TWI662860B - 具備訊號發送機之放電燈管及其光源裝置 - Google Patents

Abstract

嚴密地管理點燈放電燈管的燈管資訊而能夠適當 地點燈。

在配備於燈管1的燈管供電線5，以包圍燈管 供電線5的方式設置發送機6。發送機6利用燈管供電線5流通的電流而運作。發送機6使對應燈管型式及累積點燈時間等資訊的信號重疊於點燈電流而傳送至光源裝置，光源裝置7參照此信號，判斷是否繼續點燈，及進行燈管的點燈電力調整。藉由使用點燈電流傳送燈管資訊，能夠確實地管理燈管資訊及能夠經常地安全點燈。

Description

具備訊號發送機之放電燈管及其光源裝置

本發明是有關於放電燈管，特別是有關於防止錯誤安裝及不適當點燈以安全地點燈的具備發送資訊的發送機的放電燈管以及具備此放電燈管的光源裝置。

作為在半導體、液晶面板及印刷線路板等進行圖樣形成的曝光裝置的光源，一直是使用短弧型放電燈管。作為放電燈管的有，封入作為放電氣體的氙氣(Xe)、氪氣(Kr)及氬氣(Ar)等的惰性氣體和水銀的放電燈管，作為放映機和投影機的光源而使用的惰性氣體型放電燈管，或除了放電氣體和水銀之外更封入金屬蒸氣的金屬蒸氣放電燈管等。又，在這些放電燈管中，也有在常溫1個大氣壓以上而在發光管內封入放電氣體及金屬蒸氣的短弧型放電燈管。以下將此等封入有放電氣體的放電燈管簡稱為燈管或放電燈管。

對於燈管會預先決定個別最適合的電氣特性及冷卻條件，以這些條件進行點燈能夠發揮燈管原本的特性。當在光源裝置安裝燈管而點燈時，若錯誤地讓和原來應使用在這裝置上的燈管不同的燈管點燈的話，會變成以不適當的電氣特性將燈管點燈，不僅無法得到所需要的照度，燈管會承受不必要的負載，成為燈管破裂等的原因。

此外，若錯誤地將已經過既存程度被點燈的燈管作為未使用燈管而安裝在光源裝置以被點亮的話，以光源裝置測得的燈管點燈時間和實際的燈管累積點燈時間兩者之間會產生差異，燈管會被點燈超出了能夠不發生故障地被點燈的燈管使用期限時間(燈管壽命時間)，燈管會有損壞的情形發生。此外，當此放電燈管是需要對應於點燈時間而讓點燈電力(或電流、電壓)變化的燈管時，以光源裝置測得的燈管點燈時間和實際上燈管的累積點燈時間會發生差異，而無法用對應於實際燈管的累積點燈時間的適當電力讓燈管點燈。結果是燈管承受不必要的負載，成為燈管損壞的原因。

由於此等理由，光源裝置對燈管的型式和點燈時間等的燈管資訊進行管理是有必要的。以下，舉例相關之習知技術。

專利文件1或專利文件2揭露的技術，將被封入高壓氣體的燈管的資訊記錄在積體電路(IC)標簽。之後，記錄在IC標簽的燈管資訊透過設置在光源裝置的讀寫器而被讀取，參照所讀取的資訊，電源控制部判斷能否點燈或是進行點燈控制。

[先前技術文件] [專利文件]

[專利文件1]特開2008-269976號公報

[專利文件2]特開2008-269977號公報

然而在前述燈管中，已知有如下的問題。

為了藉由讀寫器從IC標簽讀出資訊，需要將IC標簽和讀寫器對向設置，兩者的間距為數十mm的程度。因此，讀寫器需要設置在燈管的供電線的附近。在燈管的供電線附近設置讀寫器的話，不只會因燈產生的熱而變成高溫狀態，也會被點燈產生的紫外線照射。因此，會有讀寫器故障，燈管資訊無法被記錄在IC標簽的情形。

