램프의 부점등 검지 장치, 광조사 장치 및 램프의 부점등 검지 방법 {METHOD OF DETECTING NON-LIGHTING LAMP, DETECTOR AND LIGHT IRRADIATING APPARATUS}

본 발명은 램프의 부점등(不點燈) 검지 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 병렬 접속된 복수의 램프 중 1개의 부점등을 검지 가능한 부점등 검지 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체나 평판 디스플레이의 제조 공정에서는, 가공 부재의 표면 청정화나 표면 개질(改質) 등을 위해, 자외선 램프를 사용한 UV 오존 세정이 널리 행해지고 있다. 이러한 처리가 한창 진행되고 있는도중에 어떠한 원인으로 램프가 소등되었을 때는, 신속하게 그 부점등을 검지하여, 램프 교환 등 적절한 조치를 행하는 것이 바람직하다.

특허문헌 1에는, 자외 엑시머 광의 검출 수단과 램프의 점등 상태를 표시하는 수단을 설치한 유전체 방전 램프 장치가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 엑시머 램프로부터의 방사광을 광전 변환 소자로 검출하고, 그 광전 변환 소자의 출력과 일정하게 정해진(소정) 기준값과 비교에 의해 램프의 점등 또는 소등을 판단하는 크세논 엑시머 램프의 점등 검출 장치가 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 1이나 2에 기재된 바와 같은 종래의 장치에서는 램프 1개에 대하여 고가의 검출기가 1개 필요하므로, 광조사 장치가 대형이 되어 램프의 개수가 많아지면 비용이 높아지는 문제가 있었다.

한편, 단순히 검지기의 수를 감소시키는 것 만으로는, 부점등을 적확하게 검지하는 것은 어려웠다. 1개의 검출기로 복수의 램프의 광량을 검출하는 경우에는, 램프가 소등되어도 검출되는 광량은 0이 되지는 않고, 감소할 뿐이다. 그리고, 검출된 광량이 감소한 경우에, 그 원인이 경시열화(經時劣化) 등이나 램프 출력 설정이 낮춰진 것이 아니라, 램프의 부점등인 것을 적확하게 판단할 필요가 있기 때문이다.

본 발명은, 이러한 점을 고려하여 이루어진 것이며, 더욱 적은 개수의 검출기를 사용하여 램프의 부점등을 검지할 수 있는 부점등 검지 장치 및 부점등 검지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 아울러, 이러한 부점등 검지 장치를 구비한 광조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 램프의 부점등 검지 장치는, 병렬 접속된 복수의 램프로 이루어지는 램프군에 대한 1개의 광량 센서, 상기 광량 센서의 출력으로부터 소정 시간의 센서 적산값을 구하는 적산부, 상기 센서 적산값을 기억하는 기억부, 및 램프의 부점등을 판단하는 판단부를 포함하고, 상기 판단부는, 상기 센서 적산값과 기준값과의 비교, 및 상기 센서 적산값과 상기 기억부에 기억된 과거의 센서 적산값과의 비교에 따라, 램프의 부점등을 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 램프의 부점등 검지 장치는, 복수의 램프로 이루어지는 램프군에 대한 1개의 광량 센서, 상기 복수의 램프 각각의 조사면을 향해 상기 복수의 램프의 개수보다 적은 개수로 배치된 UV-가시광 변환 필터 및 광섬유, 상기 광량 센서의 출력으로부터 소정 시간의 센서 적산값을 구하는 적산부, 상기 센서 적산값을 기억하는 기억부, 및 램프의 부점등을 판단하는 판단부를 포함하고, 상기 판단부는, 상기 센서 적산값과 기준값과의 비교, 및 상기 센서 적산값과 상기 기억부에 기억된 과거의 센서 적산값과의 비교에 따라, 램프의 부점등을 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 램프군이란, 1개의 광량 센서에 의해 일괄하여 광량이 감지되는 복수의 램프를 말한다. 병렬 접속된 2개 이상의 램프가 존재하는 경우에, 그 2개 이상의 램프 전체를 1개의 램프군으로 하여 1개의 광량 센서를 설치해도 되고, 병렬 접속된 4개 이상의 램프가 존재하는 경우에, 그 4개 이상의 램프 전체를 각각 복수의 램프로 이루어지는 복수의 램프군으로 나누어 각 램프군에 대하여 각 1개의 광량 센서를 설치해도 된다. 어느 경우에도 본 발명에 포함된다. 또한, 센서 적산값이란, 광량 센서의 출력을 필요에 따라 디지털 변환 등을 한 것을, 복수 회 서로 더한 것을 말한다.

