JP5921542B2 - 紫外線電灯システム及び放出される紫外線光を制御するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、包括的には、紫外線電灯システムに関し、より詳細には、マイクロ波励起紫外線電灯システムの調節に関する。

紫外線（ＵＶ）電灯システムは、一般に、接着剤、シーラント、インク、及び被覆剤等の材料を加熱し硬化させるために使用される。ＵＶ電灯システムの中には、無電極光源を有し、無電極プラズマ電灯をマイクロ波エネルギーにより励起することで動作するものがある。マイクロ波エネルギーによる励起に依存する無電極ＵＶ電灯システムでは、無電極プラズマ電灯は金属製マイクロ波空洞すなわちマイクロ波室内に搭載される。マグネトロン等の１つ又は複数のマイクロ波発生器が、導波管を介してマイクロ波室の内部と結合される。マグネトロンは、プラズマ電灯内に封入されたガス混合物からプラズマを開始し維持するためにマイクロ波エネルギーを供給する。プラズマは、ＵＶ波長及び赤外線波長を有するスペクトル線又は光子で強く重み付けられた電磁放射の特性スペクトルを放出する。

基材に照射するために、ＵＶ光は、マイクロ波室から室出口を通って外部の位置に送られる。室出口は、ＵＶ光がマイクロ波室の外に透過することを可能にしながら、マイクロ波エネルギーの放出を遮断することが可能である。微細格子の金属スクリーンが、従来の多くのＵＶ電灯システムの室出口を覆うことが多い。金属スクリーンの開口は、ＲＦ室の外に配置された基材を照射するためにＵＶ光を透過するが、マイクロ波エネルギーの放出を実質的に遮断する。一部の従来のＵＶ電灯システムでは、シャッターもまた、室出口を覆い、ＵＶ光に基材を露出させるように選択的に動作する。

ＵＶ電灯システムの一部の用途は、非常に精密なＵＶ光強度を必要とする。これらの用途は、ＵＶ光の強度の変化に敏感であり、光強度が実質的に一定であることを必要とする。実質的に一定のＵＶ光強度を提供することは、幾つかの難題を提示する。ＵＶ光強度を測定する従来の方法は、光源の下に設置されるＵＶ強度検出器を利用する。これらの検出器は、光源のＵＶ光強度を一旦測定するが、その光源の使用を中断することなく、連続的な用途からのＵＶ光強度を示すことができない。さらに、こうした検出器は、高強度ＵＶ光に対する絶え間ない露出のために、しばしば、ソラリゼーションを受け易く、動作不能になる。またさらに、こうした方法は、通常、組み立て中及び／又は保守中に電灯システムの顧客又は電灯システムの販売業者によって実施され、ＵＶ電灯システムの使用にとって混乱を招く。こうした方法は、また、その用途について使用される可能性のある将来のＵＶ強度を、それらのＵＶ電灯システムの強度が減少するとき、「優雅に劣化する」ように構成するために顧客がかなりの時間を必要とする。

したがって、ＵＶ電灯システムの操作者は、ＵＶ光強度を考慮する自動化された性能検出及び制御システムが利用可能でないため、高いレベルのプロセス制御を確保しようとして、予防的保守及び電球交換計画を使用することが多い。しかし、これらの保守計画もまた、任意の保守又は試験を実施するためにいかなる基材の処理も停止されるため、ＵＶ電灯システムの使用を著しく中断する。さらに、これらの保守計画は、一般に、種々の用途及び／又は基材の間でのＵＶ電灯システムの劣化及び／又は汚染を考慮し、それを調整することができない。このことは、高い程度の一貫性を必要とする用途にとって問題となることが多い。

本発明の実施の形態は、従来技術に伴うこれらの問題及び他の問題を、紫外線光を生成する装置、紫外線光を生成する電灯システムを制御する方法、及びプログラム製品を提供することによって対処する。

本装置は、プラズマ電球と、紫外線光を放出するプラズマ電球を励起するように、マイクロ波エネルギー場を生成するように動作するマイクロ波発生器と、紫外線光の強度を測定するように構成された検出器と、プラズマ電球と検出器との間に配置された反射器とを備える。反射器は、プラズマ電球によって生成される紫外線光の少なくとも一部分を反射するように動作する。

代替の実施の形態では、本方法は、紫外線光を生成する電灯システムを制御するためのものである。本方法は、紫外線光についての目標強度を受信することと、検出器を使用して紫外線光の強度を測定することとを含む。本方法は、目標強度を測定強度と比較することと、比較に応じて、紫外線光の強度を調整するために、マイクロ波発生器に対する電力を調整することとを更に含む。

更なる代替の実施の形態では、本プログラム製品は、処理装置によって実行されると、紫外線光についての目標強度を受信し、検出器を使用して紫外線光の強度を測定し、目標強度を測定強度と比較し、比較に応じて、紫外線光の強度を調整するために、マイクロ波発生器に対する電力を調整するように構成されたプログラムコードを備える。本プログラム製品は、プログラムコードを担持するコンピューター記録可能媒体を更に備える。

これらの利点及び他の利点は以下の図面及び詳細な説明を考慮して明らかになる。

本明細書に組み込まれるとともに本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記の本発明の概説とともに、以下に示す実施形態の詳細な説明は本発明の原理を説明する役割を果たす。

本発明の実施形態によるマイクロ波励起紫外線（ＵＶ）電灯システムの斜視図である。 図１の線２−２に沿って切り取った図１のＵＶ電灯システムの断面図である。 図１のＵＶ電灯システムで使用するための反射器の平面図である。 複数のＵＶ強度検出器用の第１の位置を示す図３の線４Ａ−４Ａに沿って切り取った断面図である。 複数のＵＶ強度検出器用の第２の位置を示す図３の線４Ｂ−４Ｂに沿って切り取った断面図である。 反射器の内部面が２色性被覆を含む本発明の代替の実施形態による図４Ｂの一部分の拡大図である。 反射器がＵＶ強度検出器のうちの１つのＵＶ強度検出器の視野に一致する位置の厚さが減少した２色性被覆を含む本発明の代替の実施形態による図４Ｃと同様の拡大図である。 反射器が２色性被覆を含み、２色性被覆がＵＶ強度検出器のうちの１つのＵＶ強度検出器の視野に一致する位置に存在しない本発明の代替の実施形態による図４Ｃ及び図４Ｄと同様の拡大図である。 図１のＵＶ電灯システム用の電力制御回路を示すブロック図である。 図１の光源のプラズマ電球からＵＶ光の強度を取込む図５の電力制御回路用の動作の順序を説明するフローチャートである。 図１の光源のマグネトロンに対して電力を調整する図５の電力制御回路用の動作の順序を説明するフローチャートである。