從燈管點燈開始到燈管壽命時間為止，並非僅限在一個光源裝置被點燈。即使尚未達到燈管壽命時間，也會有被安裝到新的不同的光源裝置上而被點燈的情形。在此情形，記錄在IC標簽的燈管累積點燈時間並非總是和實際的燈管累積點燈時間一致。這是由於複數個光源裝置間的光源裝置的規格不同、及IC標簽和光源裝置的資訊傳送有問題等所造成的。

例如，複數的光源裝置中，當光源裝置沒有配備讀寫器時，無法將在此光源裝置的點燈時間傳送到IC標簽。總之，關於這種光源裝置，燈管資訊透過讀寫器也無法傳送到光源裝置。

又，IC記錄的燈管點燈時間的更新，光源裝置將測量的燈管點燈時間，藉由在燈管點燈完成時傳送到IC標簽而更新。因此，光源裝置的故障等的麻煩發生時，點燈時間傳送不到IC標簽，燈管的點燈時間無法被更新。結果，實際的點燈時間和IC標簽上記錄的點燈時間變得不一致。

為解決上述的課題，本發明在具備包括發光管、發光管內對向的一對電極、用以供給電力至電極的供電線、及供電端子的供電結構的燈管中，在燈管供電線上設定結構為具有讓對應放電燈管的燈管資訊的信號重疊於點燈電流的發送機。

發送機以包圍燈管供電線地被設置，藉由點燈電流流通於燈管供電線而運作。

光源裝置具有基於燈管資訊判斷能否將燈管點燈的手段，以及當判斷不能將燈管點燈時，以不能正常地使用燈管的方式而進行控制的手段。此外光源裝置具有基於燈管資訊控制燈管點燈電力的手段。

依據本發明，發送機加上預先記錄的燈管資訊，能夠單獨以發送機測定燈管點燈時間等。即使不設置像IC標簽的讀寫器的這種資訊傳送手段，也能夠藉由使燈管資訊重疊於點燈電流而傳送到燈管電源。此外，發送機能夠利用在燈管供電線流通的點燈電流而運作，即使當燈管長時間未被點燈時，發送機能夠確實地運作。藉此，燈管電源基於燈管資訊，能夠控制將燈管適當地點燈。

1‧‧‧燈管

2‧‧‧發光管

3‧‧‧封裝管

4‧‧‧金屬蓋

5‧‧‧燈管供電線

6‧‧‧發送機

7‧‧‧光源裝置

8‧‧‧連接器

9‧‧‧光源裝置側供電線

10‧‧‧燈管電源

11‧‧‧夾鉗磁蕊

12‧‧‧發送部

13‧‧‧磁性體磁蕊

第1圖顯示本發明實施之燈管及光源裝置。

第2圖是判斷是否繼續點燈及調整點燈電力的流程圖。

第3圖顯示本發明實施例之發送機。

第4圖顯本發明實施例之發送機的其他例示。

本發明實施例，是具有使對應燈管資訊的頻率重疊於點燈電流的發送機的燈管；此外，是由被重疊在點燈電流的頻率讀出燈管資訊且基於所讀出的燈管資訊而控制電源的光源裝置。所謂燈管資訊，例如包括：燈管型式和累積點燈時間、累積點燈時間內適當的點燈電力的特性之相關資訊、種類號碼、批號、識別號碼、額定燈管電流、額定燈管電壓、冷卻條件、裝置的安裝方向、燈管壽命時間的任一者，或前述組合的資訊。

第1圖是使用實施例的燈管及光源裝置的整體概略圖。

於第1圖，燈管1是在半導體、液晶面板及印刷線路板等執行圖樣形成的曝光裝置所用的短弧型放電燈管，點燈電流是10A以上。發光管2在內部有一對電極(未圖示)，是藉由放電而發光的部分。封裝管3是封閉發光管2同時保持電極的部分。金屬蓋4是從外部接收電力同時將放電燈管保持在光源裝置的部分。燈管供電線5是供給電力至放電燈管的導線。燈管供電線5電性連接放電燈管的電極且從金屬蓋4被拉出。對於燈管供電線5，發送機6以在圓周方向包圍燈管供電線5的方式而鄰近地被設置。

燈管供電線5透過光源裝置7的連接器8，電性連接光源裝置7內的光源裝置側供電線9。光源裝置側供電線9連接燈管電源10。燈管1和燈管電源10的供電距離，亦即燈管供電 線5和光源裝置側供電線9合併的長度大約是10m的程度。

