an die Hochspannungsgeneratorschaltungen 28 liefert, siehe den diagrammatischen Pfeil 26. Die Hochspannungsgeneratorschaltungen liefern eine variables Hochspannungs-Gleichspannung-Signal, dargestellt durch den diagrammatischen Pfeil 30, an das Magnetron 16, um die gewünschte Ausgangsleistung zu erzeugen. Hierdurch wird die UV-Lampe 36 erregt und erzeugt ultraviolettes Licht, das von der Lampenanordnung abgegeben wird.
  • Die Hochspannungsgeneratorschaltungen 28 liefern periodisch Magnetronspannungssignale, dargestellt durch den Pfeil 32, und Magnetronstromsignale, dargestellt durch den Pfeil 34, an den Mikroprozessor 14. Die Magnetronspannungssignale 32 und- stromsignale 34 werden von dem Mikroprozessor 14 verwendet, um die tatsächliche Magnetroneingangsleistung zu bestimmen und eine Justage des eingestellten Stroms zu veranlassen, wenn die Eingangsleistung von dem gewünschten Leistungspegel 12 abweicht. Der Mikroprozessor sendet dann den tatsächlichen Magnetronstrom 20 mit dem justierten Einstellpunkt 18 an die Stromregulierungsschaltung 22, um die Eingangsleistung an das Magnetron automatisch zu justieren.
  • Weitere Details der Phasensteuerschaltung 24 und der Hochspannungsgeneratorschaltungen 28 gehen aus 2 hervor. In einigen Ausführungen besteht die Phasensteuerschaltung 24 aus einer Dreiphasen-Hochspannungsstrom-versorgung 40. Die Spannungen der Stromversorgung 40 können zum Beispiel bei etwa 480 V pro Phase liegen. Eine Phase 42 der Stromversorgung 40 gelangt an eine SCR-Phasensteuerung 44. Die anderen Phasen können in alternativen Ausführungen andere Magnetrons in dem UV-Lampensystem mit zusätzlichen Magnetrons oder andere Komponenten des UV-Lampensystems versorgen. Ausgangssignale von der Stromregulierschleife 22 (1) werden benutzt, um Impulse in der Phasensteuerung 44 zu steuern. Das Ausgangssignal der Phasensteuerung wird dann über eine Kontaktanordnung 46a, 46b und an einen Trenntransformator 48 ausgesandt. Die Hochspannungs-Wechselspannung gelangt über den Transformator 48 an eine Hochspannungs-Brückenanordnung 50, die die Hochspannungs-Wechselspannung in eine Hochspannungs-Gleichspannung 30 konvertiert, die dem Magnetron 16 zugeleitet wird. Die Brückenanordnung liefert auch Eingangsspannungssignale 32 des Magnetrons und Eingangsstromsignale 34 des Magnetrons an den Mikroprozessor 14 (1); diese Signale werden benutzt, die Eingangsleistung des Magnetrons 16 während der Regelschleife für die Leistungsregulierung zu bestimmen.
  • Wie dem Fachmann bekannt ist, besteht im Allgemeinen eine gute Korrelation zwischen der Eingangsleistung und der Ausgangsleistung eines Magnetrons. Aufgrund dieser Beziehung ist es möglich, eine im Wesentlichen konstante Ausgangsleistung und somit eine im Wesentlichen konstante Intensität der UV-Lichtausgangsleistung durch Regulieren der Eingangsleistung des Magnetrons zu erzielen. Strom- und Leistungsregulierung für das Magnetron schließt eine erste, innere Regelschleife ein, die den Strom zum Magnetron reguliert, und eine zweite, äußere Regelschleife, die die Eingangsleistung zum Magnetron reguliert. Die meisten Variationen in der Ausgangsleistung treten typischerweise in den ersten 5 bis 10 Minuten des Betriebes auf, wenn das UV-Lampensystem sich aufheizt und stabilisiert; aus diesem Grunde ist es nicht in jedem Fall erforderlich, die Eingangsleistung dauernd zu überwachen und in der zweiten Regelschleife zu justieren. Das Vorsehen der zweiten, äußeren Regelschleife zum Regulieren der Eingangsleistung kann helfen, während der 5 bis 10 Minuten Aufwärmzeit des Systems eine nahezu konstante Ausgangsleistung sicherzustellen. Dies kann von Vorteil für die Bedienung des UV-Lampensystem bei Anwendungen sein, in denen das UV-Lampensystem im Gegensatz zu einem dauernd eingeschalteten Betrieb laufend geschaltet wird, sowie bei kritischen Anwendungen, die empfindlich auf Schwankungen des UV-Lichts reagieren und deshalb eine im Wesentlichen konstante Ausgangsleistung erfordern.