이와 같이, 복수의 램프에 대하여 1개의 광량 센서를 사용하므로, 장치 전체의 비용을 줄일 수 있다. 그리고, 센서 적산값을 기준값 및 과거의 센서 적산값과 비교함으로써, 실질적으로 문제가 없는 정밀도로 복수의 램프 중 1개의 램프의 부점등을 검지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 기준값은, 상기 램프의 사용 초기에 구해진 상기 센서 기준값에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다. 또한, 바람직하게는, 상기 기준값은, 상기 램프의 출력에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다. 이로써, 센서 적산값과 기준값을 비교할 때, 더욱 양호한 정밀도로 부점등의 판단을 행할 수 있다.

또한, 상기 부점등 검지 장치는, 병렬 접속된 4개 이상의 램프가 각각 복수의 램프로 이루어지는 복수의 램프군을 형성하고 있는 경우에, 각 램프군에 대하여 각 1개의 광량 센서를 가지는 것을 특징으로 해도 된다. 이러한 구성은, 상기 각 발명 중, 병렬 접속된 다수(4개 이상)의 램프 전체가 복수의 램프군으로 나누어진 경우에 해당하고, 상기 각 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 바람직하게는, 복수의 램프군이 형성되어 있는 경우에, 상기 판단부는, 또한 상기 센서 적산값과 다른 램프군의 센서 적산값과의 비교에 따라, 램프의 부점등을 판단하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 더욱 양호한 정밀도로 부점등의 판단을 행할 수 있다.

상기 UV-가시광 변환 필터 및 광섬유는, 상기 램프군을 구성하는 인접하는 한 쌍의 램프 각각의 중심점끼리를 연결하는 병행선(竝行線)에 대하여 상기 램프의 조사 방향에 수직하는 그 중심점을 시점(始點)으로 하는 수직선 사이에 1개 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 램프의 부점등 검지 장치는, 병렬 접속된 복수의 램프로 이루어지는 램프군에 대한 1개의 광량 센서, 상기 광량 센서로부터의 출력에 따라 소정 시간의 센서 적산값을 구하는 적산부, 상기 센서 적산값을 기억하는 기억부, 및 램프의 부점등을 판단하는 판단부를 포함하고, 상기 판단부는 상기 센서 적산값과 상기 기억부에 기억된 과거에 구한 센서 적산값을 비교함으로써 램프의 부점등을 판단하고, 상기 과거에 구한 센서 적산값이, 상기 센서 적산값보다 2주기 이상 전에 구한 센서 적산값이며, 또한 상기 센서 적산값보다 이전 50시간 내에 구한 것임을 특징으로 한다. 센서 적산값을, 이러한 조건을 만족시키는 과거의 센서 적산값과 비교함으로써, 더욱 양호한 정밀도로 부점등을 판단할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 상기 과거에 구한 센서 적산값이 상기 센서 적산값보다 2주기 전에 구한 센서 적산값인 것을 특징으로 한다. 이로써, 유지해 두어야 할 과거의 센서 적산값의 수를 줄일 수 있어, 전체의 처리를 단순하게 할 수 있으므로, 더욱 고장이 적은 부점등 검지 장치로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 판단부는, 상기 센서 적산값과 기준값을 비교한 후에, 상기 센서 적산값과 상기 과거에 구한 센서 적산값을 비교하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 부점등 판단의 정밀도를 더욱 높게 할 수 있다.

본 발명의 광조사 장치는, 병렬 접속된 복수의 램프, 상기 복수의 램프의 출력을 일괄하여 제어하는 제어 장치, 및 상기 어느 하나의 부점등 검지 장치를 포함한다. 이 구성에 의해, 더욱 저비용으로, 복수의 램프 중 1개의 램프의 부점등을 검지 가능한 광조사 장치로 할 수 있다.

본 발명의 부점등 검지 방법은, 병렬 접속된 복수의 램프로 이루어지는 램프군에 대하여 1개 설치된 광량 센서의 출력으로부터 소정 시간의 센서 적산값을 구하고, 상기 센서 적산값이 기준값보다 작고, 또한 과거에 구한 센서 적산값보다 작은 경우에는 램프가 부점등이라고 판단하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 센서 적산값이 과거에 구한 센서 적산값보다 작다는 것은, 양자가 센서 적산값의 측정 오차의 범위 내에서 같을 때는 포함하지 않는다. 이 방법에 의해, 더욱 저비용으로, 복수의 램프 중 1개의 램프의 부점등을 검지할 수 있다.