從燈管電源10透過光源裝置側供電線9及燈管供電線5而供電至燈管1時，將燈管1點燈。

發送機6利用燈管供電線5中流動的點燈電流而運作。發送機6使對應燈管資訊的頻率重疊至點燈電流。

燈管電源10，將被重疊至燈管供電線5及光源裝置側供電線9中流動的點燈電流的頻率，透過例如耦接光源裝置側供電線9的電流變壓器(current transformer)進行偵測，再將偵測得的輸出轉換成為燈管資訊。當點燈電流沒有被重疊對應燈管資訊的頻率時，燈管電源10使燈管1熄滅，或是對作業員發出警示。

燈管電源10具有，基於燈管資訊判斷能否繼續將燈管點燈的手段、以及當判斷不能將燈管點燈時以無法正常使用前述放電燈管的方式進行控制的手段。所謂的能否繼續點燈的判斷，例如，從發送機6傳來的燈管型式和累積點燈時間，與本來被設定於光源裝置的燈管種類不同、或超過燈管壽命時間的情形下，被判斷為不能繼續點燈，就向作業員發出警示或讓燈管1熄滅。

燈管電源10具有，基於燈管資訊判斷燈管點燈電力的特性，及控制燈管點燈電力的特性，亦即點燈的電力值或點燈電力的電流值或電壓值的其中之一的手段(以下稱為點燈電力控制)。例如，判斷能繼續點燈時，基於從發送機6送來的累積點燈時間，燈管電源10依對應於預設點燈時間的點燈電力特性，控制供給至燈管1的點燈電力。

燈管電源10判斷的能否繼續點亮、及控制點燈電力，是在將燈管1點燈中以一定時間間隔地或是斷續地進行。

第2圖是有關燈管能否繼續點燈的判斷及點燈電力的控制之燈管電源10的概略流程圖的一例子。燈管電源10供給點燈電力至燈管1，而讓燈管點燈(S101)。然後，燈管電源10偵測藉由燈管具有的發送機6而被重疊在點燈電流的頻率(S102)，並轉換成燈管資訊。此時，無法偵測被重疊至點燈電流的頻率時，亦即頻率並未重疊點燈電流的情形，由控制手段對燈管發出熄滅/警示(S107)而結束。接著，藉由依據偵測到的頻率轉換而得到的燈管資訊，判斷被點燈的燈管的型式是否適當(S103)，若是不適當則熄滅燈管/發出警示(S107)而結束。接著，依據所接收到的燈管資訊，判斷被點燈的燈管的累積點燈時間是否未達到設定的燈管壽命時間(S104)，在累積點燈時間超出燈管壽命時間的情形下，則熄滅燈管/發出警示(S107)而結束。接著，判斷被點燈的燈管，是否需要對應於累積點燈時間而進行點燈電力調整(S105)。當需要進行點燈電力調整時則進行點燈電力調整(S106)。之後，重複以上的判斷，在因連續點燈致使累積點燈時間變成超出燈管壽命時間的情形下，則熄滅燈管/發出警示(S107)而結束。

藉此，累積點燈時間超過燈管壽命時間的燈管，依據是否繼續點燈的判斷而被熄滅、或是透過警示將異常通知作業員，所以即使將已屆燈管壽命時間的燈管點燈，也能夠防止燈管繼續被點燈。又，即使是已被點燈過某種程度的燈管被點燈，能夠對應點燈時間進行適當的點燈電力調整，能夠防止 燈管承受不必要的負載。從停止使用燈管中回收發送機6，能夠從發送機的點燈資訊把握燈管的使用狀況，所以能夠有助於爾後的燈管品質管理。又，當由於燈管異常而停止點燈時，能夠有助於異常原因的調查。

藉由前述的架構機制，燈管1和燈管電源10是被設置在分離的場所，即使燈管1和燈管電源10之間沒有像是IC標簽和讀寫器的資訊傳送手段，也能夠透過在燈管供電線5中流動的點燈電流而將燈管資訊傳送至燈管電源10。