  • 3 und 4 sind Flussdiagramme, die den Betrieb von zwei Ausführungen der Regelschleifen für die Leistungsregelschaltung darstellen. Die Ausführungen wenden die gleichen Stromregulierungsschritte an, obgleich andere Ausführungen auch andere Lösungen für die Stromregulierung einsetzen können. Im Block 100 wird der Eingangsstromwert auf einen Anfangswert eingestellt, um eine bestimmte Ausgangsleistung entsprechend der gewünschten Intensität der UV-Lichtausgangsleistung zu erzielen. Der Anfangswert wird durch die Bedienungsperson des UV-Lampensystems auf der Basis einer Proportionalbeziehung zwischen dem Eingangsstrom und der Ausgangsleistung gewählt. Eingangsströme werden gewählt, um anfängliche Ausgangsleistungen, zum Beispiel etwa 35% bis 100% Ausgangsleistung zu erzielen.
  • Ein Zeitgeber für die zweite Regelschleife der Leistungsregelung wird im Block 102 eingestellt, und wenn der Zeitgeber noch nicht abgelaufen ist (NEIN-Zweig im Entscheidungsblock 104), wird der tatsächliche Strom im Block 106 durch einen Stromsensor gemessen. Der Strom wird dann, zum Beispiel durch einen Stromregulierungsalgorithmus, im Block 108 reguliert, wie allgemein bekannt. Jedes beliebige Verfahren oder jede beliebige Hardwarelösung kann benutzt werden, wenn sie kompatibel mit dem UV-Lampensystem ist und eine Stromquelle darstellt, die dem Magnetron einen im Wesentlichen konstanten Strom zuführt. Die Schleife fährt fort, den Eingangsstrom zum Magnetron zu regulieren, bis der Zeitgeber für die Leistungsregulierung abgelaufen ist (JA-Zweig im Entscheidungsblock 104).
  • Die Zeit zum Abschluss der ersten Regelschleife kann im Bereich von 4 bis 5 ms liegen, um den Strom insoweit ausreichend zu regulieren, dass eine nahezu konstante Stromquelle zur Verfügung steht. Diese Regelschleife kann mehrere Male vor der zweiten Regelschleife wirksam sein. Der Zeitgeber der zweiten Schleife wird eingestellt, um die zweite Regelschleife zum Beispiel alle 5 bis 10 Sekunden zu starten. In einigen Ausführungen kann die Eingangsleistung mehr oder weniger häufig reguliert werden. Da bekannt ist, dass sich die Leistung nach etwa 5 bis 10 Minuten Betrieb stabilisiert, kann der Zeitgeber variable Zeitgrenzen haben, um die zweite Regelschleife während der Auf wärmperiode häufiger und während des kontinuierlichen Betriebs weniger häufig zu starten.
  • In der Ausführung nach 3 beginnt die zweite Regelschleife mit dem Messen der Spannung an zum Beispiel einem Spannungsteiler in der Hochspannungs-Brückenanordnung, wie oben besprochen, und des Stroms vom Stromsensor (gemessen im Block 106) in der ersten Regelschleife 110. In alternativen Ausführungen kann der Strom auch von der Brückenanordnung zugeführt werden. Die tatsächliche Leistung wird aus der Spannung und dem Eingangsstrom im Block 112 berechnet. Ein Leistungsfehler wird dann im Block 114 berechnet durch Subtrahieren der tatsächlichen Leistung von der eingestellten Leistung. In anderen Ausführungen können andere Verfahren benutzt werden, um einen Fehler oder eine Abweichung zwischen der eingestellten Leistung und der tatsächlich gemessenen Leistung zu bestimmen. Ist die Differenz zwischen der eingestellten Leistung und der tatsächlichen Leistung nahezu Null, so dass kein Fehler angezeigt wird (JA-Zweig im Entscheidungsblock 116), dann können Justierungen am Eingangsstrom überflüssig sein und ein neuer Wert des Zeitgebers der zweiten Regelschleife wird im Block 102 eingestellt. Hat die Berechnung jedoch einen Fehler ergeben (NEIN-Zweig im Entscheidungsblock 116), dann wird an dem Eingangsstrom im Block 118 eine Justierung vorgenommen entsprechend der folgenden Gleichung: Eingangsstrom = Eingangsstrom + (Verstärkung × Leistungsfehler)wobei die Verstärkung empirisch abgeleitet wird. In einigen Ausführungen kann der justierte Eingangsstrom dann im Block 120 begrenzt werden, wenn der Wert die eingestellten Stromgrenzen überschreitet. Nachdem der Strom justiert worden ist, wird im Zeitgeber der zweiten Regelschleife ein neuer Wert im Block 102 eingestellt, und die erste Regelschleife fährt fort, den neu justierten Eingangswert zu regulieren, bis der nächste Zeitablauf auftritt.