또한, 상기 부점등 검지 방법은, 병렬 접속된 4개 이상의 램프가 각각 복수의 램프로 이루어지는 복수의 램프군을 형성하고 있는 경우에, 각 램프군에 대하여 각 1개 설치된 광량 센서의 출력으로부터 소정 시간의 센서 적산값을 구하고, 상기 센서 적산값이 기준값보다 작고, 또한 과거에 구한 센서 적산값보다 작은 경우에는 램프가 부점등이라고 판단하는 것을 특징으로서도 된다. 이러한 구성은, 병렬 접속된 복수의 램프로 이루어지는 각 램프군에 대하여 각 1개의 광량 센서가 설치되어 있으므로, 부점등 검지 방법에 따른 상기 발명의 일 형태에 해당하고, 상기 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 램프의 부점등 검지 방법은, 병렬 접속된 복수의 램프로 이루어지는 램프군에 대하여 1개 설치된 광량 센서로부터의 출력에 따라 소정 시간의 센서 적산값을 구하고, 상기 센서 적산값을 과거에 구한 센서 적산값과 비교함으로써 램프의 부점등을 판단하는 부점등 검지 방법으로서, 상기 과거에 구한 센서 적산값이, 상기 센서 적산값보다 2주기 이상 전에 구한 센서 적산값이고, 또한 상기 센서 적산값보다 이전 50시간 내에 구한 것임을 특징으로 한다.

복수의 램프에 대하여 1개의 광량 센서를 사용하여, 실질적으로 문제가 없는 정밀도로, 1개의 램프의 부점등을 검지하기 위해서는, 센서 적산값을 과거의 센서 적산값과 비교하는 것이 유효하다. 이때, 과거의 센서 적산값을 상기한 범위로 한정함으로써, 부점등 발생에 의해 조사 광량이 안정되지 않은 시간을 포함하는 센서 적산값을 제외할 수 있다. 즉, 센서 적산값을 구하는 소정 시간에 걸쳐 램프가 건전하였던 과거의 센서 적산값과, 소정 시간에 걸쳐 램프가 부점등이었던 최근의 센서 적산값을 비교할 수 있다. 그 결과, 더욱 양호한 정밀도로 부점등을 판단할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 상기 과거에 구한 센서 적산값이, 상기 센서 적산값보다 2주기 전에 구한 센서 적산값인 것을 특징으로 한다. 이로써, 유지하여 두어야 할 과거의 센서 적산값의 수를 줄일 수 있어 전체의 처리를 단순하게 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 센서 적산값을 구한 후, 상기 센서 적산값과 기준값을 비교한 후에, 상기 센서 적산값과 상기 과거에 구한 센서 적산값을 비교하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 부점등 판단의 정밀도를 더욱 높일 수 있다.

본 발명의 부점등 검지 장치, 광조사 장치 및 부점등 검지 방법에 의하면, 복수의 램프에 대하여 1개의 광량 센서를 사용하므로, 장치 전체의 비용을 낮출 수 있다. 또한, 광량 센서의 출력으로부터 구한 센서 적산값을 기준값 및 과거의 센서 적산값과 비교함으로써, 실질적으로 문제가 없는 정밀도로, 복수의 램프 중 1개의 램프의 부점등을 검지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광조사 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 센서 적산값을 구하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 부점등을 판단하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 램프 부점등 시의 누설광을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 램프의 부점등 판단예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 램프의 부점등 판단예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에서 부점등을 판단하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광조사 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 부점등 검지 장치 내의 램프, 광섬유, PD 및 UV-가시광 변환 필터의 위치 관계의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 램프 부점등 시의 누설광을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 램프의 부점등 판단예를 설명하기 위한 도면이다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광조사 장치, 광조사 기구 및 부점등 검지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1에서, 광조사 장치(11)는 조사 기구(12)와 점등 장치(13)로 이루어지고, 부점등 검지 장치(14)를 구비하고 있다.