添付図面は、必ずしも一定比例尺に従っておらず、本発明の実施形態の基本原理を示す種々の特徴の、或る程度簡略化された表現を提示することが理解されるべきである。例えば種々の示される構成要素の特定の寸法、方向、位置、及び形状、並びに、（例えば、同時の及び／又は順次の動作を含む）特定の動作順序を含む、本明細書で開示される本発明の実施形態の特定の設計特徴は、特定の意図される用途及び使用環境によって部分的に決定されることになる。示す実施形態の幾つかの特徴は、可視化及び明確な理解を促進するために、他の特徴に対して拡大されている又は歪まされている場合がある。

一般に、紫外線（ＵＶ）電灯システムで使用されるマグネトロンの電力出力の変動、ＵＶ電灯システムのＵＶ電球又は反射器上で起こる汚染、及びＵＶ電灯システムの構成要素の劣化が存在する。そのため、これらの因子によって、生成されるＵＶ放射又はＵＶ光の変動が存在することが多い。そして、これらの変動は、ＵＶ電灯システムからのＵＶ光強度の変動に直接関係する。これは、ＵＶ光の強度の変動に敏感である一部の用途、また特に、一貫性があるＵＶ光強度を必要とする傾向がある重要プロセスにとって困難さを生じる。

ここで、同様の参照符号が幾つかの図全体を通して同様の部品を示す図面を参照すると、図１は、本発明の実施形態によるマイクロ波励起ＵＶ電灯システムすなわち光源１０を示す。光源１０は、それぞれの導波管１６を通して長手方向に延在するマイクロ波室１４にそれぞれが結合される、一対のマグネトロン１２として示される一対のマイクロ波発生器を含む。各導波管１６は、一対のマイクロ波発生器１２によって生成されるマイクロ波が、長手方向に離間した関係で室１４の両端部の上側に隣接してマイクロ波室１４に結合するように、マイクロ波室１４の上端部に結合した出口ポート１８を有する。

密閉され長手方向に延在するプラズマ電球２０の形態の無電極プラズマ電灯は、当技術分野でよく知られているように、マイクロ波室１４内に搭載され、室１４の上端部に隣接して支持される。図示しないが、プラズマ電球２０を冷却するために、図２において矢印２２で図式的に示される空気を、マイクロ波室１４内に送るように動作する加圧空気源を含む、当業者によく知られているキャビネット又はハウジング内に、光源１０が搭載されることが認識されるであろう。

光源１０は、一対のマイクロ波発生器１２からマイクロ波室１４に結合されたマイクロ波エネルギーによってプラズマ電球２０が十分に励起されると、マイクロ波室１４の下端部から、図２において矢印２４で図式的に示される紫外線光又は光を放出するように設計及び構築される。一対のマグネトロン１２が、本明細書で示され述べられるが、光源１０が、本発明の実施形態から逸脱しないプラズマ電球２０を励起するために単一のマグネトロン１２だけを含むことができることが理解される。

光源１０は、当業者によって理解されるように、スタータバルブ２６、及び、一対の変圧器２８であって、それぞれが、マグネトロン１２のフィラメントに電力供給するためにマグネトロン１２のそれぞれの１つに電気結合される、一対の変圧器２８を含む。マグネトロン１２は、導波管１６の入口ポート３０に取り付けられ、それにより、マグネトロン１２によって生成されるマイクロ波が、導波管１６の長手方向に離間した出口ポート１８を通して室１４内に放出される。好ましくは、２つのマグネトロン１２の周波数は、僅かな量だけ分離又はずらされて、光源１０の動作中における２つのマグネトロン１２間の相互結合が防止される。特定の実施形態では、第１のマグネトロン１２は約２．４ＧＨｚの信号を生成することができ、一方、第２のマグネトロン１２は、第１のマグネトロン１２から、最大約約２０ＭＨｚの差を有する信号を生成する。

図１及び図２を参照して最もよく理解されるように、マイクロ波室１４は、全体が水平の上部壁３２、一対の全体が垂直の両端壁３４、及び、両端壁３４間で、かつ、プラズマ電球２０の両側に長手方向に延在する一対の全体が垂直の両側壁３６を含む。マイクロ波室１４は、側壁３６から上部壁３２に向かって上向きでかつ内向きに延在する傾斜壁３８を更に含む。一対の開口４０が、マイクロ波室１４の上端部に設けられ、開口４０は、導波管１６の出口ポート１８に整列し、それに結合する。こうして、一対のマグネトロン１２によって生成されるマイクロ波エネルギーは、マイクロ波室１４に結合されて、ＵＶ光２４を放出するのに十分なエネルギーでプラズマ電球２０を励起する。もちろん、マイクロ波室１４の他の構成が、本発明の実施形態から逸脱することなく可能である。

本発明の実施形態によれば、長手方向に延在する反射器４２は、プラズマ電球２０から放出されるＵＶ光２４を、マイクロ波室１４の下端部から基材（図示せず）に向かって反射するために、マイクロ波室１４内に搭載される。反射器４２は好ましくは、横断面が楕円構成を有するが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、放物線状又は他の断面構成が可能である。網目スクリーン４４が、マイクロ波室１４の下端部に搭載され、一対のマグネトロン１２によって生成されるマイクロ波に不透過のままでありながら、放射されるＵＶ光２４に対して透過性がある。