  • Eine andere Ausführung der zweiten Regelschleife, dargestellt in 4, benutzt einen anderen Weg, den Eingangsstrom zu justieren. Ähnlich wie in der Ausführung nach 3 werden Spannung und Strom im Block 140 gemessen, und die tatsächliche Leistung wird im Block 142 aus der Spannung und dem Strom berechnet. Ebenfalls wird ähnlich zu der obigen Ausführung ein Leistungsfehler im Block 144 berechnet. Ist die Differenz zwischen der eingestellten Leistung und der tatsächlichen Leistung nahezu Null, so dass kein Fehler angezeigt wird (JA-Zweig im Entscheidungsblock 146), dann sind am Eingangsstrom keine Justierungen notwendig und ein neuer Wert des Zeitgebers der zweiten Regelschleife wird im Block 132 eingestellt. Hat die Berechnung jedoch einen Leis tungsfehler ergeben (NEIN-Zweig im Entscheidungsblock 146), dann wird an dem Eingangsstrom eine Justierung vorgenommen. Wie oben beschrieben, ist der Eingangsstrom zum Magnetron etwa linear proportional zur Ausgangsleistung des Magnetrons. Darüber hinaus kann angenommen werden, dass der Wirkungsgrad der elektrodenlosen Plasmalampe über den Arbeitsbereich der Ausgangsleistung des Lampensystems im Wesentlichen konstant bleibt. Auf der Basis dieser beiden Datenpunkte kann das Verhältnis der theoretischen Eingangsleistung zur tatsächlichen Eingangsleistung benutzt werden, die Eingangswerte zum Berechnen des neuen Magnetroneingangsstroms zu modifizieren. Deshalb wird in dieser Ausführung der Strom durch Multiplizieren des Stromwertes mit einem Verhältnis im Block 148 justiert, wobei das Verhältnis beträgt: Verhältnis = vorheriges Verhältnis × eingestellte Leistungtatsächliche Leistung
  • Das Ansprechen der zweiten Regelschleife kann durch Benutzen des Verhältnisses verbessert werden, indem ein Eingangsstrom für eine stabilisierte Eingangsleistung in weniger Zyklen als mit anderen Verfahren erzeugt wird. Nachdem der Eingangsstrom justiert wurde, kann ähnlich wie in der vorherigen Ausführung der zustierte Eingangsstrom dann im Block 150 begrenzt werden, wenn der eingestellte Eingangsstrom die eingestellten Stromgrenzen überschreitet. Nachdem der Strom justiert wurde, wird ein neuer Wert des Zeitgebers der zweiten Schleife im Block 132 eingestellt und die erste Regelschleife fährt mit der Regulierung des neu justierten Eingangsstromes bis zum nächsten Zeitablauf fort.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung durch Beschreibung verschiedener Ausführungen erläutert wurde und obwohl diese Ausführungen in erheblichen Details beschrieben wurden, ist es nicht die Absicht der Anmelder, den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche in irgendeiner Weise auf solche Details zu beschränken. Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann ohne Weiteres klar. Die Erfindung in ihren breiteren Aspekten ist somit nicht auf die spezifischen Details, auf die dargestellten Vorrichtungen und Verfahren und auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Deshalb können Abweichungen von solchen Details erfolgen, ohne sich von dem Geist oder Schutzumfang des allgemeinen erfinderischen Konzeptes des Anmelders zu entfernen.