조사 기구(12)는 1개의 인버터(inverter)(21)와 변압기(tansformer)(27), 및 10개의 램프(22)를 구비하고 있다. 10개의 램프(22)는 모두 병렬로 접속되어 있고, 이들의 출력은 인버터(21)에 의해 일괄 제어된다. 10개의 램프(22)는 각각 2개의 램프로 이루어지는 5개의 램프군을 형성하고 있다. 각 램프군에 대하여 각 1개의 포토다이오드(photodiode)(광량 센서, 이하 "PD"라고 함)(24)가 구비되어 있다. 각각의 램프의 조사면을 향해 UV-가시광 변환 필터(26)와 광섬유(23)의 일단이 배치되고, 광섬유(23)의 타단은 PD(24)를 향해 배치되어 있다. PD(24)로부터의 출력 신호선에는, 신호 변환기(25)가 접속되어 있다.

램프(22)에는 엑시머 램프 등 각종 램프를 사용할 수 있다. 램프(22)가 자외선 램프, 특히 원자외선 램프인 경우에는, 그에 대응하는 광량 센서가 고가인 것이 많기 때문에, 본 발명의 효과가 특히 크다. PD(24)는 대상이 되는 램프(22)의 조사광 스펙트럼에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, PD(24)는, 필요에 따라, 여분의 파장의 광을 차단(cut)하기 위한 광학 필터를 구비한 것이라도 된다.

점등 장치(13)는, 차단기(breaker)(31)와 스위치(32)를 구비하고 있고, 외부로부터의 전원은 이들을 통하여, 조명 기구(12)에 공급된다. 또, 점등 장치(13)는, 외부 전원으로부터 직류 전원(33)과 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller, PLC)(34)를 구비하고 있다. PLC(34)는 내장하는 프로그램을 변경함으로써, 내부에 다양한 기능을 가지는 장치를 구성할 수 있다. 본 실시예에서는, PLC(34)의 내부에, 인버터(21)의 출력을 제어하기 위한 출력 제어 장치(35), 소정 시간의 센서 적산값을 구하는 적산부(36), 과거의 센서 적산값을 기억하는 기억부(37), 및 램프의 부점등을 판단하기 위한 판단부(38)가 구성·구비되어 있다. 적산부(36), 기억부(37), 판단부(38)의 기능은 후술한다.

부점등 검지 장치(14)는 상기 각 부분·장치 중, 광섬유(23), PD(24), 신호 변환기(25), 적산부(36), 기억부(37), 판단부(38)로 구성되어 있다.

다음에, 본 실시예에 따른 부점등 검지 장치의 동작을 설명한다.

램프(22)가 점등되어 있는 동안에는, 자외 조사광이 UV-가시광 변환 필터에 의해 변환되고, 광섬유(23)를 통하여, 2개분이 1개로 합쳐져, PD(24)에 의해 광전 변환된다. PD(24)로부터의 출력 신호(예를 들면, 0∼10μA의 전류)는, 신호 변환기(25)에 의해 더욱 전달에 적절한 신호(예를 들면, 4∼20mA의 전류)로 변환되고, 적산부(36)에 의해 센서 적산값이 구해진다.

도 2에 적산부(36)의 동작을 나타낸다. 램프군(X)에 대한 PD(24)로부터의 신호를 τ _P 초 간격으로 샘플링하여 디지털값으로 변환하고(ΔI _x ), 이것을 A회 적산함으로써, 소정 시간(적산 시간) τ _A (τ _A =τ _P ×A)의 센서 적산값(I _x )을 구할 수 있다. 램프(22) 점등 중에는 이 처리가 반복된다. 이하, n번째 주기에 구한 센서 적산값(I _x )을 I _xn 으로 나타내기로 한다.

적산 시간(τ _A ), 샘플링 간격(τ _P ), 적산 횟수(A)의 바람직한 범위는 다음과 같다. 자외선 램프의 부점등을 검지하는 경우, 피조사물에의 조사 처리가 완료될 때까지 부점등을 판정할 것이 요구된다. 이 조사 처리 시간은 처리 내용에 따라 상이하지만, 가장 짧아도 5초 정도이다. 따라서, 조사 처리의 내용에 관계없이, 조사 처리가 완료할 때까지 부점등을 판정하기 위해서는, 적산 시간(τ _A )은 1.5초 이하인 것이 바람직하다. 한편, 충분한 정밀도를 얻기 위해서는, 적산 횟수(A)는 5회 이상인 것이 바람직하다. 또한, 샘플링 간격(τ _P )을 너무 작게 설정하면, PLC(34)의 능력이나 PLC(34)에 내장하는 프로그램 용량 등에 의해, 실제의 샘플링 간격이 일정하지 않다는 문제가 발생한다. 그러므로, τ _P 는 0.01초 이상인 것이 바람직하고, 0.02초 이상인 것이 더욱 바람직하다. 예를 들면 τ _A 는 1초 간격, τ _P 는 0.1초 간격, A는 10회로 할 수 있다.