幾つかの実施形態では、反射器４２は、被覆ガラスで作られる。例えば、反射器４２の一方の面４２ａ（例えば、プラズマ電球の側）は、図４Ｃに最もよく示されるように、２色性被覆４５を含み、一方、反射器４２のもう一方の面には、サンドブラストを施して、図４Ｃで見ることができない尺度の表面粗さを提供することができる。２色性被覆４５は、耐火性二酸化物の層からなるものとすることができる。そのため、反射器４２は、一対のマグネトロン１２によって生成されるマイクロ波エネルギーに対して実質的に透過性があるが、プラズマ電球２０によって放出されるＵＶ光２４に対して実質的に不透過性であり、また、それを実質的に反射する。しかし、少なくとも一部のＵＶ光２４は、反射器４２の少なくとも或る部分を貫通することが可能である。例えば、２色性被覆４５は、ＵＶ光２４を完全に遮断しない場合がある、又は、反射器４２の少なくとも１つの不連続な領域４５ｂ（図４Ｅ）は、コーティングされないことによって２色性被覆４５を省略される場合がある。代替的に、少なくとも１つの開口４７（図４Ｂ）を、反射器４２内に構成することができる。

いずれにしても、反射器４２を通して透過された、反射器４２の厚さ方向に貫通して延在する開口４７（図４Ｂ）を通して透過された、反射器４２上の２色性被覆４５（図４Ｃ）を通して透過された、反射器４２の他の部分に比べて２色性被覆４５の薄い部分を有する反射器４２の不連続な領域４５ａ（図４Ｄ）を通して透過された、又は、２色性被覆４５が除去された反射器４２の不連続な領域４５ｂ（図４Ｅ）を通して透過されたＵＶ光２４の強度は、少なくとも１つのＵＶ強度検出器７０（図２に示す、ＵＶ強度検出器７０ａ及び７０ｂ）によって測定されることができる。

シャッター７２（図２に示す、シャッター７２ａ及び７２ｂ）は、各ＵＶ強度検出器７０の検出部の前に配置されて、検出器がＵＶ光２４の強度を測定していないとき等、シャッター７２が閉鎖されるときに、ＵＶ光２４に対する露出からＵＶ強度検出器７０を完全に遮断するように構成することができる。閉鎖されたシャッター７２は、プラズマ電球２０から放出されるＵＶ光２４に対して検出器７０の視野を妨害するように介入する。ＵＶ強度検出器７０の検出部を選択的に露出させるためにシャッター７２を利用することにより、ＵＶ強度検出器７０の寿命を増加させ、ＵＶ強度検出器７０のソラリゼーションを減少させる。さらに、反射器４２によるプラズマ電球２０からのＵＶ光２４の減衰もまた、ＵＶ強度検出器７０の寿命を増加させ、ＵＶ強度検出器７０のソラリゼーションを減少させると思われる。各ＵＶ強度検出器７０は、バージニア州スターリング所在のＥＩＴ（商標），Ｉｎｃ．社によって配給されるＵＶ強度検出器とすることができ、一方、各シャッター７２は、回転シャッター又は虹彩シャッターとすることができ、その両方が、当技術分野で知られている。

代替の実施形態では、反射器４２は、研磨されたアルミニウム等の、適した反射特性、屈折特性、及び／又は熱特性を有する別の材料で作ることができ、同様に、マグネトロン１２によって生成されるマイクロ波エネルギーに実質的に透過性があるが、プラズマ電球２０によって放出されるＵＶ光２４に対して実質的に不透過性であり、また、それを実質的に反射する。これらの実施形態では、少なくとも１つのＵＶ強度検出器７０は、反射器４２の厚さ方向に貫通して延在する少なくとも１つの各開口４７を通して、プラズマ電球２０によって放出されるＵＶ光２４の強度を測定することができる。

図示されていないが、光源１０が、作動可能なシャッター組立体（図示せず）に結合して、その作動可能なシャッター組立体が閉鎖されると、マイクロ波室１４から漏れるＵＶ光２４が可能な限り少ないことを保証することができることを当業者は認識するであろう。こうしたシャッター組立体は、「Microwave Powered Lamphead Having External Shutter」という名称の米国特許第６，９３３，６８３号明細書に開示されており、この米国特許の開示内容はこの引用によりその全体が本明細書の一部をなすものとする。

本発明の実施形態によれば、図２、図３、及び図４Ａ及び図４Ｂに示すように、反射器４２は、マイクロ波室１４内で対向するすなわち鏡が向き合う関係で、かつ、プラズマ電球２０に対して離間した関係で搭載される一対の長手方向に延在する反射器パネル４６を含む。一対の反射器パネル４６は、長手方向に離間した一対の保持器４８（図２）によりマイクロ波室１４内に搭載され、各反射器パネル４６は、各室側壁３６から内向きに延在する、全体が水平の内向きに向けられたフランジ５０上で、その下端部を支持されている。本発明の一態様によれば、長手方向に延在する中間部材５２は、保持器４８に形成された一対の溝穴５４（図２）によって、マイクロ波室１４内に搭載される。図２、図３、及び図４Ａ及び図４Ｂに示すように、中間部材５２は、反射器パネル４６に対して離間した関係でまた同様にプラズマ電球２０に対して離間した関係で搭載される。中間部材５２は、ＰＹＲＥＸ（登録商標）等のガラスで作ることができ、また、プラズマ電球２０によって放出されるＵＶ光２４を反射しないように未被覆とすることができる。代替的には、中間部材５２は、反射器パネル４６を作るのに利用される材料と同様の材料（例えば、上記で論じた、被覆ガラス、研磨されたアルミニウム、又は何らかの他の適した材料）で作ることができる。

図２、図３、及び図４Ａ及び図４Ｂを更に参照すると、反射器パネル４６はそれぞれ、各反射器パネル４６の長手方向軸線に全体が平行である長手方向に延在する縁部５６を含む。中間部材５２は、中間部材５２の長手方向軸線に全体がそれぞれ平行である一対の長手方向に延在する両縁部５８を含む。反射器パネル縁部５６及び中間部材縁部５８はそれぞれ、好ましくは、プラズマ電球２０の長手方向軸線に全体が平行である垂直面６０及び６２をそれぞれ有する。