第3圖是設置在燈管供電線5的發送機6的概略圖。第3圖的(A)顯示從燈管供電線5的軸心方向所見的發送機6，第3圖的(B)顯示從燈管供電線5的圓周方向所見的發送機6。發送機6的一部分是以鄰近地包圍燈管供電線5的方式而設置。

發送機6包括具有霍爾元件(Hall device)及以啟動霍爾元件的電池的夾鉗磁蕊11，以在圓周方向上包圍燈管供電線5地而被設置。霍爾元件連接具有振盪器(未圖示)及電容器(未圖示)的發送部12。發送部12的振盪器透過電容器而連接燈管供電線。

從啟動用的電池向霍爾元件流動微小電流的狀態，點燈電流一在燈管供電線5流動，霍爾元件感測由點燈電流所產生的磁場。據此感測所得的電壓被輸出，成為發送部12的驅動電源。發送部12藉此而動作，儲存在內部的燈管資訊則被讀出。在發送部12中，預先記錄有對應於各個燈管資訊的頻率的表單，發送部12從這表單中，選擇對應於要傳送至燈管電 源10的燈管資訊的頻率。發送部12使用連接燈管供電線5的振盪器，將被選擇的頻率重疊在點燈電流。又，燈管供電線5中流動的點燈電流，理想的是10A以上的直流電流。藉此，發送機6能夠得到充足的電流，且能夠確實地讓對應燈管資訊的信號重疊在點燈電流。又，可將不同頻率的資訊信號分時地重疊於供電線。

霍爾元件的啟動電池可以是一般的電池，也可以是太陽能電池。例如，雖然長時間不使用發送機等的狀態會致使電池自然放電，但是使用太陽能電池的話能藉由燈管點燈的光而被充電，能夠防止因自然放電所致的電池損耗。

一般用於半導體、液晶面板及印刷線路板等的圖樣形成的燈管的燈管壽命時間是750小時以上，又有燈管長期未被點燈而被保存的情形。因此，要是發送機6的電源使用一般的電池，會有電池沒電、特別是長期間的保存因長時間自然放電所致的電池沒電的問題發生。但是，藉由前述的架構，被配備於燈管1的發送機6，能夠利用燈管供電線5中流動的點燈電流而動作，藉著將燈管點燈，能夠確實地將燈管資訊從發送機6傳送至燈管電源10。

又，一般而言短弧放電燈管，在點燈時由啟動器(未圖示)將絕緣破壞電壓施加至燈管，藉此在電極間使絕緣發生破壞而讓燈管點燈。此絕緣破壞電壓是數kV以上非常高的電壓，恐會破壞發送機6。因此，理想的是在發送機6上配備對於絕緣破壞電壓的保護電路(未圖示)。

在燈管供電線5的點燈電流一流動，發送部12發送 特定的頻率作為對應燈管資訊的信號，而重疊於點燈電流。重疊的頻率的範圍是1kHz至1MHz。

若重疊的頻率小於1kHz，由於重疊頻率的影響，藉由放電產生的電弧上有擾動產生，照度變得不安定。又，由於在電弧產生擾動，發生放電的電極前端部的溫度變得不安定，電極會發生損耗和變形，會有照度降低和燈管破損等問題發生。

又，短弧放電燈管，由於燈管點燈後立即放電，發光管和電極不會過熱，電極和發光管的溫度低。因此，相較於安定點燈的狀態，變成是放電氣體的壓力低的狀態，特別是當封入有水銀等金屬時，因為水銀不蒸發而很明顯。此外，短弧放電燈管有電極包含射極的情形。在電極溫度低的狀態，電極內部包含的射極，難以安定地被供給至引起放電的電極前端部，射極無法充分地發揮功效。像這樣發光管內的放電氣體的壓力低，在被含括於電極的射極的功效不彰的狀態下，由放電所產生電弧變得不安定，電弧的形狀和發生的場所會不規則地變動。因此，若重疊的頻率超過1MHz的話，和像這樣點燈後緊接的不安定電弧等在點燈電流所引起的雜訊相重疊的頻率，會變得難以辨識。因此，藉由將重疊於點燈電流的頻率設定為1kHz至1MHz的範圍，在燈管點燈中不會在燈管發生問題，且能夠確實地將燈管資訊傳送到燈管電源10。