도 3에 판단부(38)의 동작을 나타낸다. 상기한 바와 같이 구해진 센서 적산값(I _xn )은 기억부(37)에 기억되고, 또한 판단부(38)에서 부점등 판단에 사용된다. 판단부(38)는 센서 적산값(I _xn )을 취득하고, 이것을 기준값과 비교하여, 기준값 이상인 경우에는 정상(부점등 램프가 없음)으로 판단한다. 센서 적산값(I _xn )이 기준값보다 작은 경우에는, 판단부(38)는 센서 적산값(I _xn )을 또한 기억부(37)에 기억된 과거의 센서 적산값(I _xm , m＜n)와 비교하여, I _xn ≥I _xm 이면 정상이라고 판단한다.

상기 기준값은, 센서 적산값(I _xn )이 이 이상인 경우에는, 모든 램프가 점등되어 있다고 판단되는 값이다. 램프군이 L개의 램프로 이루어지는 경우에, 그 중에 1개가 소등되면, 램프군의 조사 광량은 1/L만큼 감소한다. 그러나, 본 실시예에서 PD(24)에 검출되는 광강도의 감소량은 1/L보다 작아진다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 1개의 램프(222)가 소등되어도, 부점등 램프에 대응하는 UV-가시광 변환 필터(262)와 광섬유(232)에는, 인접하는 램프(221, 223)로부터의 누설광이 입사하기 때문이다. 누설광의 양은, 램프와 광섬유의 배치 그 외의 장치의 형상 등에 의존하지만, 장치가 적절히 설계되어 있으면, 통상은 수 % 이하로 억제할 수 있다. 따라서, L개 전부가 점등되어 있을 때의 센서 적산값에서 1/L×보정 계수만큼 감소시킨 값을 기준값으로 하고, 보정 계수를 50∼90%로 하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 1개의 램프가 소등되었을 때의 광량의 감소량을 1/2×80%로 하고, 램프군을 구성하는 램프가 2개 모두 점등되어 있는 경우의 센서 적산값의 60%를 기준값으로 하였다.

램프군을 구성하는 모든 램프가 점등되어 있을 때의 센서 적산값의 값은, 램프의 사양, 장치의 형상 등에 기초하여 미리 정해 두고, 기억부(37)에 기억해 두어도 된다. 또는, 램프의 사용 초기에 실측된 센서 적산값에 따라 정하고, 기억부(37)에 기억해 두어도 된다.

광조사 장치(11)가 단순한 온-오프 제어가 아니라, 램프 출력을 연속적으로 바꿀 수 있는 경우에는, 출력 설정에 의해 램프의 조사 광량이 변화한다. 본 실시예에서는, 출력 제어 장치(35)에 의해 인버터(21)를 제어하고, 램프 출력을 연속적으로 변화시킬 수 있으므로, 램프 출력이 의도적으로 저하된 경우에도 부점등으로 잘못 검지하지 않을 것이 요구된다. 이에 대해서는, 판단부(38)에서, 램프 출력에 관한 출력 제어 장치(35)로부터의 정보를 수취하고, 이 정보에 따라 기준값을 수정하는 것이 바람직하다. 램프의 출력과 조사 광량의 관계는, 램프의 사양에 의해 미리 알 수 있으므로, 출력 조사 광량의 관계식, 환산표 등을 기억부(37)에 기억해 두고, 판단부(38)에서 이것을 판독하여 이용할 수 있다.

다음에, 센서 적산값(I _xn )과 과거의 센서 적산값(I _xm , m＜n)과의 비교에 대하여 설명한다. 센서 적산값(I _xn )이 기준값보다 작은 경우라도, 부점등이나 의도한 출력 변경 이외의 원인, 예를 들면, 램프나 측정계의 누적적인 오염 등에 의한 경우가 있을 수 있다. 그러므로, 센서 적산값(I _xn )을 과거의 센서 적산값(I _xm )과 비교하여, 이 이상이면 부점등이 아니라고 판단한다. 그리고, I _xn 이 I _xm 이상이란, 양자가 센서 적산값의 측정 오차의 범위 내에서 같을 때도 포함한다. 또한, 광조사 장치 운전 개시 직후 등으로, 비교하여야 할 I _xm 가 없을 때는, I _xn 과 I _xm 의 비교는 행하지 않는다.