一対の反射器パネル４６及び中間部材５２が、反射器４２を形成するようにマイクロ波室１４内に組み合わせて搭載されると、一対の離間した長手方向に延在する溝穴６４が、反射器パネル４６の縁部５６と中間部材５２の縁部５８との間に形成される。本発明の実施形態によれば、一対の離間した長手方向に延在する溝穴６４は、加圧空気源（図示せず）からプラズマ電球２０に向かって、図２において矢印２２で示す空気を流すように動作可能である。溝穴６４は、好ましくは、プラズマ電球２０の長手方向軸線に全体が平行に整列され、かつ、それからずれており、それにより、空気２２が、プラズマ電球２０全体をその外部表面の周りで効果的に取り囲んで、電球２０を冷却する。一対の溝穴６４は、空気が、プラズマ電球２０の長手方向の両側面に沿って流れ、その後、一対の溝穴６４から離れている電球２０の下の領域で全体が合流するように配向される。

図２、図３、及び図４Ａ及び図４Ｂに示すように、中間部材５２は、その長手方向軸線を横断する僅かな湾曲を有するが、図３、図４Ａ、及び図４Ｂに示すように、長方形の材料ストリップとして全体的に形成され、また、全体的に長方形の横断面を有する。本発明の代替の実施形態によれば、中間部材５２及び／又は反射器パネル４６は、「Microwave Excited UV Lamp System with Improved Lamp Cooling」という名称の米国特許第６，６９６，８０１号明細書に開示されるような代替の形状を有することができ、この米国特許の開示内容はこの引用によりその全体が本明細書の一部をなすものとする。本発明の更なる代替の実施形態によれば、反射器４２は、当業者によって認識されるように、中間部材５２を含まない場合があり、代わりに、２つの反射器パネル４６を含むだけである場合がある。

幾つかの実施形態では、また、図４Ａに示すように、少なくとも１つのＵＶ強度検出器７０ａ及びシャッター７２ａは、ＵＶ強度検出器７０ａの検出部がほぼプラズマ電球２０に向かって配向された状態で反射器パネル４６のうちの一方の上方に構成される。特に、シャッター７２ａは、そのそれぞれの反射器パネル４６の表面４２ｂに接触状態にあるとすることができる。ＵＶ強度検出器７０ａは、反射器パネル４６を通して減衰されるＵＶ光の強度を測定する。測定されたＵＶ光強度は、解析されて、光源１０（例えば、マグネトロン１２、プラズマ電球２０、又は反射器４２）の一部分の汚染及び／又は劣化を判定することができる。少なくとも１つの更なるＵＶ強度検出器７０ｂ及びシャッター７２ｂが、ＵＶ強度検出器７０ｂの検出部がやはりほぼプラズマ電球２０に向かって配向された状態で中間部材５２の上方に構成される。やはり、シャッター７２ｂは、そのそれぞれの反射器パネル４６の表面に接触状態にあるとすることができる。中間部材５２が２色性被覆４５を有しない実施形態では、ＵＶ強度検出器７０ｂは、プラズマ電球２０からＵＶ光の強度を直接測定する。代替的には、また、図４Ｂに示すように、少なくとも１つの更なるＵＶ強度検出器７０ｂ及びシャッター７２ｂは、ＵＶ強度検出器７０ｂの検出部が、やはりほぼプラズマ電球２０に向かって配向された状態で溝穴６４の上方及び／又は反射器パネル４６に設けられた開口４７の上方に構成することができる。いずれにしても、反射器４２が、サンドブラストを施されている１つの面４２ｂを含む実施形態では、ＵＶ強度検出器７０及び／又はシャッター７２の下方にあるか又はそれと接触状態にある反射器４２、反射器パネル４６、及び／又は中間部材５２の部分を、平滑であるように構成することができる（例えば、これらの部分はサンドブラストを施されない）。

図５は、本発明の実施形態による例示的な電力制御ループを有する光源１０のブロック図を示す。電力制御ループ回路要素は、マグネトロン出力電力及びプラズマ電球２０から出力されるＵＶ光２４の強度に対して良好な相関を一般に有する、少なくとも１つのマグネトロン１２への入力電力を制御するように構成されている。光源１０の操作者は、（プラズマ電球２０によって生成されるＵＶ光についての所定の強度に対応する）電力設定１００を選択し、電力設定は、伝送経路１０２を通じてマイクロコントローラー１０４へ送られる。マイクロコントローラー１０４は、ルックアップテーブルを利用して、少なくとも１つのマグネトロン１２についての電力レベルを決定することができ、必要とされる出力電力を達成するために電流レベルを設定する。マイクロコントローラー１０４は、その後、電流調節ループ１０８用の回路要素へ設定点電流１０６を送る。電流調節ループ１０８は、当技術分野で知られているように、実質的に一定の電流出力を調節し提供する電流フィードバック制御ループを提供するように動作可能である回路要素を含む。

電流調節ループ１０８は、マイクロコントローラー１０４又は特に電流調節用の別個のマイクロコントローラーを含むことができるマイクロコントローラー又は他の処理装置を利用する。電流調節ループ１０８は、調節した電流を位相制御回路要素１１０へ送り、位相制御回路要素１１０は、可変交流信号１１２を少なくとも１つの高電圧発生回路１１４へ送る。少なくとも１つの高電圧発生回路１１４は、少なくとも１つの可変高電圧直流信号を、伝送経路１１６を通じて少なくとも１つのマグネトロン１２へ送って、所望の出力を生成し、所望の出力は、プラズマ電球２０を励起し、そして、ＵＶ光を生成する。