Claims (15)

  1. Ultraviolettlampenanordnung zum Bestrahlen eines Substrats mit einem Magnetron, mit einer elektrodenlosen Lampe, die dazu ausgebildet ist, ultraviolettes Licht auszusenden, wenn sie durch Mikrowellenstrahlung von dem Magnetron erregt wird, und mit einer Leistungsregelschaltung zum Regeln der Aussendung von ultraviolettem Licht durch die elektrodenlose Lampe, wobei die Leistungsregelschaltung Folgendes enthält: eine erste Regelschleife, die dazu ausgebildet ist, einen Eingangsstrom an das Magnetron auf der Basis einer Eingangsstromeinstellung zu regulieren, die einer gewünschten Ausgangsleistung des Magnetrons zugeordnet ist, und eine zweite Regelschleife, die mit der ersten Regelschleife gekoppelt und dazu ausgebildet ist, die von der ersten Regelschleife benutzte Eingangsstromeinstellung zu regulieren, um den Eingangsstrom des Magnetrons auf der Basis einer Eingangsleistung des Magnetrons zu regulieren.
  2. Ultraviolettlampenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Regelschleife ein Teil der zweiten Regelschleife ist.
  3. Ultraviolettlampenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Regelschleife die Eingangsstromeinstellung der ersten Regelschleife periodisch justiert.
  4. Ultraviolettlampenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Regelschleife Folgendes enthält: einen Spannungsteiler, der dazu ausgebildet ist, die Eingangsspannung des Magnetrons zu messen, einen Stromsensor, der dazu ausgebildet ist, den Eingangsstrom in der ersten Regelschleife zu messen, und eine Regelung, die eine Eingangsspannung von dem Spannungsteiler und einen Eingangsstrom von dem Stromsensor bezieht und dazu ausgebildet ist, den Eingangsstrom zu justieren, um eine im Wesentlichen konstante Eingangsleistung bereitzustellen.
  5. Ultraviolettlampenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler eine vergossene Anordnung mit einem Diodenblock und einem entsprechenden Widerstandsnetzwerk enthält.
  6. Ultraviolettlampenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Regelschleife darüber hinaus einen Strombegrenzer enthält zum Begrenzen des Eingangsstroms in der ersten Regelschleife.
  7. Verfahren zum Regeln des von einer elektrodenlosen Lampe ausgesandten ultravioletten Lichts durch Regulieren der Eingangsleistung eines Magnetrons in einer Ultraviolettlampenanordnung mit folgenden Schritten: Regulieren eines Eingangsstroms mit einer ersten Regelschleife auf der Basis einer Eingangsstromeinstellung, die einer gewünschten Ausgangsleistung des Magnetrons zugeordnet ist, Messen einer dem Magnetron zugeführten Eingangsleistung, Justieren der von der ersten Regelschleife benutzten Eingangsstromeinstellung mit der zweiten Regelschleife auf der Basis der gemessenen Eingangsleistung, und Zuführen der Ausgangsleistung des Magnetrons an die elektrodenlose Lampe zum Aussenden von ultraviolettem Licht.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, weiter gekennzeichnet durch Begrenzen der Justage der Eingangsstromeinstellung.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfangswert für die Eingangsstromeinstellung eine Fraktion eines maximalen Stromwertes ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert zwischen etwa 35% und etwa 100% des maximalen Stromwertes liegt.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen der Eingangsleistung auf folgende Weise erfolgt: Messen einer Eingangsspannung zum Magnetron über einem Spannungsteiler und Messen des Eingangsstroms in einem Stromsensor in der ersten Regelschleife.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, weiter gekennzeichnet durch Berechnen der Eingangsleistung aus der gemessenen Eingangsspannung und dem gemessenen Eingangsstrom und Berechnen einer Änderung in der Eingangsstromeinstellung durch Vergleichen einer eingestellten Leistung mit der Eingangsleistung.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen einer Änderung auf folgende Weise erfolgt: Berechnen eines Leistungsfehlers durch Subtrahieren der Eingangsleistung von der eingestellten Leistung und Addieren des Leistungsfehlers multipliziert mit der Verstärkung zu der Eingangsstromeinstellung bei einem Leistungsfehler ungleich Null.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen einer Änderung auf folgende Weise erfolgt: Berechnen eines Leistungsfehlers durch Subtrahieren der Eingangsleistung von der eingestellten Leistung und Multiplizieren des Eingangsstroms mit einem Verhältnis bei einem Leistungsfehler ungleich Null.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis ein vorhergehendes Verhältnis ist, das mit dem Verhältnis der eingestellten Leistung zu der Eingangsleistung multipliziert wird.
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