센서 적산값(I _xn )과 비교하는 과거의 센서 적산값(I _xm )은, I _xn 보다 적어도 2주기 이전에 구한 센서 적산값인 것이 바람직하다. 이것은, 부점등이 발생한 경우에, 부점등 발생 시를 포함하는 적산 구간의 센서 적산값은 부점등 발생 전의 PD로부터의 출력과 부점등 발생 후의 PD로부터의 출력에 따라 산출되기 때문에, 이 센서 적산값을 사용하여 비교를 행하면 오차가 크기 때문이다. I _xn 을 2주기 이전에 구한 센서 적산값(I _xm , m≤n-2)과 비교함으로써, 오차 요인을 배제하여 적확한 판단을 행할 수 있다.

또한, 엑시머 램프 등이 부점등이 되었을 경우에는, 샘플링 간격(τ _P )(예를 들면, 0.01초)과 비교해도 충분히 짧은 시간 내에 그 광량이 0이 되므로, I _xn 를 2주기 전에 구한 센서 적산값(I _xm , m=n-2)과 비교하면, 오차 요인을 배제하여 정확한 판단을 행할 수 있다. I _xn 과 비교하는 과거의 센서 적산값(I _xm )을 2주기 전에 구한 값으로 함으로써, 후술하는 램프 광량의 경시변화의 영향을 줄일 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 기억부(37)에 유지하는 과거의 센서 적산값의 수를 줄일 수 있으므로, 기억부(37), 판단부(38) 등의 동작이 단순해진다는 점에서도 바람직하다.

한편, I _xn 과 I _xm 을 구한 시간의 사이가 너무 벌어져 있으면, 부점등 이외의 요인에 의한 센서 적산값의 변화가 오차 요인이 된다. 램프의 광량은, 경시열화에 의해, 50시간에 0.5% 정도 저하되는 경우가 있다. 또한, 램프의 광량은, 램프 자체의 온도 변화에 따라, 20초 사이에 0.5% 정도 변동되는 경우가 있다. 이상으로부터, I _xn 과 I _xm 을 구한 시간의 사이는, 50시간보다 짧은 것이 바람직하고, 20초보다 짧은 것이 더욱 바람직하다.

이상을 간단히 말하면, 센서 적산값(I _xn )과 비교하는 과거의 센서 적산값(I _xm )은, I _xn 보다 2주기 이상 전에 구한 센서 적산값이고, 또한 I _xn 보다 이전 50시간 내에 구한 것인 것이 바람직하고, I _xn 보다 이전 20초 내에 구한 것인 것이 더욱 바람직하다. 또한, I _xm 은 I _xn 보다 2주기 전에 구한 센서 적산값인 것이 특히 바람직하다.

이상을 간단히 말하면, 센서 적산값(I _xn )과 비교하는 과거의 센서 적산값(I _xm )은, I _xn 보다 2주기 이상 전에 구한 센서 적산값이고, 또한 I _xn 보다 50시간 이상 전에 구한 것이 아닌 것이 바람직하고, I _xn 보다 20초 이상 전에 구한 것이 아닌 것이 더욱 바람직하다. 또한, I _xm 은 I _xn 보다 2주기 전에 구한 센서 적산값인 것이 특히 바람직하다.

이상에 기술한 부점등의 판단예를, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 적산 구간 n-1 중에 램프가 부점등이 된 경우의 센서 적산값의 변화를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 5에서는, 센서 적산값(I _xn )이 기준값보다 작고, 또한 과거의 I _{xn -2} 보다 작으므로, 부점등으로 판단된다. 이때, 구간 n-1 내에서는ΔI _x 의 변화가 격심하고, 센서 적산값 I _{xn -1} 은 큰 오차를 포함하지만, I _xn 을 I _{xn -2} 와 비교함으로써, 더욱 정확한 판단이 가능해진다. 도 6은 구간 n-1 중에 램프의 출력이 인위적으로 낮춰진 경우의 센서 적산값 및 기준값의 변화를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 6에서는, 구간 n-1에서 램프 출력에 따라 기준값이 낮추졌기 때문에, I _xn 은 기준값 이상이 되고, 정상으로 판단된다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 본 실시예의 광조사 장치, 광조사 기구 및 부점등 검지 장치의 구성은, 제1 실시예와 동일하고, 도 1에 나타낸다. 본 실시예의 부점등 검지 방법에서는, 판단부(38)에서, 램프군 X의 센서 적산값(I _xn )을, 또 다른 램프군 Y의 센서 적산값(I _yn )과도 비교한다.