マイクロコントローラー１０４は、各信号線１１８ａ及び１１８ｂを介してシャッター７２ａ及び７２ｂを開放又は閉鎖するように構成される。そして、ＵＶ強度検出器７０ａ及び７０ｂは、各シャッター７２ａ及び７２ｂが開放している間に、反射器４２を通して透過されるＵＶ光の強度を測定し、こうした測定値に対応する各信号を、１２０ａ及び１２０ｂにてマイクロコントローラー１０４へ提供する。こうして、マイクロコントローラー１０４は、プラズマ電球２０からのＵＶ光に対する、ＵＶ強度検出器７０の検出部の露出を制御する。上記で論じたように、ＵＶ強度検出器７０の検出部を選択的に露出させるためにシャッター７２を利用することは、ＵＶ強度検出器７０の寿命を増加させ、ＵＶ強度検出器７０のソラリゼーションを減少させると思われる。特に、各シャッター７２は、マイクロコントローラー１０４が各ＵＶ強度検出器７０によって測定されるＵＶ光強度を取込むように動作しているときに開放するが、その他の場合には閉鎖することができる。そのため、各ＵＶ強度検出器７０は、一定のＵＶ光に絶えず露出されるのではなく、摩耗が防止され、各ＵＶ強度検出器７０のソラリゼーションが減少する。

図６は、本発明の実施形態による、マイクロコントローラー１０４がＵＶ強度検出器７０によって測定されるＵＶ光強度を取込むための動作の順序を説明するフローチャート２００を示す。特に、マイクロコントローラー１０４は、プラズマ電球２０からのＵＶ光の強度の測定値を取込むか否かを判定する（ブロック２０２）。いずれにしても、マイクロコントローラー１０４がＵＶ光強度の測定値を取込まないと判定する（判定ブロック２０２の「Ｎｏ」分岐）と、動作の順序は、ブロック２０２に戻る。しかし、マイクロコントローラー１０４がＵＶ光強度の測定値を取込むと判定する（判定ブロック２０２の「Ｙｅｓ」分岐）と、マイクロコントローラーは、シャッター７２が設置されている場合はシャッター７２を開放し（ブロック２０４）、ＵＶ強度検出器７０からＵＶ光強度を取込み（ブロック２０６）、その後、シャッター７２が設置されている場合はシャッター７２を閉鎖する（ブロック２０８）。シャッター７２を閉鎖することに応じて、動作の順序は、ブロック２０２へ戻ってもよい。

特定の実施形態では、マイクロコントローラー１０４は、約１分間、シャッター７２を開放し、ＵＶ光の測定強度を取込むように構成される。測定されたＵＶ光強度が取込まれた後、シャッター７２は、その後、約１分間、閉鎖される。ゆえに、ＵＶ強度検出器７０についてのデューティーサイクルは、約２分ごとに約１分である。代替的には、測定値を取込むという判定は、光源１０が始動し暖まるのに十分な時間が経った後に１回行われる。ゆえに、マイクロコントローラー１０４は、光源が起動されるたびに、プラズマ電球２０からのＵＶ光の強度が十分であるか否かを判定することができる。代替の実施形態では、測定値を取込むという判定は、ＵＶ強度検出器７０がＵＶ光強度を測定するのに十分に長くシャッターを開放したままである、約３０秒ごと、約１分ごと、約３０分ごと、約１時間ごと、又は代替の時間間隔等の所定の時間間隔後に行われる。

動作中、マイクロコントローラー１０４は、測定されたＵＶ光強度が、予想されるＵＶ光強度（例えば、使用者が選択する電力設定１００に基づく予想されるＵＶ光強度）に対応するか否かを判定し、必要である場合、少なくとも１つのマグネトロン１２への電力を調整する。特に、マイクロコントローラー１０４は、ＵＶ強度検出器７０ａ及び７０ｂのうちの１つ又は複数のＵＶ強度検出器から取込まれる信号に関して測定したＵＶ光強度を判定する。

図７は、本発明の実施形態による、マイクロコントローラー１０４が少なくとも１つのマグネトロン１２への電力を調整するための動作の順序を説明するフローチャート２１０を示す。マイクロコントローラー１０４は、最初に、測定されたＵＶ光強度（例えば、１つ又は複数のＵＶ強度検出器７０ａ及び７０ｂ、又はそれらの組合せから取込まれるＵＶ光強度）が、使用者により選択された電力設定１００から予想されるＵＶ光強度に対応するか否かを判定する（ブロック２１２）。より具体的には、マイクロコントローラー１０４は、ブロック２１２において測定されたＵＶ光強度が使用者により選択された電力設定１００に関連する予想されるＵＶ光強度に一致するか否か、又は、測定されたＵＶ光強度が使用者により選択された電力設定１００に関連する予想されるＵＶ光強度の指定された範囲内にあるか否かを、ルックアップテーブルから判定することができる。測定されたＵＶ光強度が予想されるＵＶ光強度に対応する（判定ブロック２１２の「Ｙｅｓ」分岐）とき、動作の順序は、ブロック２１２へ戻る。

測定されたＵＶ光強度が予想されるＵＶ光強度に対応しない（判定ブロック２１２の「Ｎｏ」分岐）とき、マイクロコントローラーは、測定されたＵＶ光強度が予想されるＵＶ光強度より小さいか否かを判定する（ブロック２１４）。例えば、限定することを意図するものではないが、測定されたＵＶ光強度が予想されるＵＶ光強度より小さいとき、これは、少なくとも１つのマグネトロン１２が劣化を受けたこと、プラズマ電球２０が劣化を受けたこと、プラズマ電球２０及び／又は反射器４２が汚染されたこと、及び／又は、光源１０の少なくとも１つの他の構成要素が劣化したか又は汚染されたことを示す場合がある。それに対して、測定されたＵＶ光強度が予想されるＵＶ光強度より大きいとき、これは、少なくとも１つのマグネトロン１２が調整又は交換されたこと、プラズマ電球２０が交換されたこと、プラズマ電球２０及び／又は反射器４２が清浄されたこと、及び／又は、光源１０の少なくとも１つの他の構成要素が調整又は交換されたことを示す場合がある。ゆえに、測定されたＵＶ光強度が予想されるＵＶ光強度より小さい（判定ブロック２１４の「Ｙｅｓ」分岐）とき、マイクロコントローラー１０４は、ルックアップテーブルを利用して、少なくとも１つのマグネトロン１２に対して、予想されるＵＶ光強度をプラズマ電球２０に出力させるための電力レベルまでの増加を決定する（ブロック２１６）。それに対して、測定されたＵＶ光強度が予想されるＵＶ光強度より大きい（判定ブロック２１４の「Ｎｏ」分岐）とき、マイクロコントローラー１０４は、ルックアップテーブルを利用して、少なくとも１つのマグネトロン１２に対して、予想されるＵＶ光強度をプラズマ電球２０に出力させるための電力レベルまでの減少を決定する（ブロック２１８）。