發送部12中，能夠預先儲存例如燈管型式、批號等作為燈管資訊。又，發送機6中配備有測定發送機6的運作時間的感測器(未圖示)。由於發送機6是藉由流動於燈管供電線5 的點燈電流而運作，發送機6利用測定自身的運作時間，能夠測定燈管的點燈時間。在發送機6上能夠設置各種感測器，能夠測定是例如點滅次數、點燈時的溫度資訊等。此等感測器和發送部12同樣地能夠藉由燈管供電線5中流動的點燈電流而運作。所測定的資訊作為燈管資訊被重疊至點燈電流，而被傳送至燈管電源10。

發送機6中設有對應燈管資訊而使發送機6停止作用的功能。例如，燈管點燈時間一到達預先設定的燈管壽命時間，停止將信號亦即頻率重疊至點燈電流的功能。藉此，即使例如於燈管電源10中將偵測的頻率轉換成燈管資訊的手段有問題發生時，發送機6藉由停止將信號重疊至點燈電流，燈管電源10能夠依第2圖的流程圖讓燈管熄滅、或是向作業員發出警示。

又，發送機6的結構除了使用如第3圖的振盪器的結構之外，也可以使用如第4圖的頻率重疊用的磁性體磁蕊13。和第3圖的結構相同地，發送部12運作，而儲存在內部的燈管資訊則被讀出。於發送部12，對應各個燈管資訊的頻率的表單被預先記錄，發送部12從表單中選擇對應傳送至燈管電源10的燈管資訊的頻率。發送部12藉由在磁性體磁蕊13流通所選擇的頻率的交流電流，能夠將所選擇的頻率重疊於點燈電流。藉此，發送機6沒有接觸及固定於燈管供電線5，而可將頻率重疊至點燈電流，變得很難受到燈管點燈時的啟動器所致的絕緣破壞電壓及因點燈而致的燈管供電線5的溫度上昇的影響。

Claims (7)

1. 一種放電燈管，包括：發光管，前述發光管內對向的一對電極，以及燈管供電線，用以供給電力至前述電極，其特徵在於：在前述燈管供電線上備有發送機，讓對應前述放電燈管的燈管資訊的信號重疊於直流點燈電流；前述發送機，藉由前述直流點燈電流流通於前述燈管供電線而驅動；前述發送機，發送範圍由1kHz至1MHz的頻率，作為對應前述放電燈管的燈管資訊的信號；以及根據頻率被重疊的前述直流點燈電流，向燈管電源傳達前述燈管資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈管，其中前述發送機以包圍前述燈管供電線的方式而被設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈管，其中前述燈管資訊包含燈管型式、累積點燈時間、累積點燈間中適當的點燈電力特性、種類編號、批號、識別號碼、額定燈管電流、額定燈管電壓、冷卻條件、裝置的安裝方向、燈管壽命時間的任一者，或前述者所組合的資訊，對應前述燈管資訊的高頻信號，透過前述發送機被重疊至前述直流點燈電流。
4. 一種光源裝置，包括如申請專利範圍第1至3項其中之一所述之放電燈管，其特徵在於包括從被重疊於前述直流點燈電流的前述信號中讀取前述燈管資訊的燈管電源。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光源裝置，包括基於前述燈管資訊判斷能否將燈管點燈的手段，以及當判斷不可將燈管點燈時，以不能正常地使用前述放電燈管的方式而進行控制的手段。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光源裝置，包括基於前述燈管資訊，以控制放電燈管的點燈電力及其特性的手段。
7. 一種放電燈管用的發送機，使對應點燈的放電燈管的燈管資訊的信號，重疊於直流點燈電流，其特徵在於：前述發送機，備有啟動用的電池；前述發送機，藉由前述直流點燈電流流通於燈管供電線而驅動；前述發送機，發送範圍由1kHz至1MHz的頻率，作為對應前述放電燈管的燈管資訊的信號；以及根據頻率被重疊的前述直流點燈電流，向燈管電源傳達前述燈管資訊。