도 7에, 본 실시예의 판단부(38)의 동작을 나타낸다. 판단부(38)에서는, 제1 실시예와 동일하게 센서 적산값(I _xn )과 기준값과의 비교, I _xn 와 과거의 센서 적산값(I _xm , m＜n)과의 비교를 행한 결과, 정상으로 판단되지 않는 경우에는, 또 다른 램프군 Y의 센서 적산값(I _yn )과의 비교를 행하고, I _xn 이 I _yn 이상인 경우에는, 정상으로 판단하고, I _xn 이 I _yn 보다 작은 경우에는 부점등으로 판단한다. 전술한 바와 같이, 센서 적산값(I _xn )은 램프의 경시열화나 온도 변화, 또는 의도한 전력 조절에 의해 감소하는 경우가 있다. 이러한 경우에, 기준값을 램프 출력에 따라 수정하지 않은 것이나 기준값의 설정이 맞지 않는 것에 의해, I _xn 과 기준값과의 비교 결과 이상으로 판단되어도, 이 방법에 의하면, I _xn 과 I _yn 과의 비교에 의해 부점등의 오검지를 방지할 수 있다.

(제3 실시예)

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광조사 장치 및 부점등 검지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 9는 도 8의 부점등 검지 장치 내의 램프, 광섬유, PD 및 UV-가시광 변환 필터의 위치 관계의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도 8에서, 광조사 장치(11)는 조사 기구(12)와 점등 장치(13)로 이루어지고, 부점등 검지 장치(14)를 구비하고 있다.

조사 기구(12)는, 1개의 인버터(21)와 변압기(27), 및 10개의 램프(22)를 구비하고 있다. 10개의 램프(22)는 모두 병렬로 접속되어 있고, 이들의 출력은 인버터(21)에 의해 일괄 제어된다. 10개의 램프(22)는 각각 2개의 램프로 이루어지는 5개의 램프군을 형성하고 있다. 각 램프군에 대하여 각 1개의 PD(24)가 구비되어 있다.

또한, 도 9에서, 램프(22)의 조사면을 향해 10개의 램프(22)보다 적은 개수(5개)로 UV-가시광 변환 필터(26)와 광섬유(23)의 일단이 배치되고, 광섬유(23)의 타단은 PD(24)를 향해 배치되어 있다. 구체적으로는, 상기 램프군을 구성하는 인접하는 한 쌍의 램프(2개) 각각의 중심점(Oi)끼리를 연결하는 병행선(H1)에 대하여 상기 램프(22)의 조사 방향에 수직하는 그 중심점(Oi)을 시점으로 하는 수직선(S1) 사이에 UV-가시광 변환 필터(26)와 광섬유(23)가 1개 배치되어 있다. 이하, UV-가시광 변환 필터(26), 광섬유(23) 및 PD(24)를 함께 광검출부라고 한다. PD(24)로부터의 출력 신호선에는 신호 변환기(25)가 접속되어 있다. 그 외의 구성(램프(22),점등 장치(13) 및 부점등 검지 장치(14))은 제1 및 제2 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

다음에, 본 실시예에 따른 부점등 검지 장치의 동작을 설명한다.

램프(22)가 점등되어 있는 동안은, 자외 조사광이 UV-가시광 변환 필터(26)에 의해 변환되어, 광섬유(23)를 통과하고, PD(24)에 의해 광전 변환된다. PD(24)로부터의 출력 신호(예를 들면, 0∼10μA의 전류)는, 신호 변환기(25)에 의해, 더욱 전달에 적절한 신호(예를 들면, 4∼20mA의 전류)로 변환되고, 적산부(36)에서 센서 적산값이 구해진다.

적산부(36)의 동작, 적산 시간(τ _A ), 샘플링 간격(τ _P ), 적산 횟수(A)의 바람직한 범위 및 판단부(38)의 동작은, 제1 및 제2 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

상기 기준값은, 센서 적산값(I _xn )이 이 이상인 경우에는, 모든 램프가 점등되어 있다고 판단되는 값이다. 램프군이 L개의 램프로 이루어지는 경우에, 그 중의 1개가 소등되면, 램프군의 조사 광량은 1/L만큼 감소한다. 구체적으로는, 도 10의 (a)가 정상 상태인 경우에, 2개의 램프(22)(1개의 램프군) 중 1개가 소등(도 10의 (b) 또는 (c))되면, 그 1개의 램프군의 조사 광량은 1/2만큼 감소한다. 그러나, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같은 정상 상태이었다고 해도, 2개의 램프(22)(1개의 램프군)의 광량을 검출하기 위한 UV-가시광 변환 필터(26)에는, 인접하는 다른 램프군의 램프(22)로부터의 누설광(40b)도 입사한다.