少なくとも１つのマグネトロン１２に対してその電力レベルまでの増加又は減少を決定した（ブロック２１６又は２１８）後、マイクロコントローラーは、少なくとも１つのマグネトロンに対して決定された電力レベルが、光源１０の動作パラメータ内に維持され得るか否かを判定してもよい（ブロック２２０）。具体的には、決定された電力レベルが、高電圧発生回路１１４によって生成することが可能な電力レベルより高い場合がある。ゆえに、電力レベルが、光源１０の動作パラメータ内に維持されることができない（判定ブロック２２０の「Ｎｏ」分岐）とき、警告する、及び／又は、光源の動作を停止する（ブロック２２２）。しかし、電力レベルが、光源１０の動作パラメータ内に維持されることができる（判定ブロック２２０の「Ｙｅｓ」分岐）とき、少なくとも１つのマグネトロン１２への電力は、決定された電力レベルに調整され（ブロック２２４）、動作の順序は、ブロック２１２へ戻る。

幾つかの実施形態では、光源１０によって生成されるＵＶ光の強度についての基準値が、較正中に決定される。較正において、マイクロコントローラー１０４は、種々の電力レベルが少なくとも１つのマグネトロン１２へ提供されるときに各ＵＶ強度検出器７０によって測定されるＵＶ光強度を決定してもよい。そして、それを、マイクロコントローラー１０４は、種々の電力レベルにおいてプラズマ電球２０が出力するＵＶ光強度を決定するための基礎として利用することができる。光源１０の複数の部分が劣化する及び／又は汚染される際、マイクロコントローラー１０４は、使用者が選択したＵＶ光強度レベルを維持するために、少なくとも１つのマグネトロン１２への実際の電力レベルを基準値に基づいて適合させるように構成される。マイクロコントローラー１０４は、また、ＵＶ光強度に関する履歴情報を記憶し、その情報を、ネットワーク、ＵＳＢ、又は他のデジタルデータ接続等の入／出力接続を介して出力してもよい。マイクロコントローラー１０４は、また、プリンタと通信し、履歴情報をプリンタに出力するように構成してもよい。

幾つかの実施形態では、マイクロコントローラー１０４は、また、使用者が選択したＵＶ光の強度及び／又はプラズマ電球２０からのＵＶ光の測定強度を表示装置１０５上で示すように構成される。表示装置１０５は、セグメントＬＥＤ表示装置、ＬＣＤ表示装置、又は当技術分野で知られている他の表示装置を含むことができる。マイクロコントローラー１０４は、使用者が選択した強度又は測定強度を、パーセンテージ（例えば、「９０％」）として、又は、棒グラフ形態（例えば、棒グラフ用の利用可能空間の９０％が覆われていることを示す棒グラフ）で表示することができる。

使用者が選択したＵＶ光の強度又は測定強度を表示することに加えて、マイクロコントローラー１０４は、プラズマ電球２０及び／又は反射器４２に関する汚染の表示を決定し表示するように構成することができる。上記で論じたように、１つのＵＶ強度検出器７０ａは、反射器４２を通して透過されるＵＶ光を測定するように構成することができ、一方、別のＵＶ強度検出器７０ｂは、プラズマ電球２０から直接（例えば、２色性被覆がない中間部材５２又は反射器４２を通して、溝穴６４を通して、又は、反射器４２に設けられた開口４７を通して）、ＵＶ光を測定するように構成してもよい。これらの２つの測定値を比較することによって、マイクコントローラー１０４は、プラズマ電球２０の汚染及び／又は反射器４２の汚染によって生じる差を決定し、その後、その差を表示装置上に示すことができる。

ゆえに、本発明の実施形態は、光源内のマイクロ波電力供給式ＵＶ電球の瞬時強度フィードバックを提供して、光源（例えば、とりわけ、ＵＶ電球、反射器、及び／又はＵＶ電球へマイクロ波電力を提供するマグネトロン）の一部分の劣化並びにＵＶ電球又は反射器の汚染を補償する閉ループ制御を可能にする。これは、構成要素の寿命を犠牲にすることなく、ある期間にわたって一貫性のあるＵＶ出力を提供する。さらに、ＵＶ電球とＵＶ強度検出器との間に配置されるシャッターの開放及び閉鎖のオン／オフデューティーサイクルは、光学的保護の増加を提供するとともに、より長い構成要素の寿命のために、ＵＶ強度検出器の露出を制限する。本発明の実施形態は、また、予防的保守及び統計的プロセス制御のためにＵＶ電球の実際の出力の「一目でわかる」表示を提供する。そして、これは、ＵＶ電球又は反射器を視覚的に検査する稼働停止時間を最小にする、又は更にはなくすことができ、したがって、システムのより多くの動作可能時間をもたらす。

マイクロコントローラー１０４は、１つ又は複数のユーザー入力に基づいて１つ又は複数の変数を制御するように構成された電気制御装置を備えてもよい。これらのユーザー入力は、例えばキーボード、マウス及びディスプレイ（表示装置）、又はタッチスクリーンなどのユーザーインタフェースから使用者によって提供され得る。マイクロコントローラー１０４は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー、マイクロコンピューター、デジタル信号プロセッサ、中央処理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラム可能論理回路、状態機械、論理回路、アナログ回路、デジタル回路、及び／又は、メモリに記憶される動作命令に基づいて信号（アナログ及び／又はデジタル）を操作するその他のデバイスから選択される少なくとも１つの処理装置を使用して実装することができる。メモリは、限定はしないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、及び／又はデジタル情報を記憶することが可能なその他のデバイスを含む単一のメモリデバイス又は複数のメモリデバイスであってもよい。マイクロコントローラー１０４は、とりわけ、１つ又は複数のハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）又は他の取外し可能なディスクドライブ、ダイレクトアクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）、光ドライブ（例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ等）、及び／又はテープドライブを含むことができる。

マイクロコントローラー１０４の処理装置は、オペレーティングシステムの制御下で動作し、種々のコンピューターソフトウェアアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、データ構造等で具現化されるコンピュータープログラムコードを実行するか又はそれに依存する。メモリ内に存在し、また、大容量記憶装置に記憶されるコンピュータープログラムコードは、また、マイクロコントローラー１０４の処理装置上で実行されると、図６及び図７に示す処理工程を実施する制御プログラムコードを含む。コンピュータープログラムコードは、通常、１つ又は複数の命令を含み、１つ又は複数の命令は、メモリ内に種々の時間に存在し、また、処理装置によって読み出され実行されると、本発明の種々の実施形態及び態様を具現化する工程又は要素を実行するのに必要な工程をマイクロコントローラー１０４に実施させる。

本明細書で述べる種々のプログラムコードは、そのコードが、本発明の特定の実施形態においてその中で実装されるアプリケーションに基づいて識別されることができる。しかし、以下の特定のプログラムの名称は、単に便宜上のために使用されることが認識されるべきであり、したがって、本発明は、こうした名称によって識別及び／又は示唆される特定の用途にだけ使用することに限定されるべきでない。さらに、コンピュータープログラムを、ルーチン、プロシージャ、方法、モジュール、オブジェクト、及び同様なものになるように編成することができる通常無数の数の方法、並びに、プログラム機能を、通常のコンピューター（例えば、オペレーティングシステム、ライブラリ、ＡＰＩ、アプリケーション、アプレット等）内に存在する種々のソフトウェア層の間で割当てることができる種々の方法があるとすれば、本発明は、本明細書で述べるプログラム機能の特定の編成及び割当てに限定されないことが認識されるべきである。

図１〜図５に示す環境が、本発明の実施形態の範囲を制限することを意図されないことを当業者は認識するであろう。特に、光源は、本発明の代替の実施形態による、より少ない又は更なる構成要素を含むことができる。実際には、他の代替のハードウェア及び／又はソフトウェア環境を、本発明の範囲から逸脱することなく使用することができることを当業者は認識するであろう。例えば、光源は、より多くの又はより少ないＵＶ強度検出器及び／又はシャッター並びに異なるように形作られた反射器を含むことができる。

さらに、本発明の実施形態を実装するために実行されるルーチンは、１つ又は複数の制御システム又はマイクロコントローラーによって実行されるオペレーティングシステム又は特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール又は命令の順序の一部として実装されても、「動作の順序」、「プログラム製品」、又はより簡潔に「プログラムコード」として本明細書で参照された。プログラムコードは、通常、１つ又は複数の命令を含み、１つ又は複数の命令は、光源内の種々のメモリ及び記憶装置内に種々の時間に存在し、また、１つ又は複数の制御システム又はマイクロコントローラーによって読み出され実行されると、本発明の種々の態様を具現化する工程、構成要素、及び／又はブロックを実行するのに必要な工程を光源１０に実施させる。

本発明の実施形態が、完全に機能する光源に関して述べられたが、本発明の種々の実施形態が、種々の形態のプログラム製品として配給されることが可能であること、また、その配給を実際に実施するために使用される特定のタイプのコンピューター記録可能信号担持媒体にかかわらず本発明が同様に適用されることを当業者は認識するであろう。コンピューター記録可能信号担持媒体の例は、とりわけ、揮発性メモリデバイス及び不揮発性メモリデバイス、フロッピー（登録商標）及び他の取外し可能ディスク、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリドライブ、及び光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等）を含むが、それに限定されない。

さらに、種々のプログラムコードは、そのコードが、本発明の特定の実施形態においてその中で実装されるアプリケーション又はソフトウェアコンポーネントに基づいて識別されることができる。しかし、特定のプログラムの名称は、単に便宜上のために使用されることが認識されるべきであり、したがって、本発明の実施形態は、こうした名称によって識別及び／又は示唆される特定のアプリケーションだけにおける使用に限定されるべきでない。さらに、コンピュータープログラムを、ルーチン、プロシージャ、方法、モジュール、オブジェクト、及び同様なものになるように編成することができる通常無数の数の方法、並びに、プログラム機能を、通常のコンピューター（例えば、オペレーティングシステム、ライブラリ、ＡＰＩ、アプリケーション、アプレット等）内に存在する種々のソフトウェア層の間で割当てることができる種々の方法があるとすれば、本発明は、プログラムの特定の編成及び割当てに限定されないことが認識されるべきである。

さらに、本発明の実施形態が種々の実施形態及び例の説明によって示され、また、これらの実施形態がかなり詳細に述べられたが、添付の特許請求の範囲の範囲をこうした詳細に制約すること又はいかなる形でも限定することは本出願人の意図ではない。更なる利点及び変更が、当業者に容易に明らかになるであろう。したがって、本発明は、その広い態様において、示され述べられた特定の詳細、装置、及び／又は方法に限定されない。特に、上記フローチャートのブロックの任意のブロックを、本発明の実施形態の原理に従って、削除される、拡張される、別のブロックと同時に起こるように作られる、組合される、又は別様に変更することができることを当業者は認識するであろう。したがって、出願人の包括的な本発明の概念の趣旨又は範囲から逸脱することなく、こうした詳細からの逸脱を行うことができる。

Claims (23)