그리고, 이 누설광(40b)의 양은, 램프와 광섬유의 배치 그 외의 장치의 형상 등에 의존하지만, 장치가 적절히 설계되어 있으면, 통상은 수 % 이하로 억제할 수 있다. 따라서, L개 전부가 점등되어 있을 때의 센서 적산값에서 1/L×보정 계수만큼 감소시킨 값을 기준값으로 하고, 보정 계수를 50∼90%로 하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 1개의 램프가 소등되었을 때의 광량의 감소량을 1/2×80%로 하고, 램프군을 구성하는 램프가 2개 모두 점등되어 있는 경우의 센서 적산값의 60%를 기준값으로 하였다.

그 외의 구성은, 제1 및 제2 실시예와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

그리고, 본 발명은, 전술한 바와 같이, 복수의 램프의 개수보다 적은 개수로 UV-가시광 변환 필터 및 광섬유를 배치시켜 검출을 행하고 있다. 그러므로, 예를 들면, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 1개의 램프군 중 좌측이 소등된 경우와, 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 우측이 소등된 경우에 그것을 검출하는 PD(24)의 조사 광량은 같은 레벨로 판단되는 경우가 있다. 그 경우에는, 어느 한쪽이 소등되었다고 판단되는 램프군을 검출하는 PD(24)에 인접하는 PD(24)(도 10의 (b),(c)에 나타낸 화살표 α측)의 조사 광량의 변화 상황을 검출하고, 그 변화 상황이 누설광(40b)의 광량분의 저하(수 %의 저하)인 경우에는, 그 인접하는 측의 램프(22)가 소등되었다고 판단한다. 그리고, 소등된 것이 가장 바깥쪽의 램프(예를 들면, 도 10의 (b)에서 소등된 램프(22)가 가장 바깥쪽이었던 경우)에는, 그 인접하는 PD(24)(도 10의 (b)에 나타낸 화살표 α측)의 조사 광량의 저하는 거의 없다. 따라서, 어느 한쪽이 소등되었다고 판단되는 램프군을 검출하는 PD(24)에 인접하는 PD(24)의 조사 광량의 변화 상황을 검출하고, 그 인접하는 PD(24)에 변화 상황이 없는 경우에는, 그 인접하는 PD(24)에서 먼 쪽의 램프(22)가 소등되었다고 판단하면 된다.

그리고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 1개의 램프군 중 양쪽이 소등된 경우에는, 검출하는 PD(24)의 조사 광량이 크게 저하되기 때문에, 어느 한쪽이 소등되었다고 판단되는 경우보다 큰 조사 광량의 저하가 인정된 경우에는, 1개의 램프군 중 양쪽이 소등되었다고 판단하면 된다.

그리고, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 병렬 접속된 10개의 램프를 2개씩 5개의 램프군으로 나누었지만, 모든 램프를 1개의 램프군으로 해도 되고, 램프군을 구성하는 램프의 수는 2개에 한정되지 않으며, 각각의 램프군을 구성하는 램프의 수는 상이해도 된다. 또한, 램프는 누적 사용 시간이 길어지면, 열화에 의해 조사 광량이 저하되는 경우가 있다. 이러한 조사 광량의 저하가 문제가 되는 경우에는, 실측값에 따라 기준값을 적절히 하향 수정할 수 있다.

11: 광조사 장치
12: 조사 기구(광조사 기구)
13: 점 등 장치
14: 부점등 검지 장치
21: 인버터
22, 221, 222, 223: 램프
23, 231, 232, 233: 광섬유
24, 241, 243: 포토다이오드(PD, 광량 센서)
25: 신호 변환기
26, 261, 262, 263: UV-가시광 변환 필터
27: 변압기
31: 차단기
32: 스위치
33: 직류 전원
34: 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)
35: 출력 제어 장치
36: 적산부
37: 기억부
38: 판단부
40: 누설광
I _xn : 램프군 X에 대한 광량 센서의 출력으로부터 구한 n번째 주기의 센서 적산값
_τA : 적산 시간
τ _P : 샘플링 간격
A: 적산 횟수