1. 紫外線光を生成するための装置であって、
   プラズマ電球と、
   前記紫外線光を放出する前記プラズマ電球を励起するように、マイクロ波エネルギー場を生成するように動作可能であるマイクロ波発生器と、
   前記紫外線光の強度を測定するように構成された検出器と、
   前記プラズマ電球と前記検出器との間に配置された反射器と
   を備え、
   前記反射器は、前記プラズマ電球によって生成される前記紫外線光の少なくとも一部分を反射するように動作可能であり、
   前記検出器と前記反射器との間に配置されたシャッターを更に備え、
   前記シャッターは、前記検出器の少なくとも一部分から前記紫外線光を実質的に遮断するように構成されている装置。
2. 前記紫外線光の放出を制御するように構成された制御システムを更に備え、
   前記制御システムは、前記紫外線光についての目標強度を受信し、前記検出器から前記紫外線光の前記測定強度を決定し、前記目標強度が前記測定強度に相当するか否かを評価し、前記紫外線光の強度を調整するために、前記マイクロ波発生器に対する電力を調整するように構成されている請求項１に記載の装置。
3. 前記制御システムは、前記紫外線光の前記目標強度が前記紫外線光の前記測定強度より大きいときに前記マイクロ波発生器に対する前記電力を増加させるように更に構成されている請求項２に記載の装置。
4. 前記制御システムは、前記紫外線光の前記目標強度が前記紫外線光の前記測定強度より小さいときに前記マイクロ波発生器に対する前記電力を減少させるように更に構成されている請求項２に記載の装置。
5. 前記制御システムは、前記紫外線光に対して前記検出器の前記一部分を少なくとも部分的に露出させるように前記シャッターを動作させるように更に構成されている請求項２に記載の装置。
6. 前記制御システムは、表示装置を含み、
   前記制御システムは、前記紫外線光の前記測定強度を前記表示装置に示すように更に構成されている請求項２に記載の装置。
7. 前記制御システムは、表示装置を含み、
   前記制御システムは、前記プラズマ電球、前記反射器、又は前記マイクロ波発生器のうちの少なくとも１つの変動を決定し、前記変動を前記表示装置に示すように更に構成されている請求項２に記載の装置。
8. 前記検出器は、前記反射器の厚さを通して前記紫外線光の強度を測定する請求項１に記載の装置。
9. 前記反射器は、２色性被覆を含み、
   前記検出器は、前記２色性被覆を透過した前記紫外線光の強度を測定する請求項８に記載の装置。
10. 前記反射器は、第１の厚さの第１の部分及び第２の厚さの第２の部分を有する２色性被覆を含み、
    前記検出器は、前記２色性被覆の前記第２の部分を透過した前記紫外線光の強度を測定する請求項８に記載の装置。
11. 前記反射器は、２色性被覆を含み、
    前記反射器の一部分は、前記２色性被覆がなく、
    前記検出器は、前記反射器の前記一部分を透過した前記紫外線光の強度を測定するように構成されている請求項８に記載の装置。
12. 前記反射器は、前記反射器の厚さを通して延在する開口を含み、
    前記検出器は、前記開口を透過した前記紫外線光の強度を測定する請求項１に記載の装置。
13. 前記シャッターは、閉鎖されると、前記検出器の少なくとも一部分から前記紫外線光を実質的に遮断するように構成されている請求項１に記載の装置。
14. 紫外線光を生成する電灯システムを制御する方法であって、
    前記紫外線光についての目標強度を受信することと、
    検出器を使用して前記紫外線光の強度を測定することと、
    前記目標強度を前記測定強度と比較することと、
    前記比較に応じて、前記紫外線光の強度を調整するために、マイクロ波発生器に対する電力を調整することと
    を含み、
    前記検出器を使用して前記紫外線光の強度を測定することは、
    前記検出器の一部分を少なくとも部分的に露出させるように、前記検出器と反射器との間に配置されたシャッターを動作させることと、
    前記検出器から、前記紫外線光の前記測定強度の表示を取込むことと
    を含む方法。
15. 前記電力を調整することは、
    前記紫外線光の前記目標強度が前記紫外線光の前記測定強度より大きい場合、前記マイクロ波発生器に対する前記電力を増加させることを含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記電力を調整することは、
    前記紫外線光の前記目標強度が前記紫外線光の前記測定強度より小さい場合、前記マイクロ波発生器に対する前記電力を減少させることを含む請求項１４に記載の方法。
17. 前記検出器を使用して前記紫外線光の強度を測定することは、
    前記検出器の前記一部分を前記紫外線光に対する露出から遮断するように前記シャッターを動作させることを含む請求項１４に記載の方法。
18. 前記紫外線光の前記測定強度を表示装置に示すことを更に含む請求項１４に記載の方法。
19. 前記紫外線光の供給源、前記反射器、又は前記マイクロ波発生器のうちの少なくとも１つの変動を決定することと、
    前記変動を表示装置に示すことと
    を更に含む請求項１４に記載の方法。
20. 前記検出器を使用して前記紫外線光の強度を測定することは、
    前記紫外線光の供給源と前記検出器との間に配置された前記反射器の一部分を通して前記紫外線光を透過させることを更に含む請求項１４に記載の方法。
21. 前記検出器を使用して前記紫外線光の強度を測定することは、
    前記反射器の前記一部分上の２色性被覆を通して前記紫外線光を透過させることを更に含む請求項２０に記載の方法。
22. 前記検出器を使用して前記紫外線光の強度を測定することは、
    前記反射器に設けられた開口を通して前記検出器まで前記紫外線光を透過させることを更に含む請求項２１に記載の方法。
23. 紫外線光を生成する電灯システムを制御するシステムであって、
    前記紫外線光についての目標強度を受信する手段と、
    検出器を使用して前記紫外線光の強度を測定する手段と、
    前記目標強度を前記測定強度と比較する手段と、
    前記比較に応じて、前記紫外線光の強度を調整するために、マイクロ波発生器に対する電力を調整する手段と、
    を備え、
    前記検出器を使用して前記紫外線光の強度を測定する手段は、
    前記検出器の一部分を少なくとも部分的に露出させるように、前記検出器と反射器との間に配置されたシャッターを動作させる手段と、
    前記検出器から、前記紫外線光の前記測定強度の表示を取込む手段と
    を含むシステム。

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